Оценка стабильности процесса сплавления при контактной стыковой сварке
Разработана методика мониторинга процесса контактной стыковой сварки непрерывным оплавлением. Установлено,
 что применение нейронных сетей для оценки стабильности процесса сварки является принципиально возможным. A procedure for monitoring the process of continuous flash-butt has been develo...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Datum: | 2011 |
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2011
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102707 |
| 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: | Оценка стабильности процесса
 сплавления при контактной стыковой сварке / И.О. Скачков, Е.П. Чвертко // Автоматическая сварка. — 2011. — № 3 (695). — С. 38-40. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860039402911170560 |
|---|---|
| author | Скачков, И.О. Чвертко, Е.П. |
| author_facet | Скачков, И.О. Чвертко, Е.П. |
| citation_txt | Оценка стабильности процесса
 сплавления при контактной стыковой сварке / И.О. Скачков, Е.П. Чвертко // Автоматическая сварка. — 2011. — № 3 (695). — С. 38-40. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Автоматическая сварка |
| description | Разработана методика мониторинга процесса контактной стыковой сварки непрерывным оплавлением. Установлено,
что применение нейронных сетей для оценки стабильности процесса сварки является принципиально возможным.
A procedure for monitoring the process of continuous flash-butt has been developed. It is established that application of
neural networks for assessment of the stability of the welding process is possible in principle.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:54:55Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 621.791.762.5
ОЦЕНКА СТАБИЛЬНОСТИ ПРОЦЕССА СПЛАВЛЕНИЯ
ПРИ КОНТАКТНОЙ СТЫКОВОЙ СВАРКЕ
И. О. СКАЧКОВ, канд. техн. наук, Е. П. ЧВЕРТКО, магистр (НТУУ «Киевский политехнический институт»)
Разработана методика мониторинга процесса контактной стыковой сварки непрерывным оплавлением. Установлено,
что применение нейронных сетей для оценки стабильности процесса сварки является принципиально возможным.
К л ю ч е в ы е с л о в а : контактная стыковая сварка, неп-
рерывное оплавление, стабильность процесса, дефекты сое-
динений, отклонения параметров процесса, мониторинг
качества, нейронные сети
При контактной стыковой сварке давлением не-
разрушающий контроль качества сварных соеди-
нений не всегда позволяет достоверно выявлять
дефекты. Учитывая, что свойства соединений на-
прямую зависят от параметров режима сварки,
стабильность последних часто определяют по на-
личию отклонений их от задаваемых значений.
Обычно при сварке непрерывным оплавлением
удовлетворительное качество соединений дости-
гается при обеспечении оптимальных распреде-
лений температуры в приконтактной зоне на всей
площади поперечного сечения перед осадкой, а
также величины и скорости осадки. Поскольку
в ряде случаев прямые измерения указанных ха-
рактеристик весьма затруднены или невозможны,
измеряют другие параметры, влияющие на нагрев
деталей: сварочное напряжение, скорость подачи
деталей и пр. Стабильные значения указанных по-
казателей обеспечивают оптимальный нагрев де-
талей и, как следствие, качество стыков. При этом
допустимыми считаются отклонения напряжения
холостого хода не более чем на 10 % заданного
значения, для скорости подачи детали — до 20 %,
отклонения значения вылетов деталей не должны
превышать 5 % [1]. Такой подход позволяет
фиксировать отклонения каждого из указанных па-
раметров отдельно, но не дает представления об
их суммарном влиянии на стабильность процесса.
Информацию, необходимую для оценки качес-
тва сварного соединения, можно получить по ре-
зультатам анализа основных физических парамет-
ров процесса сварки, в частности, электрических
[1–3]. При контактной стыковой сварке непрерыв-
ным оплавлением процесс образования жидких
перемычек, их нагрев, разрушение и образование
новых может быть описан вероятностными ме-
тодами. Его ход определяется мгновенными зна-
чениями параметров режима (как электрических,
так и механических), а также случайными воз-
мущениями разного рода, в том числе и техно-
логическими, связанными с подготовкой деталей
под сварку и их установкой в зажимах машины.
Влияние возмущений на протекание процесса
наиболее часто характеризуется отклонением основ-
ных параметров режима от заданных значений, т. е.
изменение напряжения в процессе оплавления носит
вероятностный характер, а само вторичное напря-
жение является одним из наиболее чувствительных
к возмущениям параметром режима сварки.
