Система автоматического управления и контроля контактной точечной сварки
Описана виртуальная технология процесса контактной точечной сварки, позволяющая автоматизировать процесс подбора сварочного оборудования, электродов, режимов сварки с учетом марки и толщины свариваемого сплава и особенностей свариваемых конструкций....
Gespeichert in:
| Datum: | 2007 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2007
|
| Schriftenreihe: | Автоматическая сварка |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101908 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Система автоматического управления и контроля контактной точечной сварки / В.С. Гавриш, П.М. Руденко, Н.В. Подола // Автоматическая сварка. — 2007. — № 9 (653). — С. 54-57. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-101908 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1019082025-02-09T10:07:17Z Система автоматического управления и контроля контактной точечной сварки System for automatic control and monitoring of resistance spot welding Гавриш, В.С. Руденко, П.М. Подола, Н.В. Производственный раздел Описана виртуальная технология процесса контактной точечной сварки, позволяющая автоматизировать процесс подбора сварочного оборудования, электродов, режимов сварки с учетом марки и толщины свариваемого сплава и особенностей свариваемых конструкций. Virtual technology of the process of resistance spot welding is described. It enables automation of the process of selection of welding equipment, electrodes and welding modes, allowing for the grade and thickness of the alloy being welded and features of the structures being welded. Obtained data can be automatically transferred to the control system of the resistance spot welding machine for setting its operating mode. 2007 Article Система автоматического управления и контроля контактной точечной сварки / В.С. Гавриш, П.М. Руденко, Н.В. Подола // Автоматическая сварка. — 2007. — № 9 (653). — С. 54-57. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101908 621.791.763.1 ru Автоматическая сварка application/pdf Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Производственный раздел Производственный раздел |
| spellingShingle |
Производственный раздел Производственный раздел Гавриш, В.С. Руденко, П.М. Подола, Н.В. Система автоматического управления и контроля контактной точечной сварки Автоматическая сварка |
| description |
Описана виртуальная технология процесса контактной точечной сварки, позволяющая автоматизировать процесс подбора сварочного оборудования, электродов, режимов сварки с учетом марки и толщины свариваемого сплава и особенностей свариваемых конструкций. |
| format |
Article |
| author |
Гавриш, В.С. Руденко, П.М. Подола, Н.В. |
| author_facet |
Гавриш, В.С. Руденко, П.М. Подола, Н.В. |
| author_sort |
Гавриш, В.С. |
| title |
Система автоматического управления и контроля контактной точечной сварки |
| title_short |
Система автоматического управления и контроля контактной точечной сварки |
| title_full |
Система автоматического управления и контроля контактной точечной сварки |
| title_fullStr |
Система автоматического управления и контроля контактной точечной сварки |
| title_full_unstemmed |
Система автоматического управления и контроля контактной точечной сварки |
| title_sort |
система автоматического управления и контроля контактной точечной сварки |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| publishDate |
2007 |
| topic_facet |
Производственный раздел |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101908 |
| citation_txt |
Система автоматического управления и контроля контактной точечной сварки / В.С. Гавриш, П.М. Руденко, Н.В. Подола // Автоматическая сварка. — 2007. — № 9 (653). — С. 54-57. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| series |
Автоматическая сварка |
| work_keys_str_mv |
AT gavrišvs sistemaavtomatičeskogoupravleniâikontrolâkontaktnojtočečnojsvarki AT rudenkopm sistemaavtomatičeskogoupravleniâikontrolâkontaktnojtočečnojsvarki AT podolanv sistemaavtomatičeskogoupravleniâikontrolâkontaktnojtočečnojsvarki AT gavrišvs systemforautomaticcontrolandmonitoringofresistancespotwelding AT rudenkopm systemforautomaticcontrolandmonitoringofresistancespotwelding AT podolanv systemforautomaticcontrolandmonitoringofresistancespotwelding |
| first_indexed |
2025-11-25T15:30:45Z |
| last_indexed |
2025-11-25T15:30:45Z |
| _version_ |
1849776830079303680 |
| fulltext |
УДК 621.791.763.1
СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ
КОНТАКТНОЙ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ
В. С. ГАВРИШ, П. М. РУДЕНКО, Н. В. ПОДОЛА, кандидаты техн. наук
(Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украині)
Описана виртуальная технология процесса контактной точечной сварки, позволяющая автоматизировать процесс
подбора сварочного оборудования, электродов, режимов сварки с учетом марки и толщины свариваемого сплава и
особенностей свариваемых конструкций.
