Информационные системы выбора технологических параметров для дуговой сварки (Обзор)
Рассмотрены существующие компьютерные программные обеспечения (ПО), позволяющие проводить выбор оптимальных технологических параметров дуговой сварки конструкционных сталей. Проведен анализ преимуществ и недостатков рассмотренных ПО с точки зрения их применения сварщиком-технологом при разработке н...
Saved in:
| Published in: | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Date: | 2013 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2013
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102266 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Информационные системы выбора технологических параметров для дуговой сварки (Обзор) / О.В. Махненко, И.И. Прудкий // Автоматическая сварка. — 2013. — № 04 (720). — С. 39-46. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-102266 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Махненко, О.В. Прудкий, И.И. 2016-06-11T18:57:42Z 2016-06-11T18:57:42Z 2013 Информационные системы выбора технологических параметров для дуговой сварки (Обзор) / О.В. Махненко, И.И. Прудкий // Автоматическая сварка. — 2013. — № 04 (720). — С. 39-46. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102266 621.791.75 Рассмотрены существующие компьютерные программные обеспечения (ПО), позволяющие проводить выбор оптимальных технологических параметров дуговой сварки конструкционных сталей. Проведен анализ преимуществ и недостатков рассмотренных ПО с точки зрения их применения сварщиком-технологом при разработке на производстве технологического процесса сварки. По функциональным возможностям рассмотренные ПО принадлежат к различным группам программных продуктов. ПО «Вертикаль» с модулем «Система расчета режимов сварки» относится к группе САПР. ПО Magsim, «Система компьютерного анализа свариваемости сталей», VirtualARC, Welding Simulation Suite, Simufact Welding можно отнести к специализированным системам инженерного анализа для моделирования технологических процессов. К этой группе программных продуктов можно отнести коммерческие ПО конечно-элементного анализа общего назначения, такие как Abagus, Ansys, LS-Dyna, Catia и др., которые являются близкими к специализированным системам по функциональным возможностям моделирования технологических процессов сварки и термической обработки. На основе анализа преимуществ и недостатков наиболее известных программных продуктов в области моделирования технологии сварки сформулированы цели дальнейшего совершенствования разработанной в ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины компьютерной системы по выбору сварочных материалов для дуговой сварки конструкционных сталей. Библиогр. 17, рис. 10. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Научно-технический раздел Информационные системы выбора технологических параметров для дуговой сварки (Обзор) Information systems for selection of arc welding parameters (Review) Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Информационные системы выбора технологических параметров для дуговой сварки (Обзор) |
| spellingShingle |
Информационные системы выбора технологических параметров для дуговой сварки (Обзор) Махненко, О.В. Прудкий, И.И. Научно-технический раздел |
| title_short |
Информационные системы выбора технологических параметров для дуговой сварки (Обзор) |
| title_full |
Информационные системы выбора технологических параметров для дуговой сварки (Обзор) |
| title_fullStr |
Информационные системы выбора технологических параметров для дуговой сварки (Обзор) |
| title_full_unstemmed |
Информационные системы выбора технологических параметров для дуговой сварки (Обзор) |
| title_sort |
информационные системы выбора технологических параметров для дуговой сварки (обзор) |
| author |
Махненко, О.В. Прудкий, И.И. |
| author_facet |
Махненко, О.В. Прудкий, И.И. |
| topic |
Научно-технический раздел |
| topic_facet |
Научно-технический раздел |
| publishDate |
2013 |
| language |
Russian |
| container_title |
Автоматическая сварка |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Information systems for selection of arc welding parameters (Review) |
| description |
Рассмотрены существующие компьютерные программные обеспечения (ПО), позволяющие проводить выбор оптимальных технологических параметров дуговой сварки конструкционных сталей. Проведен анализ преимуществ
и недостатков рассмотренных ПО с точки зрения их применения сварщиком-технологом при разработке на производстве технологического процесса сварки. По функциональным возможностям рассмотренные ПО принадлежат
к различным группам программных продуктов. ПО «Вертикаль» с модулем «Система расчета режимов сварки»
относится к группе САПР. ПО Magsim, «Система компьютерного анализа свариваемости сталей», VirtualARC,
Welding Simulation Suite, Simufact Welding можно отнести к специализированным системам инженерного анализа
для моделирования технологических процессов. К этой группе программных продуктов можно отнести коммерческие
ПО конечно-элементного анализа общего назначения, такие как Abagus, Ansys, LS-Dyna, Catia и др., которые
являются близкими к специализированным системам по функциональным возможностям моделирования технологических процессов сварки и термической обработки. На основе анализа преимуществ и недостатков наиболее
известных программных продуктов в области моделирования технологии сварки сформулированы цели дальнейшего
совершенствования разработанной в ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины компьютерной системы по выбору
сварочных материалов для дуговой сварки конструкционных сталей. Библиогр. 17, рис. 10.