Поскольку предпосылки, определяющие сни-
жение показателей качества соединений, могут
возникать на всех стадиях процесса сварки, одним
из вариантов оценки качества может быть анализ
осциллограмм напряжения и их разделение на
группы, соответствующие отклонениям основных
параметров. Таким образом, задача мониторинга
качества сводится к задаче классификации.
Разработана методика мониторинга процесса
сварки непрерывным оплавлением для выявления
отклонений сварочного напряжения в реальном вре-
мени. Эксперименты по контактной стыковой свар-
ке непрерывным оплавлением стержневой армату-
ры класса А400С диаметром 14 мм проводили на
машине МСО-606 с жестким электромеханическим
приводом оплавления без обратных связей. Регис-
трацию напряжения во вторичном контуре машины
выполняли с помощью аналого-цифрового преоб-
разователя Е-140 (L-Card, Россия).
Оценивали оптимальный режим и три случая
отклонения параметров процесса, снижающих ка-
чественные характеристики стыка, которые наи-
более часто возникают при сварке: снижение ско-
рости подачи детали v; снижение напряжения хо-
лостого хода машины Uх.х; изменение установоч-
ной длины деталей l.
Отклонения параметров процесса создавали
путем введения возмущений, больших допусти-
мых из условий обеспечения качества. В резуль-
тате экспериментов получены соединения (рис. 1),
которые отличаются зоной нагрева и наличием
в стыке дефектов, в частности, несплошностей.
Из осциллограмм напряжения сварки на различ-
ных режимах (рис. 2) видно, что достаточно ин-
формативным сигналом, отображающим ход© И. О. Скачков, Е. П. Чвертко, 2011
38 3/2011
взрывно-искрового процесса, является высокочас-
тотная составляющая, которую выделили с по-
мощью цифрового фильтра.
После первичной обработки данных массивы
разделили на блоки, равные десяти периодам нап-
ряжения промышленной сети, исходя из допус-
тимой длительности отклонений в ходе процесса
оплавления [1]. Для каждого блока данных оп-
ределено математическое ожидание модуля слу-
чайной величины, отражающее интенсивность оп-
лавления на данном этапе осциллограммы. В ре-
зультате получены массивы данных, отражающие
интенсивность оплавления (рис. 3).
Даже для стыков, сваренных на режимах с оди-
наковыми параметрами, массивы данных отлича-
ются, хотя для каждой группы стыков можно оп-
Рис. 1. Макрошлифы стыков, полученных на различных режимах сварки: здесь и далее на рис. 2 и 3 а — оптимальный; б, в
— соответственно пониженные скорость и напряжение; г — увеличенный вылет
Рис. 2. Типичные осциллограммы напряжения на различных режимах сварки (а–г)
Рис. 3. Типичные массивы данных (а–г), отражающих интенсивность оплавления для групп стыков
3/2011 39
ределить пределы изменения значений парамет-
ров. Поэтому возникает задача автоматической
классификации массивов.
Указанная задача может быть успешно решена
с помощью нейронных сетей классификации и
кластеризации данных. Для классификации при-
менили вероятностную нейронную сеть Prob-
abilistic Neural Networks (PNN), которая относится
к радиально-базисным сетям, и Learning Vector
Quantization (LVQ) — сеть разделения учебных
векторов. Обе сети относят к самоорганизацион-
ным [4]. Классификацию осуществляли по приз-
наку наличия отклонения по одному из парамет-
ров режима (v, Uх.х, l). Таким образом, данные
разделялись на четыре класса.
Для обучения сетей использовали данные, по-
лученные во время экспериментов. Для обоих ти-
пов сетей применили одну обучающую последо-
вательность, включающую по 15 массивов данных
каждой группы режимов. Сеть PNN имела 4 ней-
рона, LVQ — 4 нейрона во втором слое. Рабо-
тоспособность сетей проверили на множествах
значений, которые не использовали при обучении
сетей.
Относительная ошибка при идентификации
массивов данных для стыков, сваренных на оп-
тимальном режиме, не превышает 8 % (рис. 4,
а). Массивы данных, относящиеся к группе ре-
жимов со сниженной скоростью, определили бе-
зошибочно. При идентификации массивов дан-
ных, относящихся к режимам со сниженным нап-
ряжением и увеличенным вылетом, ошибка пре-
вышала 16 %. Это связано с тем, что оба отк-
лонения приводят к появлению похожих измене-
ний хода процесса (например, см. рис. 3).