К л ю ч е в ы е с л о в а : контактная точечная сварка,
компьютерная система управления, математическая мо-
дель, нейронная сеть
Современное состояние технологии контактной
точечной сварки дает возможность расширения
области ее применения с получением более вы-
соких количественных и качественных результа-
тов. Это обусловлено широкой номенклатурой
сварочных машин с разнообразными технически-
ми характеристиками и конструктивным испол-
нением, различными электродными материалами,
отличающимися своими физическими свойствами
и особенностями применения. Современные сис-
темы управления для машин контактной точечной
сварки позволяют реализовывать сложные цик-
лограммы нагрева металла и приложения усилия
сжатия электродов, стабилизировать различные
параметры процесса, осуществлять их взаимный
контроль и оценку качества сварных соединений.
Однако полноценное использование имеющихся
возможностей связано с необходимостью обработ-
ки больших объемов технической информации и
умением эффективно ею пользоваться. Это явля-
ется непростой задачей, так как требуемые знания
находятся на стыке различных областей науки и
техники. Так, например, для настройки современ-
ного регулятора для контактной точечной сварки
необходимо задать до 20 и более параметров, опи-
сывающих режим сварки, алгоритмы стабили-
зации параметров процесса в реальном времени,
контроля качества сварного соединения, компен-
сации износа электродов.
Поставленная задача значительно упрощается
при использовании виртуальной технологии (ВТ).
Применительно к технологии контактной сварки
ВТ представляет собой программу для персональ-
ного компьютера, предназначенную для оказания
помощи конструкторам и технологам при проек-
тировании и изготовлении сварных конструкций.
Программа позволяет выбрать для определенной
марки материала и его толщины, состояния по-
верхности, необходимой прочности или диаметра
ядра сварной точки режимы сварки, тип сварочной
машины, способ регулирования процесса и кон-
троля качества сварного соединения, а также по
математическим моделям оценить качество свар-
ного соединения. При этом на печать выдается
технологическая карта на сварку определенного
изделия. В дальнейшем требуется сварка двух-
трех образцов для практической проверки техно-
логии.
Основой ВТ является экспертная система, сос-
тоящая из следующих основных блоков:
базы данных, содержащей параметры режима
сварки для различных марок свариваемых мате-
риалов и толщины свариваемых деталей, физи-
ческие свойства используемых электродов, а так-
же технические характеристики сварочного обо-
рудования;
базы знаний, включающей правила и алгорит-
мы, с помощью которых из базы данных выби-
раются параметры режима сварки, электроды и
тип сварочной машины в зависимости от марки
и толщины свариваемого материала, а также ус-
ловий сварки;
механизма логического вывода — подпрограм-
мы, позволяющей применить те или иные алго-
ритмы и правила из базы знаний в зависимости
от требований пользователя;
средств общения в рамках сварочной терми-
нологии — подпрограммы, обеспечивающей связь
ВТ с пользователем с помощью многооконного
интерфейса для ввода данных, которые относятся
к свариваемым материалам и условиям сварки;
подсистемы объяснения — подпрограммы, ко-
торая работает на принципе ретроспективного
рассуждения и поясняет, как система достигла
конкретного решения, описывает правило или це-
почку правил, приведших к этому решению;
подсистемы приобретения знаний, предназна-
ченной для ввода в систему новых фактов и пра-
вил с целью дополнения или корректировки базы
знаний.
© В. С. Гавриш, П. М. Руденко, Н. В. Подола, 2007
54 9/2008
База данных разделена по функциональному
принципу на несколько разделов: «Оборудова-
ние», «Режимы сварки», «Электродные сплавы».
Раздел «Оборудование» включает около 70 типов
сварочных машин со следующими параметрами:
номинальная мощность сварочной машины, но-
минальный длительный вторичный ток, номи-
нальный и максимальный вторичный ток, номи-
нальное и максимальное усилия сжатия, вылет,
раствор, сопротивление вторичного контура, про-
изводительность, расход воды, расход воздуха, га-
бариты и масса. В базу данных «Режимы сварки»
для деталей толщиной от 0,3 до 4,0 мм включены
следующие параметры: сварочный ток, длитель-
ность сварки, усилия сварочного сжатия и ковки,
диаметр электрода, радиус заточки электрода, ди-
аметр сварной точки, усилие среза. Раздел «Элек-
тродные сплавы» содержит данные о 12 марках
электродных сплавов с параметрами их физичес-
ких свойств.
База знаний включает правила, по которым
происходит выбор режима сварки и сварочного
оборудования. Выбор типа сварочной машины
осуществляется из условий номинального значе-
ния тока, усилия сжатия и мощности, соответс-
твующих паспортным данным машины. В зави-
симости от размеров свариваемого изделия про-
водится проверка возможности его сварки на выб-
ранной машине по максимальному вылету и рас-
твору контура машины. Кроме того, исходя из
рекомендуемого системой цикла сварки, рассчи-
тывают производительность процесса (количество
сварных точек в минуту) и сравнивают с номи-
нальной производительностью сварочной маши-
ны. Если обеспечить расчетную производитель-
ность невозможно, то выдаются рекомендации по
выбору машины большей мощности.