|
| issn |
0005-111X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102266 |
| citation_txt |
Информационные системы выбора технологических параметров для дуговой сварки (Обзор) / О.В. Махненко, И.И. Прудкий // Автоматическая сварка. — 2013. — № 04 (720). — С. 39-46. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT mahnenkoov informacionnyesistemyvyboratehnologičeskihparametrovdlâdugovoisvarkiobzor AT prudkiiii informacionnyesistemyvyboratehnologičeskihparametrovdlâdugovoisvarkiobzor AT mahnenkoov informationsystemsforselectionofarcweldingparametersreview AT prudkiiii informationsystemsforselectionofarcweldingparametersreview |
| first_indexed |
2025-11-25T01:07:26Z |
| last_indexed |
2025-11-25T01:07:26Z |
| _version_ |
1850500477053042688 |
| fulltext |
УДК 621.791.75
ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ВЫБОРА
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ (Обзор)
О. В. МАХНЕНКО, И. И. ПРУДКИЙ
ИЭС им. Е. О. Патона НАНУ. 03680, г. Киев-150, ул. Боженко, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
Рассмотрены существующие компьютерные программные обеспечения (ПО), позволяющие проводить выбор оп-
тимальных технологических параметров дуговой сварки конструкционных сталей. Проведен анализ преимуществ
и недостатков рассмотренных ПО с точки зрения их применения сварщиком-технологом при разработке на про-
изводстве технологического процесса сварки. По функциональным возможностям рассмотренные ПО принадлежат
к различным группам программных продуктов. ПО «Вертикаль» с модулем «Система расчета режимов сварки»
относится к группе САПР. ПО Magsim, «Система компьютерного анализа свариваемости сталей», VirtualARC,
Welding Simulation Suite, Simufact Welding можно отнести к специализированным системам инженерного анализа
для моделирования технологических процессов. К этой группе программных продуктов можно отнести коммерческие
ПО конечно-элементного анализа общего назначения, такие как Abagus, Ansys, LS-Dyna, Catia и др., которые
являются близкими к специализированным системам по функциональным возможностям моделирования техноло-
гических процессов сварки и термической обработки. На основе анализа преимуществ и недостатков наиболее
известных программных продуктов в области моделирования технологии сварки сформулированы цели дальнейшего
совершенствования разработанной в ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины компьютерной системы по выбору
сварочных материалов для дуговой сварки конструкционных сталей. Библиогр. 17, рис. 10.
К л ю ч е в ы е с л о в а : программное обеспечение, математическое моделирование, технологический процесс, сварка,
сварочные материалы, термическая обработка
В настоящее время развитие научно-технического
прогресса привело к широкому использованию
компьютерных технологий на стадии подготовки
производства. Во всем мире создается большое
количество специального программного обеспе-
чения (ПО), позволяющего виртуально воспроиз-
водить различные технологические процессы.
Сокращение сроков разработки и повышение
требований по качеству производства сварных
конструкций вызвало создание целого ряда компь-
ютерных программ, которые облегчают и уско-
ряют работу инженера-сварщика или инженера-
технолога по разработке новых сварных конструк-
ций и технологий сварки. Эти программные про-
дукты можно условно разделить на две основные
группы: системы автоматического проектирова-
ния технологических процессов (САПР ТП), ко-
торые, как правило, интегрированы с системами
3D-моделирования для решения конструкторских
задач, и системы инженерного анализа для мо-
делирования технологических процессов сварки.