Провели повторное обучение сети, для кото-
рого две группы стыков объединили. Новая сеть
PNN имела 3 нейрона, сеть LVQ — 3 нейрона
во втором слое. Параметры обучения сети оста-
лись прежними. Ошибка выявления возмущений
в этом случае не превышает 8 % для сети LVQ
и 13 % для сети PNN (рис. 4, б).
Полученные результаты показали, что приме-
нение искусственных нейронных сетей для оцен-
ки стабильности процесса при контактной
стыковой сварке непрерывным оплавлением яв-
ляется принципиально возможным.
Выводы
1. Анализ высокочастотной составляющей свароч-
ного напряжения контактной машины позволяет
эффективно реализовать 100%-й мониторинг про-
цесса контактной стыковой сварки оплавлением.
2. Для автоматического мониторинга на основе
анализа интенсивности оплавления целесообразно
использовать нейронные сети классификации и
кластеризации.
1. Кучук-Яценко С. И. Контактная стыковая сварка оплав-
лением. — Киев: Наук. думка, 1992. — 236 с.
2. On-line quality monitoring in short-circuit metal arc welding
/ S. Adolfsson, A. Bahrami, G. Bolmsjo, N. Claesson // Wel-
ding Res. — 1999. — № 2. — P. 59–72.
3. Shannon G. August 8, 2007. Gaining control of resistance
welding: http://www.thefabricator.com/ArcWelding/Arc-
Wеlding_Article.cfm?ID=1689.
4. Медведев В. С., Потемкин В. Г. Нейронные сети: Mat-
lab 6. — М.: Диалог-МИФИ, 2002. — 489 с.
A procedure for monitoring the process of continuous flash-butt has been developed. It is established that application of
neural networks for assessment of the stability of the welding process is possible in principle.
Поступила в редакцию 03.07.2009
Рис. 4. Результаты работы сетей PNN (1) и LVQ (2) первичные (а) и после повторного обучения (б)
40 3/2011
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-102707 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0005-111X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:54:55Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Скачков, И.О. Чвертко, Е.П. 2016-06-12T11:29:49Z 2016-06-12T11:29:49Z 2011 Оценка стабильности процесса
 сплавления при контактной стыковой сварке / И.О. Скачков, Е.П. Чвертко // Автоматическая сварка. — 2011. — № 3 (695). — С. 38-40. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102707 621.791.762.5 Разработана методика мониторинга процесса контактной стыковой сварки непрерывным оплавлением. Установлено,
 что применение нейронных сетей для оценки стабильности процесса сварки является принципиально возможным. A procedure for monitoring the process of continuous flash-butt has been developed. It is established that application of
 neural networks for assessment of the stability of the welding process is possible in principle. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Производственный раздел Оценка стабильности процесса сплавления при контактной стыковой сварке Evaluation of stability of fusion process in flash-butt welding Article published earlier |
| spellingShingle | Оценка стабильности процесса сплавления при контактной стыковой сварке Скачков, И.О. Чвертко, Е.П. Производственный раздел |
| title | Оценка стабильности процесса сплавления при контактной стыковой сварке |
| title_alt | Evaluation of stability of fusion process in flash-butt welding |
| title_full | Оценка стабильности процесса сплавления при контактной стыковой сварке |
| title_fullStr | Оценка стабильности процесса сплавления при контактной стыковой сварке |
| title_full_unstemmed | Оценка стабильности процесса сплавления при контактной стыковой сварке |
| title_short | Оценка стабильности процесса сплавления при контактной стыковой сварке |
| title_sort | оценка стабильности процесса сплавления при контактной стыковой сварке |
| topic | Производственный раздел |
| topic_facet | Производственный раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102707 |
| work_keys_str_mv | AT skačkovio ocenkastabilʹnostiprocessasplavleniâprikontaktnoistykovoisvarke AT čvertkoep ocenkastabilʹnostiprocessasplavleniâprikontaktnoistykovoisvarke AT skačkovio evaluationofstabilityoffusionprocessinflashbuttwelding AT čvertkoep evaluationofstabilityoffusionprocessinflashbuttwelding |