Тон Тран Тьен трудится с 1984 г. в Институте сварки (Institut de Soudure) в Париже. Выяснилось, что долго изучал металлургию в Conservatoire National des Arts et Mйtiers (СNAM ), далее промышлял обработкой этих и численным анализом имея цель существа по-своему инструментальной базы для автоматизированной сварочной системы. А главное система разрабатывалась для по-человечески эластичного механизированного сварочного модуля, замечательно разработанного Жаном Луи Бреа.
Итак, тон Тран Тьен специализировался в сфере прогнозирования законов саморегулирующейся сварки для действий дуговой сварки. Например, в нынешнее время трудится в филиале соединений в Институте сварочного центра (Institut de Soudure Center) в Ютце (Франция). Тогда является инженером-консультантом по сварке и добросовестно исполняет великую работу по предложению тех. поддержки во Франции и прочих государствах.
Парижский Институт сварки (IS) спокойно принимает участие в неповторимом плане по ходу выполнения строительных работ в Европейском центре по-человечески ядерных изысканий (ЦЕРН) у швейцарско-французской границы новейшего ускорителя в общем-то простых частиц – Большого адронного коллайдера (LHC), представляющего из себя воистину кольцевой туннель протяженностью 27 километрах Дипольные магниты LHC, состоящие из 316 полуоболочек из cтали марки LN протяженностью 15 мтр и шириной 10 мм, намерены сообща в лежачем виде.
Кстати сказать разработанное в Институте сварки более-менее программное обеспечивание дозволяет исполнять саморегулирующийся процесс сварки с лазерным отслеживанием линии движения стыка свариваемых элементов в процессе дуговой сварки плавящимся электродом в среде защитного газа (МАG) с перенесением сплава мощами по-старому поверхностного натяжения (STT). Сказать по правде, моделирование законов сварки, связанное со стратегией получения многопроходных сварных швов, ассимилирует свободно разрешенные ценности при подготовке стыка под сварку таковых физических характеристик, как промежуток, смещение или же притупление кромки в вершине разделки шва в критериях просто-напросто динамической сварки. Точно так же это – мало-мальски крупная премьерного показа системы саморегулирующейся МАG сварки воистину с механическим регулировкой длины дуги, работающей в режиме отслеживания стыка свариваемых составных частей.
1. Надо полагать условия, способствующие исследованию принципа саморегулирующегося процесса сварки
Успешная реализация данной исследования стала кульминацией насыщенных экспериментов в сфере саморегулирующейся сварки, которые нетерпеливо начали правильно проводиться в Институте сварки в конце 1990-х г. Что и говорить до данного времени применялись шаблонные способы механизированной сварки. Ну так вот параметры сварки, применяемых для получения данного на подобии сварного соединения, поддерживались напросто многократными.
А сейчас для обеспечивания гарантии свойства сварного шва столь нужны были относительно строгие допуски по производству и подгонке соединения (очень-то необыкновенно данное относится к зазору и смещению меж листами). Иначе говоря эти способы до сих пор обширно употребляются. И вот теперь по инициативе Жана Луи Бреа, который на тот момент успешно управлял филиалом механизированных систем и Высшей школой сварки и ее применений (EcoleSuperieure de Soudage et ses Applications – ESSA) в Институте сварки, и спасибо прогрессу в сфере исследования лазерных систем тех. зрения, достигнутому фирмой Servo-Robot, ужасно получилось ввести принцип саморегулирующейся сварки.
И тем не менее эти исследования дали возможность вносить исправления в линию движения свариваемого стыка в режиме настоящего времени. Совершенно очевидно, что соответствующий процесс традиционно величается отслеживанием линии движения свариваемого стыка. Создавалось впечатление, что для каких-либо операций сварки объем листа и(или) его вид и процессы подготовки под сварку не обеспечивают столь необходимой повторяемости геометрии соединения при производству. Откровенно говоря поэтому, к примеру, лично имеет возможность суждено случится просто-таки неполное проплавление или же провисание ванны тогда, когда промежуток чрезмерно прямо-таки тесный или же очень широкий.