В ИЭС им. Е. О. Патона было создано сва-
рочное ПО Arcweldsys (системы выбора свароч-
ных материалов для дуговой сварки конструк-
ционных сталей), которое предназначено для сок-
ращения объема экспериментов на образцах при
выборе сварочных материалов для конкретного
сварного соединения путем использования средств
математического моделирования [1]. В данной
статье проанализированы преимущества и недос-
татки наиболее известных программных продук-
тов в области моделирования технологии сварки
и сформулированы цели дальнейшего совершен-
ствования разработанной в ИЭС компьютерной
системы по выбору сварочных материалов для ду-
говой сварки конструкционных сталей.
К группе САПР ТП относится ПО «Верти-
каль», модуль «Система расчета режимов сварки»
(рис. 1, 2), разработанное фирмой «Ascon» (Рос-
© О. В. Махненко, И. И. Прудкий, 2013
Рис. 1. Принципиальная схема модуля «Система расчета ре-
жимов сварки»
4/2013 39
сия) для комплексной автоматизации работ тех-
нолога-сварщика при проектировании техпроцес-
сов сварки [2–4]. Для работы САПР ТП «Верти-
каль» необходима установленная ранее система
3D-моделирования «Компас» или другая анало-
гичная система. Модуль работает в структуре
САПР и решает следующие задачи: автоматизи-
рованный подбор режимов для основных процес-
сов сварки, автоматизированный подбор и расчет
норм расхода сварочных материалов, расчет рас-
хода электроэнергии и основного времени на тех-
нологический переход.
При проектировании техпроцессов сварки и
подборе режимов в модуле учитываются конс-
труктивные элементы сварных швов, положение
шва в пространстве, применяемые материалы, ха-
рактеристики оборудования и другие необходи-
мые параметры. Способ сварки деталей может
быть указан для всего шва или отдельно для каж-
дого сварочного прохода, возможен автоматизи-
рованный подбор сварочных материалов с учетом
требований к межкристаллитной коррозии и ус-
ловиям эксплуатации сварной конструкции.
Подбор сварочных материалов и технологи-
ческих параметров сварки осуществляется на ос-
нове информационного банка знаний, включаю-
щего соответствующие справочники «Материалы
и сортамент», «Универсальный технологический
справочник» (рис. 1). Фактически модуль является
расчетно-информационной системой, в основе ко-
торой не используется моделирование процесса
сварки. Большое количество сервисных функций,
облегчающих составление документации по тех-
процессу сварки, делает это ПО достаточно удоб-
ным для технолога-сварщика на производстве. К
недостаткам ПО «Вертикаль» с модулем «Система
расчета режимов сварки» можно отнести возмож-
ное возникновение проблем при подборе техно-
логических параметров сварки в случае новых ма-
териалов или способов сварки, для которых нет
данных в имеющихся базе данных и базе знаний,
а также достаточно высокую трудоемкость и сто-
имость внедрения этой системы в производство,
связанную с необходимостью установки системы
3D-моделирования и САПР ТП «Вертикаль», что
также обусловливает высокую стоимость.
На базе совместных исследований Тульского
государственного университета (Россия) с техни-
ческим университетом г. Ахена (Германия) соз-
дано ПО Magsim (рис. 3) для численного анализа,
диагностики и параметрической оптимизации
процесса дуговой сварки плавящимся электродом
в защитных газах [5–7]. ПО Magsim можно от-
нести к системам инженерного анализа для мо-
делирования технологических процессов. С его
помощью у инженера-сварщика появляется воз-
можность моделировать влияние параметров ре-
жима сварки на качество формирования сварного
соединения с целью снижения количества экспе-
риментальных образцов. ПО позволяет проводить
статистическую оценку влияния отклонений тех-
нологических параметров при сварке на качество
шва, а также автоматически определять оптималь-
ные параметры.
К недостаткам Magsim в первую очередь от-
носится то, что результаты моделирования сварки
ограничены только проблемой формирования
сварного соединения, хотя кроме этой инфор-
мации для инженера-сварщика на производстве
при разработке технологии сварки необходимо
получение и других технологических данных,
например, механических свойств сварного соеди-
нения, риска образования горячих и холодных
трещин и т. п.
