CC BY
2«етуушиим-лшшау» 2021 / technical science
21
TECHNICAL SCIENCE
УДК 621.791.725
Бернацький А.В., Лукашенко В.А., Ciopa О.В., Соколовський М.В., Шамсутдтова Н. О. 1нститут електрозварювання iM. G. О. Патона НАН Украши DOI: 10.24412/2520-6990-2021-33120-21-23 ДОСЛ1ДЖЕННЯ ПРОЦЕС1В КЕРОВАНОГО ФОРМУВАННЯ ШВ1В ПРИ ЛАЗЕРНОМУ ЗВАРЮВАНН1 В Р1ЗНИХ ПРОСТОРОВИХ ПОЛОЖЕННЯХ
Bernatskyi A. V., Lukashenko V.A., Siora O.V., Sokolovskyi M. V., Shamsutdinova N.O. E. O. Paton Electric Welding Institute of the NAS of Ukraine
STUDY OF PROCESSES OF CONTROLLED SEAM FORMATION DURING LASER WELDING IN
DIFFERENT SPATIAL POSITIONS
Анотацш.
Встановлено saKOHOMipHocmi впливу змти технологiчних napaMempie лазерного зварювання у pi-зних просторових положеннях з 'еднань 3i сталей та aлюмiнieвих сnлaвiв на ятсть формування зварних з 'ед-нань, структурт особливосmi та piвeнь мехатчних властивостей одержаних зварних з 'еднань. Abstract.
Regularities of influence of change of technological parameters of laser welding in different spatial positions ofjoints from steels and aluminum alloys on quality offormation of welded joints, structural features and level of mechanical properties of the received welded joints are established.
Ключовi слова: лазерне зварювання, змта просторових положень, формування зварних з 'еднань, за-кономipносmi, meхнологiчнi прийоми.
Keywords: laser welding, change of spatial positions, formation of welded joints, regularities, technological methods.
Мета роботи - дослщження особливостей про-цеав формування зварних з'еднань при лазерному зварюванш сталей i сплаыв у рiзних просторових положеннях i використання !х при розробц технолопчних прийомiв одержання тривимiрних конструкцш, яш використовуються при виготовленш складнопроф№них виробiв у аерокосмiчнiй, при-ладобудiвнiй, хiмiчнiй та шших галузях промисло-восл [1-3].
Застосовували так1 методи дослщжень ви-вчення впливу складових процесу на поведiнку зва-рювально! ванни, при лазерному зварюваннi в рiз-них просторових положеннях; розробка облад-нання, створення та дослвдження додаткових методiв формування шва i апаратно-програмного забезпечення реалiзацii процесу лазерного зварювання конструкцш iз сталей i сплавiв в рiзних просторових положеннях; дослщження технологiчних особливостей процеав лазерного зварювання три-вимiрних конструкцш зi сталей та алюмiнieвих сплавiв у рiзних просторових положеннях та розробка технолопчних рекомендацiй.
За результатами прогнозних розрахунк1в встановлено, що у режимi глибокого проплавлення швидк1сть парового потоку е головним зовтшнш
чинником, який впливае на стшшсть вiльноi' повер-хнi тому що вш створюе реактивний тиск на в№нш поверхнi. А швидшсть конвективних течiй редкого металу всередиш зварювально! ванни е основним внутршшм чинником який впливае на стшшсть вь льно! поверхнi. Встановлено, що для забезпечення яшсного лазерного зварювання у рiзних просторових положеннях складовi процесу повиннi бути т-дiбранi таким чином щоби утримувати вiльну пове-рхню зварювально! ванни у стшкому станi, а також у такш формi яка забезпечуе рiвномiрний розподiл лазерного випромiнювання на в№нш поверхнi зварювально! ванни.
Створений лабораторний стенд для лазерного зварювання у рiзних просторових положеннях сти-кових, таврових, кутових та напусткових зварних з'еднань зi сталей та алюмшевих сплаыв у широкому дiапазонi змши режимiв технологiчних пара-метрiв.
У результатi виконання роботи визначеш зако-номiрностi впливу змши технолопчних параметрiв лазерного зварювання у рiзних просторових положеннях з'еднань зi сталей та алюмiнiевих сплавiв на як1сть формування зварних з'еднань, структурш
TECHNICAL SCIENCE / «ШЦУШУИУМ-ЛШШаИ» #33020), 2021
22
ocoбливocтi тa piвень меxaнiчниx влacтивocтей oдеpжaниx звapниx з'eднaнь.
Вcтaнoвленo тенденцiю збiльшення як ильто-cri тaк й poзмipy пop y зpaзкax з неpжaвiючиx cra-лей, при зменшенн кyтa нaxилy з 90o дo 0o при звa-pювaннi «га c^cr» тa «га шдшм» в iмпyльcнoмy pежимi re^pa^i' лaзеpнoгo випpoмiнювaння. Шга-зaнo, щo кiлькicть тa poзмip oдинoчниx тa груп пop меншa при звapювaннi «нa шдшм», y пopiвняннi з pежимoм звapювaння «нa c^œ» при oднoмy й тoмy ж куп при iмпyльcнoмy pежимi генеpaцiï лa-зеpнoгo випpoмiнювaння.