Поразительно, что в различие от ручной сварки, при коей сварщик крайне имеет возможность смотреть за поведением сварочной ванны и подходящим образом откликаться, используя просто-напросто собственный навык и ноу-хау, поведение бота обязано программироваться конкретным образом с внедрением математических зависимостей. Но вот они дозволяют получать рациональные характеристики сварки согласно с изъянами подгонки свариваемого стыка, справедливо характеризуемыми измерителем, размещенным перед сварочной горелкой. Это означает, что этот вид прогнозирования дает новейшую делему для сварщиков, для которых сложность плотно связана с несколькими факторами:
большим количеством характеристик, взаимозависимостью меж параметрами, потребностью точно обещать согласованное перемена опций для предупреждения нестабильных переходов, как скоро геометрия постоянно меняется постоянно, соотношением>эмпирической природой известных практик в сфере сварки.
Под начальством Жана Луи Бреа филиал механизированных систем было вполне реорганизовано и на его базе сделано свежее, специализирующееся на автоматизированных системах сварки.
Отделение водило мероприятия сосредоточенные на 3 фронтам:
Информация Института сварочного центра (Ютц, Франция)
Группа, водящая изыскания по-старому по заключительному направлению, обязалась создать модели протекания действий сварки для классической и особенно импульсной однопроходной и многопроходной MIG сварки разных типов стыковых соединений. Очевидно, что испытания процесса сварки и просто-напросто необыкновенно проходов с проплавлением вершины разделки стыка, что считается наиболее вполне трудоемким, не дозволяли создать довольно верных по-человечески безграничных моделей сварки (воистину линейная функция, логарифмическая функция и так далее).
Наконец-то поэтому в Институте сварки была отлично разработана программа расчета, дозволяющая быстро характеризовать законы сварки, которые регулярно предусматривают просто-таки необходимые точки перегиба в модели, быстро зависящие от ступени конфигурации, довольно-таки специфичной для любого применяемого параметра сварки. И сейчас эта программа стала ключом к удачному решению задачки определения модели поведения 2-ух по-хорошему вышеупомянутых действий сварки. Очень может быть, что теперь умышленно присутствует вероятность обрести уравнения, к примеру, обрисовывающие скорость подачи проволоки Vfil = f(зазор (минут, макс.); смещение (минут, макс.)). В частности наряду с сиим по заказу нескольких фирм, этих, как CETIM, DCN и GIAT Industries, ужасно получилось чудесно провести какие-либо изыскания саморегулирующегося процесса особенно импульсной MIG сварки.
БАЗОВЫЙ ТОК, изменяющийся от 50 до сто А, поддерживает дугу и гарантирует нагрев главного сплава. Такое впечатление, что после начального происхождения дуги меж электродом и сварочной ванной комнатой ток резко убавляется для получения краткой вполне стабильной дуги. А именно затем прикладывается ТОК ПИНЧ-РАЗРЯДА для выдавливания расплавленного сплава вниз в сварочную ванную комнату по-своему с одновременным контролированием утонения перемычки из водянистого сплава по надлежащим очень-очень электрическим сигналам. Получается, что при приближении эпизода разрыва данной перемычки информатор энергии убавляет ток до 45-50 А.
Но с другой стороны сразу ведь в последствии поистине повторного зажигания дуги прикладывается совсем ПИКОВЫЙ ТОК для получения силы, индуцируемой плазмой дуги, коя станет мысленно подталкивать сварочную ванную комнату вниз для избегания попросту нечаянного замыкания электрода и для нагрева ванны и стыка. По правде говоря после данного долго выполняется регулировка ТОКА В КОНЦЕ ПРОЦЕССА с переменой его по экспоненте для контролирования налицо суммарного подвода тепла. по-старому БАЗОВЫЙ ТОК работает составляющим очень-то конкретного управления нагревом соединения.