Наиболее мощной специализированной систе-
мой моделирования технологических процессов
сварки и термической обработки является набор
программных продуктов, объединенных в линей-
ку Welding Simulation Suite [8, 9]. Разработчиком
такой системы является французская фирма «ESI
Group», которая является одним из лидеров по
созданию САПР и моделированию технологичес-
ких процессов. В указанный набор ПО входят:
Рис. 2. Окно программы «Вертикаль»
Рис. 3. Окно программы Magsim
40 4/2013
— ПО Sysweld/Visual-Weld — для модели-
рования локальных участков сварных конструк-
ций;
— ПО Weld Planner — для моделирования про-
цесса сварки тонколистовых конструкций;
— ПО Pam-Assembly — для моделирования
процессов сборки-сварки геометрически сложных
крупногабаритных конструкций.
Программа Sysweld/Visual-Weld позволяет мо-
делировать процессы сварки и термической об-
работки, временные и остаточные напряжения и
деформации сварного узла или конструкции, ме-
ханические характеристики и прочность матери-
алов, подвергнутых указанным технологическим
обработкам (рис. 4). Моделирование сварочных
процессов включает все типы технологий сварки
с учетом механических, тепловых и металлурги-
ческих свойств материала. Модели и базы данных,
которые включены в ПО Sysweld/Visual-Weld,
позволяют проводить анализ теплометаллургичес-
ких процессов для сталей и алюминиевых спла-
вов. Программа работает с термокинетическими
диаграммами, которые описывают процесс фазо-
вых переходов (рис. 5).
ПО имеет возможность получения геометри-
ческой модели сварного узла или конструкции,
созданной в среде какой-либо САПР. Результаты
расчетов, в том числе напряжения и деформации,
могут быть экспортированы для дальнейших рас-
четов в другие дополнительные расчетные моду-
ли, разработанные фирмой «ESI Group», такие
как:
— Systus — изучение зарождения и распрос-
транения усталостных трещин;
— Pam-Stamp — анализ процессов штамповки
сварных листовых деталей;
— Pamcrash — анализ разрушений сварных
конструкций.
Программный набор Welding Simulation Suite
характеризуется во многих случаях избыточными
возможностями и сложностью для инженера-свар-
щика на производстве, требует специальных зна-
ний по применению расчетных методов и дли-
тельного периода обучения пользователя, имеет
высокую стоимость.
Также специализированной системой модели-
рования технологических процессов сварки явля-
ется модуль Simufact Welding [10], входящий в
систему общего инженерного анализа различных
Рис. 4. Результаты, полученные в ПО Sysweld/Visual-Weld: а, б — распределение тепловых полей; в, г — относительное
содержание соответственно аустенита (А) и бейнита (Б) в шве
4/2013 41
технологических процессов Simufact (Simufact En-
gineering GmbH, Germany) [11]. Указанный мо-
дуль в первую очередь предназначен для прог-
нозирования сварочных деформаций, но также
позволяет оценивать свойства зоны проплавления
(ЗП) и ЗТВ. Проблемно-ориентированный поль-
зовательский интерфейс помогает инженеру-свар-
щику проводить достаточно сложное моделиро-
вание физико-металлургических процессов при
сварке. ПО основано на сочетании аналитических
подходов и нелинейного численного моделиро-
вания. По описанию разработчика ПО характе-
ризуется следующей функциональностью:
синхронизированный по времени контроль ра-
боты нескольких сварочных роботов;
быстрый расчет различных вариантов, отли-
чающихся параметрами сварки;
быстрое изменение параметров процесса свар-
ки (последовательности и скорости сварки, па-
раметров сварочного нагрева и условий закреп-
лений);
оптимизация размеров и свойств ЗП, ЗТВ, а так-
же уровня сварочных напряжений и деформаций.
К преимуществам ПО Simufact Welding можно
отнести достаточно широкие возможности моде-
лирования процесса сварки с целью прогнозиро-
вания качества формирования сварного соедине-
ния, в том числе многопроходного, определения
свойств ЗП и ЗТВ с учетом структурных прев-
ращений, временных и остаточных сварочных
напряжений и деформаций. Несмотря на исполь-
зование достаточно сложных математических мо-
делей, ПО ориентировано на инженерное приме-
нение на производстве. Отличительной способ-
ностью ПО является возможность проведения оп-
тимизации роботизированной сварки и осущест-
вления контроля синхронизированной работы сва-
рочных роботов на производстве.