После выбора типа машины по ее техническим
характеристикам в системе можно получить ре-
комендации о том, как подключить сварочную ма-
шину к питающей сети с учетом максимально до-
пустимого тока, продолжительности включения
(ПВ в %), а также допустимого падения напря-
жения в линии. При этом в зависимости от длины
кабеля рекомендуется его требуемое поперечное
сечение. При существенных колебаниях напряже-
ния питающей сети рекомендуются регуляторы,
обеспечивающие стабилизацию напряжения на
первичной обмотке сварочного трансформатора.
Проводится проверка возможности использования
питающего трансформатора заданной мощности
при подключении однофазной пиковой нагрузки
из расчета обеспечения падения напряжения не
более 10 % напряжения сети для наиболее уда-
ленной от подстанции машины.
В зависимости от паспортных данных выбран-
ного типа машины, исходя из расхода воды и воз-
духа, выдаются рекомендации для выбора внут-
реннего диаметра шлангов водопроводной и воз-
душной сети.
Правила по подбору режима сварки содержат
алгоритмы и формулы, по которым выбранный
режим сварки корректируется с учетом подготов-
ки поверхности деталей, требований к выплескам
и вмятинам от электродов. Кроме того, в зави-
симости от условий сварки выдаются рекомен-
дации по зачистке электродов после сварки оп-
ределенного количества точек. В алгоритмах кор-
рекции режима сварки используются данные, при-
веденные в литературе [1, 2], а также учитывается
опыт авторов, накопленный при выполнении тех-
нологических работ по контактной сварке совмес-
тно с предприятиями автомобильной, авиацион-
ной, радиоэлектронной промышленности, эксплу-
атирующими сварочное оборудование.
Работа ВТ основана на выполнении диалого-
вого режима компьютерной программы (рис. 1).
Диалог начинается с предлагаемого перечня раз-
личных материалов, из которого необходимо выб-
рать свариваемый материал. В ВТ включаются све-
дения о низкоуглеродистых, среднеуглеродистых,
низколегированных, легированных и коррозионно-
стойких сталях, титановых и алюминиевых сплавах.
После выбора свариваемого материала необходимо
указать его толщину (из диапазона 0,3…4,0 мм), а
также количество деталей в пакете. На основании
введенных данных о материале и толщине свари-
ваемых деталей система определяет базовый режим,
который в дальнейшем корректируется в зависи-
мости от условий сварки. Анализ рекомендуемых
режимов сварки показал, что в настоящее время
наблюдается тенденция к применению более «жес-
тких» режимов. В связи с этим в систему включены
параметры режимов сварки с учетом рекомендаций
[1, 2]. Далее указывается состояние поверхности
свариваемых деталей, а если она подвергалась об-
работке, то еще и способ обработки. ВТ выдает
рекомендации по марке электродов и периодичности
их зачистки, а также позволяет оценить возможность
Рис. 1. Алгоритм работы экспертной системы совместно с
КСУ КС 02
9/2008 55
замены рекомендуемой сварочной машины с не-
обходимой коррекцией режима. Кроме того, име-
ется возможность получения информации о тех-
нических характеристиках рекомендуемой сва-
рочной машины, применяемых электродах, а также
краткое объяснение предпосылок, которые привели
к тем или иным решениям — рекомендациям, вы-
даваемым технологу-сварщику.
Рекомендуемый ВТ базовый режим сварки
(рис. 2) может быть скорректирован в зависимости
от условий сварки конкретного производства. Так,
при сварке деталей, покрытых окалиной, рекомен-
дуется модуляция первого импульса сварочного
тока и использование нескольких импульсов тока,
разделенных паузой. При этом увеличивается срок
службы электродов и уменьшаются выплески ме-
талла при сварке.
Базовый режим сварки корректируется также
в зависимости от требований, предъявляемых к
внешнему виду соединений, наличия
выплесков и вмятин, вызванных элек-
тродами.
После выполненных корректировок
возникает вопрос — насколько получен-
ный режим удовлетворяет требованиям
по качеству сварного соединения с уче-
том возможных нарушений в техноло-
гическом процессе, например, вследс-
твие шунтирования тока ранее сварен-
ными точками, введения в контур ма-
шины ферромагнитных масс и т. п. Для
проведения необходимых исследований
в ВТ необходимо задать диапазоны из-
менения параметров, которые связаны
этими возмущениями и вместе с тем по
значению являются характерными для
рассматриваемого производства (рис. 3).