Проект был связан с исследованием модели саморегулирующейся многопроходной сварки для производства магнитов, применяемых в сборки свежего LHC-ускорителя частиц, размещенного у швейцарско-французской границы. в первых соединениях, сделанных при помощи способа MAG STT (рис. 1), было весьма большое количество повреждений в сварных швах в следствии применения автоматической сварки. такие повреждения было тяжело починить, потому что невыполнимо было подобраться к более-менее обратной стороне соединения с иной стороны, в следствии по-хорошему веских изъянов, связанных с разделкой стыков (промежуток, смещение и так далее), и в следствии длины соединения (от 2 до 15 мтр) для любого магнита, невозможно было широко пользоваться ручной сваркой, не отвечающей особенно явным притязаниям свойства (не допускалась заварка повреждений сварных швов, была однозначно важна неизменная скорость сварки для гарантии получения симметричных напряжений на любой стороне магнита и т.п.) и просто-напросто финансовой необходимости (сроками претворения в жизнь поставок). перед индустрией стояла по-человечески трудоемкая цель производства 1235 магнитов. институт сварки твердо решился создать модель саморегулирующейся MAG STT сварки, что было вероятно выполнить в немного шагов.
Рис. 2. подготовка стыка под сварку (по-старому главной сплав: высококачественная сталь марки 316LN)
1) Разработка модели протекания процесса сварки и стратегии внедрения присадочного мат-ла;
2) Испытания процесса сварки в динамических критериях (в режиме саморегулирования);
3) Проверка работы системы в настоящих критериях и предоставление технологии.
2.1 Определение модели процесса сварки и стратегии внедрения присадочного мат-ла
Для сварки соединений ЦЕРН облюбовал новейший процесс MAG STT заместо классической и по-хорошему импульсной MAG сварки. процесс MAG STT был значительно разработан Lincoln Company и достиг шага введения отчасти в промышленное создание в пределах 2000 г. эта новенькая разработка, сначала специально созданная для ручной сварки, действует только лишь при регулируемой протяженности сварочной дуги и разрешает исполнять проходы с проплавлением вершин разделки стыков совсем свободной линии движения. другой необыкновенностью данного процесса, ставшей характеризующей при его выборе, будет то, что он разрешает заваривать более-менее солидные зазоры при производству объединяемых элементов, более тех, которые имеют все шансы быть заварены при помощи весьма модных все еще иных действий сварки.
Испытания процесса сварки прошли в лаборатории ЦЕРНа в Мейрине (Швейцария) в мае-июне 2001 г. в классическом или же мало-мальски импульсном MAG-процессе линия движения прохода для проплавления вершины разделки стыка традиционно по-хорошему линейная. в различие от данного в ходе MAG STT движение сварочной головки случается с шатаниями из стороны в сторону для обеспечивания верной взаимосвязи меж кромками стыка. поскольку частота и амплитуда этих потрясений постоянно меняется исходя из объема промежутка меж объединяемыми составными частями, сварщик бессознательно откликается на именно это адаптирует скорость сварки для укрепления баланса сварочной ванны. это, например, добровольно соединено с тем, что подготовка стыка с наибольшим зазором абсолютно выделяется от подготовки стыка, явно указываемой для 2-ух иных действий.
Испытания велись грамотным сварщиком-оператором ЦЕРНа грам. каччиопполи, который был почтительно командирован в Институт сварки для исполнения экспериментальной программы весьма с точным притязанием: скорость сварки обязана красиво оставаться многократной при всех повреждениях, связанных со сборкой и установкой, этих, как притупление кромки в вершине разделки стыка, промежуток и смещение результаты тестирований были сформулированы для столь последующих критерий:
Cопроводительным документом считается эталон EN 25817B, который подробно описывает аспекты приемки.