Близкими к специализированным системам по
функциональным возможностям моделирования
технологических процессов сварки и термической
обработки являются коммерческие пакеты конеч-
но-элементного анализа общего назначения, такие
как Abaqus, Ansys, LS-Dyna, Catia и др. В пос-
ледних версиях некоторых из этих пакетов поя-
вились специализированные расчетные модули
для моделирования процессов сварки [12].
Например, Abaqus не является специализиро-
ванным сварочным ПО, но может применяться
для моделирования движущихся источников теп-
ла и проведения анализа тепловых и механичес-
ких процессов при сварке (рис. 6). Анализ теп-
ловых процессов проводится с помощью пользо-
вательских подпрограмм [13]:
Dflux — используется для определения теп-
лопереноса при сварке в случае концентрирован-
ного теплового потока, который движется вдоль
линии сварки, имитируя движение сварочного ис-
точника нагрева;
Gapcon — используется для активации теп-
лопроводности между основным и присадочным
материалом, когда сварочный источник проходит
определенный элемент;
Рис. 5. Программное представление термокинетической диаг-
раммы в ПО Sysweld/Visual-Weld: 1–4 — соответственно фа-
зы № 1–4
Рис. 6. ПО Abaqus: а — конечно-элементная модель сварного узла; б — распределение тепловых полей
42 4/2013
Film — используется для активации теплоп-
роводности для имитации процесса охлаждения,
когда сварочный источник проходит определен-
ный элемент.
Результаты теплового анализа используются
как входные данные для решения механической
задачи, в результате которой определяются сва-
рочные напряжения и деформации. Для проведе-
ния моделирования теплометаллургических про-
цессов при сварке необходима разработка своими
силами или покупка у стороннего разработчика
дополнительных программных модулей, учиты-
вающих микроструктурные превращения в сталях
при сварочных температурных циклах. К недос-
таткам также можно отнести высокую сложность
программы, необходимость длительного обучения
работе с ней, высокую стоимость. Все эти фак-
торы делают ПО Abaqus, как и другие коммер-
ческие ПО конечно-элементного анализа общего
назначения, малоприемлемыми для разработки
технологии сварки инженером-сварщиком на про-
изводстве.
В МГТУ им. Н. Э. Баумана разработана «Сис-
тема компьютерного анализа свариваемости ста-
лей» (рис. 7) [14, 15], которая включает инже-
нерную часть для оперативного анализа техно-
логических вариантов сварки типовых соедине-
ний, реализованную на основе программного ком-
плекса «Свариваемость легированных сталей»
[16] и базе данных свойств материалов.
Традиционно выбор рационального варианта
сварочных материалов для дуговой сварки сов-
ременных конструкционных сталей связан с дос-
таточно большим количеством экспериментов, в
ходе которых получают сравнительные результа-
ты по целому ряду параметров: условиям фор-
мирования и химическому составу металла шва
или ЗП, микроструктуре металла ЗП и ЗТВ, склон-
ности к образованию горячих трещин, стандарт-
ным механическим характеристикам (твердости,
пределу текучести, временному сопротивлению,
относительному удлинению и сужению, ударной
вязкости) в различных участках сварного соеди-
нения, а также специальным свойствам (длитель-
ной прочности при соответствующих температу-
рах, коррозионной стойкости и т. д.). Все это тре-
бует для конкретного основного материала про-
ведения соответствующих испытаний каждого
альтернативного варианта сварочных материалов
и режимов сварки. Учитывая существующий
Рис. 7. Схема взаимосвязей показателей свариваемости низколегированных сталей с процессами, протекающими в металле
при сварке, в ПО «Система компьютерного анализа свариваемости сталей»
4/2013 43
большой ассортимент сварочных материалов для
дуговой сварки конструкционных сталей, обос-
нованный выбор рационального варианта экспе-
риментальным путем требует либо большого опы-
та, либо многочисленных экспериментов.