Исследования влияния возмущений
осуществляются с помощью математи-
ческих моделей процесса и представ-
ляются технологу в графическом виде
(рис. 4). Как отмечалось, в современ-
ных системах управления для машин
точечной сварки возможно управление
процессом сварки со стабилизацией от-
дельных параметров. Для оценки эф-
фективности применения этих алгорит-
мов есть возможность проведения ис-
следования влияния возмущений при
стабилизации Iсв, U, P (рис. 4). Так, по
данным оценки компенсации возмуще-
ний с помощью стабилизации свароч-
ного тока видно, что в этом случае уда-
ется полностью устранить отрицатель-
ное воздействие на процесс возмуще-
ния по напряжению сети и увеличению
сопротивления вторичного контура. В
то же время при возмущениях, связан-
ных с изменением сопротивления R (изменение
усилия сжатия, диаметра рабочей поверхности
электродов, толщины свариваемых деталей) пог-
решность отработки диаметра ядра сварной точки
увеличивается по сравнению с управлением по
обратной связи. Этот эффект связан с известным
явлением саморегулирования, который при ста-
билизации тока отсутствует.
В итоге в рекомендации ВТ входят данные о
параметрах режима сварки, алгоритмах управле-
ния процессом в зависимости от возмущений, ха-
рактерных для рассматриваемого производства,
размерах и материале электродов, значениях ми-
нимальной допустимой прочности сварной точки
на срез, диаметре литого ядра, размере нахлестки,
а также о возможном сварочном оборудовании
и допустимых затратах электроэнергии.
Разработанная программа ВТ может быть ис-
пользована, например, в компьютерной системе
Рис. 2. Базовый режим сварки
Рис. 3. Задание диапазонов изменения возмущений на процесс контактной
точечной сварки
56 9/2008
управления КСУ КС 02 [3], так как имеет дос-
таточно широкие возможности как по управле-
нию, так и по контролю. Чтобы в полной мере
воспользоваться ими требуется высокий уровень
квалификации технолога для настройки регуля-
тора. Описанные выше исследования по подбору
режима сварки, выбору алгоритмов стабилизации,
параметров в алгоритме компенсации износа элек-
тродов могут быть сформированы в массив дан-
ных и переданы в КСУ КС 02 по последователь-
ному каналу связи, встроенному в КСУ КС для
связи с персональным компьютером или системой
управления верхнего уровня. Очевидно, что при
необходимости возможна обратная связь от КСУ
КС 02 для приема и накопления данных для фор-
мирования и выдачи протокола сварки конс-
трукции, развития базы данных по режимам свар-
ки и базы знания по математическим моделям про-
цесса или нейронным сетям для управления свар-
кой или контроля качества сварных соединений.
Известно, что в последние годы в области тех-
нологии и оборудования контактной точечной
сварки в Украине и странах СНГ не было выпу-
щено ни одного нового или переиздано старого
учебника или справочного пособия. Организация
программы ВТ, ее баз данных и знаний позволяет
не только наполнять ее известной информацией
по уже изданной литературе, а и в будущем дос-
таточно просто вводить в нее новые данные. Вмес-
те с тем объем и наглядность представляемой
информации может сделать ВТ полезной как при
первичном ознакомлении с предметом, так и как
справочной системой для квалифицированного
пользователя.
1. Технология и оборудование контактной сварки / Б. Д.
Орлов, Ю. В. Дмитриев, А. А. Чакалев и др. — М.: Ма-
шиностроение, 1975.
2. Procedure for spot welding of uncoated and coated low
carbon and high strength steels. — [1993]. — (Intern. Inst.
of Welding; Doc. III-1005).
3. Кривенко В. Г., Руденко П. М., Гавриш В. С. Компьютер-
ная система управления КСУ КС 02 для контактных то-
чечных машин // Сварщик. — 2004. — № 3. — С. 37.
Virtual technology of the process of resistance spot welding is described. It enables automation of the process of selection
of welding equipment, electrodes and welding modes, allowing for the grade and thickness of the alloy being welded and
features of the structures being welded. Obtained data can be automatically transferred to the control system of the resistance
spot welding machine for setting its operating mode.
Поступила в редакцию 05.03.2007
Рис. 4. Графический вид влияния возмущений на качество сварного соединения: сплошная линия — без стабилизации
какого-либо параметра; широкая штриховая — стабилизация тока сварки; мелкая штриховая — напряжения между электро-
дами; штрихпунктирная — мощности между электродами
9/2008 57
|