Используемый способ включает проведение подготовительных тестирований с двоякой целью. число переменных характеристик в модели наверное урезано методом поиска тех, для которых разброс значений оказывает прямо-таки большое влияние самым большим образом. такой аспект упрощает прогнозирование и обеспечивает гораздо лучшее согласование регулируемых характеристик. что лениво дотрагивается характеристик, которые совершенно остаются однозначно неизменными, целью считается проведение тестирований для как возможно наибольшего спектра специально приготовленных геометрий стыков. наибольшая трудность связана с определением характеристик сварки, которые приспосабливают к этой подготовке стыка с изменяющимся зазором и смещением, а с обеспечиванием в некий ступени согласованности итогов тестирований. без даже малого анализа и применения пригодного способа есть риск обрести немаленький набор характеристик опций, коими сложно станет широко пользоваться в обстановках с постоянно происходящими переменами.
2.2 Испытания процесса сварки в динамических критериях (в режиме саморегулирования)
Принцип саморегулирующегося процесса сварки основывается на 3-х особенно основательных составляющих, образующих высокофункциональную очередность.
общая схема саморегулирующегося процесса сварки
Датчик лазерной системы тех. зрения трудится на базе принципа триангуляции луч ИК-лазера следует на составная часть. путь луча ориентируется при прохождении через линзу при помощи ПЗС-чипа (устройство с зарядовой взаимосвязью) с применением матрицы. когда расстояние меж измерителем и составной частью постоянно меняется, изображение лазерной точки сдвигается на ПЗС линейке. за линзой пребывает узкополосный фильтр, который накрывает луч от сварочной дуги. датчик мерит вышину составные части через систематические интервалы. для получения всего профиля стыка делается развертка луча лазера в общем-то перпендикулярно к направлению лазера. это достигается при помощи шатаний полностью внутреннего зеркала, которое сразу отклоняет луч лазера и плоскость исследования ПЗС-чипа.
Задаваемая юзером частота развертки ограничивается величиной 30Гц, при всем при этом получаем 60 захватов в сек., коль скоро измерения ведутся в период прямого и обратного хода. пользователь сможет и еще самостоятельно установить амплитуду развертки для получения лучшего соответствия меж шириной наблюдаемого поля и разрешением.
Траектория стыка свариваемых составных частей отслеживается лазерной на камеру приспособления Servo-Robot на подобии «BIP 60». профиль изображения анализируется при помощи программ «VISIS». программа «ADAPT» официально планирует подходящие характеристики сварки согласно с информацией из налицо информационной базы либо при помощи математических уравнений сначала конкретных законов процесса сварки. поистине системный контроллер потом мысленно высылает рассчитанные ценности в блок управления сварочным генератором и блок управления движением телеги сварочной головки для безотлагательного их использования. траектория стыка автоматом сберегается в модуле «TRAJECTORY» до конца операции сварки.
Управление телегой сварочной головки в саморегулирующемся процессе сварки и ревизия модели сварки
Внедрение модели процесса сварки было облегчено тем, что поистине входные эти алгоритмов расчета повреждений объединяемых стыков и адаптации характеристик для гораздо лучшего определения профиля свариваемого стыка при помощи особой программы ежедневно встречались теснее в прошлых изысканиях. стратегия распределения проходов для наполнения разделки стыка базировалась на линии движения, коя спокойно сохранилась в памяти в период первого прохода для проплавления вершины разделки стыка. при следующих проходах данное разрешает исполнять их согласно с их полностью практическим положением в разделке с учетом смещения линии движения, отличительной для любого из данных проходов.
Испытания прошли в ALSTOM-MSA в Белфорте (Франция) с внедрением пресса для сварки магнитов и оборудования, совсем необходимого для претворения в жизнь процесса саморегулирования сварки барабан с присадочным сплавом и камера находились спереди сварочной головки, окончательно оказавшейся на телеге с электродвигателем. траектория движения головки и ее шатания в различные стороны меняются ненамного в прямоугольной системе координат (Y,Z) плоскости телеги. корректировка перемещения исполняется контроллером системы тех. зрения по RS232 – столь серийному каналу передачи этих. помимо взаправду физического движения головки очень-то программные средства контроллера в одно и тоже время обрабатывают геометрические характеристики стыка, измеренные при помощи камеры. на основании данных этих характеристики сварки, установленные сравнительно заблаговременно установленных моделей протекания процесса, корректируются «на лету». второй набор схожего оборудования устанавливается если взглянуть под другим углом пресса, и два комплекта справляются очень-очень автономно. проплавленный стык защищается при помощи прикрепленной на телеге системы подачи защитного газа в зону в пределах сварочной головки. для прогнозирования сварки полуоболочек протяженностью 15 мтр на любой стороне пресса (А и В) скоро прошли тестирования при помощи стыковой сварки листов с применением всей длины сварочного стола, как хладнокровно показано на рисунке 7. листы располагались так, чтоб возможно было созидать криволинейную линию движения сварного шва (D> 16 мм), коя отражает настоящую линию движения соединения полуоболочек при сварке.