ПО «Система компьютерного анализа свари-
ваемости сталей» позволяет значительно сокра-
тить трудоемкость проектирования технологии
сварки и решать задачи оптимизации технологи-
ческих параметров процесса многослойной сварки
низколегированных сталей. Комплексный анализ
технологических вариантов сварки выполняется
путем моделирования совокупности протекаю-
щих в металле физико-металлургических процес-
сов, формирующих показатели свариваемости.
Оптимизация теплового режима сварки проводит-
ся для обеспечения требуемого комплекса свойств
металла ЗТВ. На этом этапе расчета определяются
параметры режима сварки и подготовки кромок
соединения, обеспечивающие получение сварного
шва заданных размеров, а также температура по-
догрева для достижения требуемого структурного
состояния металла ЗТВ и стойкости к образова-
нию холодных трещин (рис. 8).
ПО «Система компьютерного анализа свари-
ваемости сталей» создано с целью более доступ-
ного моделирования процесса многослойной свар-
ки для инженера-сварщика на производстве.
Для облегчения настройки роботизированного
сварочного оборудования в условиях современ-
ного высокотехнологичного производства разра-
ботано ПО VirtualARC (разработчик компания
«ABB», Швейцария), которое является эффектив-
ным инструментом выбора оборудования и па-
раметров процесса МИГ/МАГ сварки. ПО имеет
удобный графический интерфейс, сочетает 2D-мо-
делирование, данные экспериментальных измере-
ний и нейронные сети для прогнозирования фор-
мирования сварного шва при дуговой сварке низ-
коуглеродистых сталей.
Результаты моделирования физики дуги, теп-
ло- и массопереноса используются в качестве
входных данных нейронной сети для прогнози-
рования качества и размеров сварного шва, а так-
же возможных дефектов сварки. Основные фун-
кции ПО VirtualARC по данным разработчика
[17]:
планирование технологического процесса
МИГ/МАГ сварки;
настройка МИГ/МАГ параметров сварки;
прогнозирование формы и проплавления свар-
ного шва;
прогнозирование геометрических параметров
сварного шва;
прогнозирование геометрических дефектов
сварки;
оценка стоимости сварки;
формирование технологической документации;
оптимизация производительности и качества
сварочного процесса.
Таким образом, основной специализацией ПО
VirtualARC является выбор оптимального обору-
дования и режимов сварки с позиции качествен-
ного формирования сварного соединения при
МИГ/МАГ сварке низкоуглеродистых сталей. К
недостаткам можно отнести то, что программа не
учитывает структуру и механические свойства по-
лучаемого сварного соединения. Класс низкоуг-
леродистых сталей также ограничивает практи-
ческое применение ПО.
В начале 2000-х годов в ИЭС им. Е. О. Патона
была разработана компьютерная система Arcwel-
dsys [1], предназначенная для сокращения объема
экспериментов на образцах при выборе альтер-
нативных сварочных материалов для конкретно-
го сварного соединения путем использования
средств математического моделирования и соот-
ветствующего информационного обеспечения. В
качестве исходной информации в системе исполь-
зуются паспортные данные фирмы-изготовителя
сварочных материалов относительно вариантов
сварочных материалов, рекомендуемых для ду-
говой сварки данного типа конструкционной ста-
ли; режимов дуговой сварки; коэффициентов нап-
лавки; химического состава наплавленного метал-
ла. Эти данные вводятся в систему пользователем
одновременно с указанием типа свариваемой кон-
струкционной стали (основного материала) и ее
химического состава.
В результате система выдает пользователю для
каждого альтернативного варианта следующую
информацию:
размер и форму ЗП для корневого шва и пос-
ледующих проходов (условия формирования
сварного шва, риск прожога и пр.);
химический состав металла ЗП;
микроструктурный состав металла ЗП и ЗТВ;
механические свойства (твердость, временное
сопротивление, предел текучести, относительное
удлинение и сужение, ударная вязкость);
Рис. 8. Построение области качества при оптимизации тепло-
вого режима сварки в ПО «Система компьютерного анализа
свариваемости сталей»
44 4/2013
КСV при температурах –20…–70 °С в
ЗП и ЗТВ;
риск образования горячих и холодных
трещин.
