Введение 10
1 Анализ существующих систем управления механизмом коротких замыканий 12
1.1 Существующие системы повышения эффективности процесса сварки с короткими
замыканиями 12
1.1.1 Экстремальные системы 13
1.1.2 Системы регулирования по средним показателям процесса 15
1.1.3 Системы с токоограничивающим устройством 16
2 Обоснование алгоритма управления механизмом коротких замыканий 31
2.1 Существующие методы управления механизмом коротких замыканий 31
2.2 Разработка требований к процессу 39
3 Разработка функциональной схемы управления импульсной системы 42
3.1 Разработка циклограммы 42
3.2 Функциональная схема системы управления механизмом коротких замыканий 43
4 Разработка принципиальной электрической схемы 47
5 Силовая часть 50
6 Датчик коротких замыканий 53
7 Схема управления сварочным циклом 56
8 Технологическая проверка 62
9 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 65
10 Социальная ответственность 78
Заключение 95
Приложение 101
Объект исследования: системы активного управления процессом сварки короткой дугой.
Целью работы - разработать систему импульсного управления механизмом коротких замыканий.
Задачи:
- провести анализ существующих систем управления механизмом
коротких замыканий;
- обосновать алгоритм управления механизмом коротких замыканий;
- разработать функциональную схему импульсной системы;
- разработать схемные решения узлов и блоков импульсной системы;
- произвести технологическую проверку.
Полученные результаты и их новизна: разработанное оборудование для управления процессом сварки с короткими замыканиями имеет улучшенную и более надёжную систему контроля каплепереноса расплавленного металла в сварочную ванну в сравнении с аналогичным оборудованием.
Выпускная квалификационная работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 2010, графический материал выполнен с помощью графического редактора КОМПАС 3DV13.
Диск CD-R с графическим материалом в конверте на обороте обложки.
Введение.
Актуальность. Разработка новых способов сварки с управляемым каплепереносом ставит перед собой целью достижение положительной динамики в борьбе с отрицательными факторами присущими сварке в углекислом газе с короткими замыканиями.
В настоящее время принято считать, что дальнейшее повышение эффективности сварки в углекислом газе можно достичь только научившись надежно управлять микропроцессами в зоне сварочной дуги и сварочной ванне.
Массоперенос электродного металла происходит в несколько стадий: касание каплей сварочной ванны с образованием жидкой перемычки в зоне контакта; слияние капли с ванной; изменение формы капли (перетекание капли) с утонением перемычки (шейки капли) в зоне капля - электродная проволока, разрыв шейки капли и поглощение капли ванной.
Каждая из этих стадий поддается управлению. То или иное сочетание управляющих воздействий приводит к созданию нового способа сварки. Данные управляющие воздействия призваны усилить положительные факторы, влияющие на процессы в дуге и сварочной ванне и ослабить или исключить слабые.
В настоящий момент разрабатывается все больше способов управляющих переносом электродного металла на стадии капли, т.е. осуществляется контролируемый перенос каждой капли электродного металла в сварочную ванну.
Такие методы позволяют широко раздвинуть рамки технологической устойчивости процесса сварки по сравнению с традиционной сваркой в CO2.
Возникают всё новые и новые задачи разработки более совершенной технологии сварки, широко применяемых и новых материалов, что требует или модернизации существующего оборудования и технологии, или разработки более совершенных методов сварки. С целью повышения качества сварных швов, значительные усилия в настоящее время направлены на разработку и создание новых источников питания сварочной дуги, которые отвечали бы требованиям, предъявляемым к их динамическим свойствам. Более перспективным является система импульсного управления механизмом коротких замыканий разработанный на кафедре сварки.
В данной работе проведен анализ существующих систем управления механизмом коротких замыканий и разработана система импульсного управления механизмом коротких замыканий.
Объект исследования: системы активного управления процессом сварки короткой дугой.
Предмет исследования: система управления механизмом коротких замыканий при сварке.
Научно-практическая новизна: разработанное оборудование для управления процессом сварки с короткими замыканиями имеет улучшенную и более надёжную систему контроля каплепереноса расплавленного металла в сварочную ванну в сравнении с аналогичным оборудованием.
Практическая значимость результатов ВКР: результаты разработанной системы управления процессом сварки с короткими замыканиями могут быть использованы для сварки неповоротных стыков магистральных трубопроводов.
Реализация и апробация работы: результаты исследования были представлены в лаборатории на кафедре ОТСП ТПУ, на международной научнопрактической конференции «Инновации в топливно-энергетическом комплексе и машиностроении» и отобраны для публикации библиографической базе данных Scopus.
При выполнении выпускной квалификационной работы проведен анализ
существующих методов и систем импульсного управления. Проведенный выше
показал, что наиболее полно требования к процессу управления механизмом
коротких замыканий отражены в способе с управлением всеми фазами периода
каплеобразования, на основе которых могут быть сформулированы требования к
системе и цель работы и задачи исследования.
Выбранный алгоритм управления механизмом коротких замыканий, при
котором для ускорения перехода капли в сварочную ванну во время короткого
замыкания за счет наложения импульса сварочного тока, начинающегося с
запозданием по отношению к началу короткого замыкания и заканчивающегося
заведомо раньше окончания короткого замыкания, позволяет осуществить
стабильный процесс без контроля разрыва перемычки между каплей и
электродом без обратной связи.
Благодаря выбранному алгоритму повышается надежность работы
системы, гарантированный переход капли при каждом коротком замыкании и
упрощаются схемные решения.
Для реализации выбранного алгоритма создана импульсная система
управления механизмом коротких замыканий. Принцип действия системы
иллюстрируется функциональной схемой и принципиальной электрической
схемой, и блоками входящих в ее состав. В работе предложены и практически
проверены новые схемные решения: датчик с закрытым входом на время
импульса ускоряющего переход капли; схемные решения перезаряда
коммутирующего конденсатора через дуговой промежуток, формирующее
одновременно импульс ускоряющего переход капли в сварочную ванну;
резервные цепи обеспечивающие форсировку первоначального возбуждения
дуги и надежную работу системы при различных возмущениях.
Электрическая схема выполнена на интегральных микросхемах.
Использование этих решений обеспечивает надежную работу системы и
формирования сварного шва, что иллюстрируется наплавленными валиками.96
При создается возможность в широких приделах регулировать ширину шва за
счет изменения напряжения дуги без нарушения процесса сварки.
Автоматическую сварку в СО2 с импульсным управляемым механизмом
коротких замыканий в данном случае применять целесообразно и экономически
выгодно. Так как при использовании системы с импульсным управлением
механизмом коротких замыканий при автоматической сварке в СО2 протекает
более стабильный процесс сварки, что приводит к уменьшению разбрызгивания
электродного металла, снижается разбрызгивание до 1 %, повышается
эффективность использования (годовой экономический эффект при годовом
объеме продукции 11594 ед/год составляет 82998 рублей) и повышается
комфортность работы сварщика.
При этом заметно увеличивается качество сварных соединений, что
приводит к снижению брака.
Наряду с этим данная система позволяет существенно снизить затраты на
сварочные материалы, электроэнергию, рабочего времени на выполнение работ
и др. Поэтому применение данной системы более предпочтительнее с точки
зрения технико – экономического анализа.
При этом рассмотрены вопросы социальной ответственности.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