Полученные следовательно законы конфигураций имеют все шансы быть приняты на вооружение для нескончаемой регулировки рабочей модели под практическую геометрию стыка. три закона правят электрическими параметрами сварки и 4 закона – отчасти физическими параметрами сварочной головки с иной стороны, оптимизация скорости движения телеги, коя воспринимается в спецификациях неизменной для сокращения деструкций и соответствующего распределения автоматических напряжений в ходе производства, разрешает обрести предельную скорость в пределах 75 мм/мин. столь листовой материал со стыковыми швами А и B, как хладнокровно показано на рисунке 7, включает по 8 образчиков, определяющих по-хорошему единую длину соединения полуоболочек. эти эталоны имеют переменные зазоры приятель что умышленно касается приятеля. эксперимент был должен нарочно выделить полномочия слишком самостоятельного управления действием сварки с внедрением саморегулирующейся модели при многократной скорости движения двух тележек. в конце заключительного листа Т8 на любой стороне А и В наличествовал просто-напросто веский промежуток (4,8 мм). это было изготовлено имея цель определения напросто максимального промежутка, который можнож бы было заварить при напросто экстремальных трудящихся критериях. следует припомнить, что скорость движения головки в период прохода для проплавления вершины разделки стыка была 75 мм/ мин, в следствии этого вправду теоретическое время сварки на длину 15-ти метров при производству полуоболочек приравнивается 3 часам 20 минуткам. результаты тестирования окончательно оказались неплохими и прекрасно подходили аспектам приемки по техусловиям ЦЕРНа. на рисунке 9 самостоятельно показаны образцы более-менее графических изображений саморегулирующегося процесса сварки на стороне А.
принцип работы измерителя лазерной системы тех. зрения
испытания процесса сварки в прессе для магнитов
примеры напросто графических изображений саморегулирующегося процесса сварки (сторона А).
2.3 Промышленный шаг производства магнита и предоставление технологии
Фактически исполнение прохода для заварки корня шва постоянно дает трудность в следствии повышенного риска провисания сварочной ванны и вытекания расплава, слишком необыкновенно при заварке великих промежутков в отсутствии подкладки. причина в том, что все еще внедрение подкладки было единственным решением, дозволяющим недопустить по-своему вышеуказанного вытекания расплава. с иной стороны, надо хладнокровно отметить, что подкладку применительно к нам было тяжело добросовестно установить в связи объемов прохладной массы свариваемых полуоболочек (протяженность до 15 мтр) и кривизны свариваемых стыков (более 16 мм). невозможно было подобраться к месту стыка и с внутренней стороны, чтоб упростить процесс сварки полуоболочек методом фиксации подкладки при помощи прихваточных швов. это могло востребовать нескольких дней и весьма существенных расходов. способ саморегулирующейся сварки MAG SST (сантим.. 2.1) был подобран с применением конкретной математической модели данного процесса чтобы достичь желаемого результата вправду точного использования. точность данной модели была одновременно обеспечена спасибо програмке расчета, разработанной Институтом сварки (IS).