В процессе практического применения
системы были выявлены следующие ос-
новные недостатки: неудовлетворитель-
ная точность расчета температурных по-
лей в случае сварки с большой скоростью
движения источника нагрева вследствие
применения расчетных алгоритмов в рам-
ках двухмерных задач; невозможность мо-
делирования сварки для таких материа-
лов, как нержавеющая сталь, алюминие-
вые и титановые сплавы; неудобный ин-
терфейс программы. Но в основном сис-
тема оказалась достаточно эффективной,
нашла целый ряд заказчиков в Украине,
также с ее помощью были выполнены
многочисленные исследования специалистами
ИЭС им. Е. О. Патона.
На основе рассмотрения преимуществ и не-
достатков наиболее известных программных про-
дуктов в области моделирования технологии
сварки и в результате проведенного анализа эф-
фективности применения разработанной компь-
ютерной системы, а также с учетом развития
современной компьютерной техники и расчетных
методов математического моделирования, физи-
ко-химических и металлургических процессов
при сварке целесообразным является дальнейшее
совершенствование существующей версии компь-
ютерной системы. Такое усовершенствование
происходит на основе доработки математических
моделей и расчетных алгоритмов по определению
температурных полей (циклов) для различных ти-
пов сварных соединений, в том числе за счет при-
менения трехмерных моделей, расширения об-
ласти применения системы на класс нержавею-
щих сталей за счет добавления новых математи-
ческих моделей и соответствующих расчетных
алгоритмов по определению дополнительной важ-
ной для инженера-сварщика информации. Напри-
мер, степени сенсибилизации металла вследствие
сварочного цикла при многопроходной сварке
нержавеющих сталей, усовершенствование и до-
полнение баз данных по свойствам основного и
сварочных материалов, в том числе введение в
банк данных свойств материалов термокинетичес-
ких диаграмм в цифровом виде для более точного
описания фазовых превращений при сварочном
температурном цикле, создание более удобного
и интуитивно понятного пользовательского ин-
терфейса системы с дополнительными служебны-
ми функциями по автоматизированному оформле-
нию технологической документации.
Выводы
1. Анализ существующих в Украине и за рубежом
программных продуктов в области моделирова-
ния технологии сварки показал, что современный
инженер-сварщик имеет достаточно мощные ин-
Рис. 9. Окно программы VirtualARC
Рис. 10. Интерфейс программы Arcweldsys: а — основное
окно; б — протокол выбора данных расчета
4/2013 45
струменты по разработке новых сварных конс-
трукций и технологий сварки.
2. В ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины
создано специализированное сварочное ПО Ar-
cweldsys (системы выбора сварочных материалов
для дуговой сварки конструкционных сталей), ко-
торое предназначено для сокращения объема эк-
спериментов на образцах при выборе сварочных
материалов для конкретного сварного соединения
путем использования средств математического
моделирования.
3. В результате сравнения преимуществ и не-
достатков наиболее известных программных про-
дуктов в области моделирования технологии
сварки сформулированы цели дальнейшего совер-
шенствования разработанной в ИЭС компьютер-
ной системы по выбору сварочных материалов
для дуговой сварки конструкционных сталей, нап-
равленные на повышение точности получаемых
прогнозных результатов и удобства в работе с
ней инженера-сварщика.
1. Махненко В. И., Королева Т. В., Лавринец И. Г. Компь-
ютерная система выбора сварочных материалов для ду-
говой сварки конструкционных сталей // Автомат. свар-
ка. — 2003. — № 2. — С. 14–18.
2. САПР ТП «Вертикаль», модуль «Система расчета режи-
мов сварки». — http://www.ascon.kiev.ua
3. Гуляев В. Конфигуратор конструктивно-технологичес-
ких элементов и режимов сварки для САПР ТП «Верти-
каль» // Оборудование и Инструмент для профессиона-
ла». Сер. Металлообработка. — 2012. — № 5 (электрон.
изд.).
4. Гуляев В., Хармац И. Автоматизация проектирования
технологических процессов сварки // САПР и графика.
— 2008. — № 4. — С. 90–92.
5. Magsim. — http://comhightech.tsu.tula.ru/software/magsim-
r.htm
6. Судник В. А., Иванов А. В, Дилтай У. Анализ эффектив-
ной мощности импульсной дуги при MAG-сварке сталей
методом математического моделирования с эксперимен-
тальной проверкой: Сб. избр. тр. 2-й Всерос. науч.-техн.
конф. — Тула: ТулГУ, 1999. — С. 64–80.
7. Die Simulationswerkzeuge des ISF: MAGSim, BeamSim,
SimWeld / I. Dikshev, U. Dilthey, J. Gollnick et al. // Sit-
zung der DVS-Arbeitsgruppen I 1 und I 2. — Rostock, De-
utschland, 24.06.2004.
8. ESI Welding Simulation Suite. — http://esi-russia.ru/taxono-
my/term/5.
9. Биленко Г. Моделирование процессов сварки в програм-
мных продуктах ESI на примере детали локомотива //
Металлург. — 2012. — № 3. — С. 18–21.
10. Wohlmuth M. Practical design of industrial welding proces-
ses // Welding and Cutting. — 2011. — № 6. — P. 346–347.
11. SIMUFACT. WELDING. — http://www.simufact.com
12. Pakos R., Szymczak M. Przeglad programow komputero-
wych do przewidywania odksztalcen i symulacji procesow
spawalniczych na wczesnych etapach produkcji // Pereglad
Spawalnictwa. — 2010. — № 3. — S. 32–39.
13. Abaqus. — http://abaqus.com
14. Макаров Э. Л., Коновалов А. В. Система компьютерного
анализа свариваемости и технологии сварки конструк-
ционных легированных сталей // Свароч. пр-во. — 1995.
— № 3. — С. 6–9.
15. Коновалов А. В. Программное обеспечение для числен-
ного анализа показателей свариваемости низколегиро-
ванных сталей при многослойной сварке // «Наука и Об-
разование». — 2004. — № 10 (электрон. изд.).
16. Куркин А. С, Макаров Э. Л. Программный комплекс
«Сварка» — инструмент для решения практических за-
дач сварочного производства // Сварка и Диагностика.
— 2010. — № 1. — С. 16–23.
17. Virtialarc. — http://www.abb.ua
Поступила в редакцию 10.01.2013
«МОТОР СИЧ» БУДЕТ ОСНАЩАТЬ СВОИМИ ДВИГАТЕЛЯМИ
ЧЕШСКИЕ САМОЛЕТЫ L-159
Крупнейший в СНГ производитель авиадвигателей и газотурбинных установок компания
«Мотор Сич» (Запорожье) будет поставлять двигатели Аи-222-28 для самолетов L-159 производ-
ства «Aero Vodochody» (Чехия). Об этом заявил председатель совета директоров «Мотор Сичи»
В. Богуслаев. По его словам, компания уже подписала соответствующий протокол с чешской
стороной.
В данный момент на самолеты L-159 устанавливают дорогостоящие американские двигатели.
«Из-за того, что там стоят дорогие американские двигатели, эти самолеты мало кто покупает.
Наши двигатели не хуже, но стоят значительно дешевле, что поможет продавать эти самолеты
лучше», — отметил В. Богуслаев.
Кроме того, он сообщил, что учебно-боевые самолеты L-39, которые являются основными при
подготовке военных летчиков в России, получат новые модернизированные двигатели производ-
ства «Мотор Сич» большей мощности. Опытный экземпляр самолета с таким двигателем уже
прошел летные испытания в Одессе.
«Учебно-боевые самолеты чешского производства L-39, остающиеся на данный момент основ-
ной машиной для подготовки российских летчиков, будут модернизировать и ремонтировать в
Ейске», — сообщил В. Богуслаев журналистам. По его оценке, до 2020 г. L-39 останется основным
самолетом первоначального обучения для базовой подготовки российских летчиков.
«Мотор Сич» планирует также разработать новый более экономичный двигатель для ближне-
магистральных украинских самолетов Ан-148 и Ан-158. Кроме того, запорожское предприятие
намеревается начать поставки в США двигателей для американских вертолетов «Sikorsky S-61».
46 4/2013
|