Что прикасается наполнения стыка, твердо остающийся размер разделки был разным исходя из очень-то исходной величины промежутка; возможно было применять немного других стратегий наполнения. поистине статические тестирования (Просто-таки с многократными параметрами) проявили, что данный процесс верно гарантирует упорно требуемое качество сварных швов. поэтому не трудно нетрудно догадаться, что для наполняющих проходов бессмысленно принимать на вооружение модель саморегулирующейся сварки исключительно отталкиваясь от того, что она гарантирует столь немалую простоту и потому великую надежность процесса сварки. 2.3.1 Сварочное оборудование и мат-лы После сварки полуоболочек эту всю систему в подобранном облике возможно именовать “стягивающим цилиндром”. он состоит из полуцилиндров, сделанных из стали марки 316 LN, протяженностью 15м толщиной в стен 10 мм. полуоболочки инсталлируются около магнита и приборного оборудования при помощи громадного пресса, после этого они свариваются совместно продольными швами. на всей окружности кольца LHC-ускорителя частиц наверное хладнокровно установлено 1235 этих магнитов.
Первая техно трудность, с коей столкнулись при установке 2-ух полуоболочек в прессе, была связана с потребностью их симметричного размещения. такое размещение разрешает обеспечить гораздо лучшее распределение изъянов конструкции 2 свариваемых стыков по всей протяженности конструкции. при данном значение по-своему точного промежутка не будет выше личных свободно разрешенных значений в данном месте. при подготовке стыков с жесткимими допусками в том числе и при недоступности подкладки с помощью применения наименьших промежутков при сварке опасность провисания сварочной ванны и вытекания расплава не слишком большая, желая эти швы наиболее подвержены взаправду неполному проплавлению. в случае ведь наибольшего промежутка обстановка в целом обратная. поэтому идет спокойно принять все меры к получению схожих допусков конструкции для двух симметричных стыков, дабы умышленно не сделать наиболее трудных критерий сварки на хоть какой из сторон. разработка этого прикладного решения востребовала воистину успешного взаимодействия всех достойно участвующих в ней фирм. под управлением ЦЕРНа, главного поставщика плана, итальянский консорциум CTE-Sistemi приступил к проектированию и производству прессов для любой из 3-х европейских фирм, подобранных для производства магнитов:
Типичное оборудование, поставляемое для любого пресса, включало сварочные генераторы «STT455 Power Wave» (Lincoln), систему тех. зрения (Servo-Robot) и системы управления прессом (ORSI-Siemens). институт сварки (IS), разрабатывающий стратегию сварки магнитов и занятый изысканиями эффектов попросту подготовительных тестирований сварки, приступил к исполнению дел шага промышленного производства.
Характеристики присадочного сплава, применяемого при сварке полуоболочек:
На основании последствий тестирований в начале декабря 2001 г. в Alstom- MSA в последствии периода адаптации, связанного с передачей технологии сообразному персоналу, была сделана сварка 1 полуоболочки в критериях настоящего производства. опыт был продолжен на 2 иных производственных площадках – в Ansaldo (Италия) и Babcock Noell Nuclear (Германия), в начале марта и июне 2002 г. в соответствии с этим. завершение дел по производству магнитов, было задумано на конец 2006 г.
Модель режима сварки была разработана имея цель регулировки характеристик сварки (в совокупной трудности 7) Слишком в живую с учетом недостатков конструкции свариваемых стыков полуоболочек магнитов для LHC-ускорителя. скоро полученные последствия проявили бессчетные плюсы данной модели, которые добросовестно указаны ниже.
Этот перечень, но, не полон.
– T. Tran Tien, Technical report IS/S No. 37574-1 (CERN)
– T. Tran Tien, Technical report IS/S No. 37925 (ALSTOM)
– T. Tran Tien, Welding with self-adaptive joint tracking of LHC dipolar half shells, STC review, volume 56, No. 11/12, pp. 3/10.
Related posts:
- Первое промышленное применение саморегулирующейся сварки металлическим электродом в среде защитного газа с переносом металла силами поверхностного нат…
- Первое промышленное применение саморегулирующейся сварки металлическим электродом в среде защитного газа с переносом металла силами поверхностного нат…
- TIG/WIG (Сварка неплавящимся электродом)
- Экотехнология сварки угольным электродом
- Подогреватели углекислого газа для дуговой полуавтоматической сварки. – Электрооборудование строительного портала i-Stroy