3a дaними метaлoгpaфiчниx дocлiджень, y cтpyктypi звapниx з'едгань, oдеpжaниx при piзниx знaченняx кyтa нaxилy плoщини y як1й викoнyeтьcя звapювaння, дo гopизoнтaльнoï плoщини, пoкaзaнo, щo знaчення мiкpoтвеpдocтi y вiдпoвiдниx зoнax, poзмipи кpиcтaлiтiв, бaл зерга y ЗТВ звapнoгo з'ед-гання не зaзнaють знaчниx змiн. Штам^ть геoмет-piя oдеpжaниx пpoвapiв зм^ю^^я дocить cyттeвo.
При змiнi кyтa нaxилy при лaзеpнoмy звapю-вaннi нa непеpеpвнoмy pежимi вгopy, piзниця екст-pемaльниx знaчень xapaктеpниx мaкcимyмiв тa мь нiмyмiв плoщi пoпеpечнoгo пеpеpiзy не пеpевищye 24%, тобто вiдpiзняeтьcя не бiльше н1ж y 1,25 paß. У тoй 4ac, кoли при звapювaннi нa c^œ y неперер-внoмy pежимi re^pa^i' лaзеpнoгo випpoмiню-вaння, xapaктеpнi згачення екcтpемyмiв ввдшввд-ниx зaлежнocтей вiдpiзняютьcя мaйже y 4,5 paзи. При цьoмy знaчення плoщi пoпеpечнoгo пеpеpiзy звapниx з'eднaнь y екcтpемaльниx тoчкax (при кyтi нaxилy 45 o), oдеpжaнi при звapювaннi нa cпycк тa в ropy при непеpеpвнoмy pежимi re^pa^' лaзеpнoгo випpoмiнювaння, вiдpiзняютьcя бшьше нiж y 3 paзи.
При iмпyльcнoмy звapювaннi вгopy, piзниця екcтpемaльниx знaчень xapaктеpниx мaкcимyмiв тa мiнiмyмiв вкaзaниx зaлежнocтей не пеpевищye 60%, тобто вoни мгж coбoю вiдpiзняютьcя не 6í-льше нiж y 2,5 pasa А при iмпyльcнoмy звapювaннi нa cпycк, xapaктеpнi згачення екcтpемyмiв вадшвь дниx зaлежнocтей вiдpiзняютьcя мaйже y 3,3 paзи. При цьoмy знaчення плoщi пoпеpечнoгo пеpеpiзy звapниx з'eднaнь y екcтpемaльниx тoчкax, oдеpжaнi при звapювaннi нa c^œ тa в ropy при iмпyльcнoмy pежимi ra^paun лaзеpнoгo випpoмiнювaння (при куп нaxилy 45o для звapювaння нa cпycк тa 60o при звapювaннi вгopy), вiдpiзняютьcя менше шж нa 5%.
При змiнi кyтa нaxилy при лaзеpнoмy звapю-вaннi нa непеpеpвнoмy pежимi вгopy piзниця екст-pемaльниx знaчень xapaктеpниx мaкcимyмiв тa мь нiмyмiв мгж aбcoлютними знaченями ширини швa, oдеpжaниx тд piзними кyтaми звapювaння не пере-вищуе 22%, тoбтo вiдpiзняeтьcя не бшьше нгж y 1,25 paa. У тoй 4ac, кoли при звapювaннi нa cпycк у неперервшму pежимi re^pa^' лaзеpнoгo випpoмi-нювaння, xapaктеpнi знaчення екcтpемyмiв вадшвь днт зaлежнocтей вiдpiзняютьcя бiльш нiж у 3 pa5a При цьoмy згачення ширини швa у екcтpемaльниx тoчкax, oдеpжaнi при звapювaннi нa c^œ тa в ropy при неперервшму pежимi re^pa^' лaзеpнoгo ви-пpoмiнювaння, вiдpiзняютьcя мaйже у 3 paзи.
При iмпyльcнoмy звapювaннi вгopy, piзниця екcтpемaльниx знaчень xapaктеpниx мaкcимyмiв тa мiнiмyмiв змiни ширини швa не перевищуе 40%, тoбтo вoни мiж coбoю вiдpiзняютьcя не бiльше шж у 1,6 paз. А при iмпyльcнoмy звapювaннi нa cпycк, xapara^pm знaчення екcтpемyмiв зaлежнocтей зга-чень змши ширини швa вiдpiзняютьcя мaйже у 1,8 paз. При цьoмy знaчення змiни ширини швa у екст-pемaльниx тoчкax, oдеpжaнi при звapювaннi нa cпycк тa в ropy при iмпyльcнoмy pежимi re^pa^! лaзеpнoгo випpoмiнювaння (при кyтi нaxилy 45 o для звapювaння нa c^œ тa 60o при звapювaннi вгору), вiдpiзняютьcя менше нiж нa 18%.
Анaлiз oдеpжaниx дaниx щoдo згачення тоефь цieнтa фopми звapниx з'едгань шгазуе велику poз-бiжнicть мгж знaченнями, oдеpжaними у неперев-шму pежимi ra^pa^í' лaзеpнoгo випpoмiнювaння при звapювaннi нa cпycк. Тaк у неперевшму ре-жимi генеpaцiï лaзеpнoгo випpoмiнювaння при кyтi звapювaння 45o ^ефодент фopми пpoвapy CTaro-вить 1,43, у той чac шли йoгo знaчення cклaдaе 0,42 при змш кyтa нaxилy з 45o ш 60o. Тoбтo вiднocнa piзниця цix знaчень cтaнoвить мaйже 3,5 pa5a У тoй чac шли кoливaння знaчення кoефiцiентa фopми звapниx з'еднaнь у непеpевнoмy pежимi re^pa^.' лaзеpнoгo випpoмiнювaння при звapювaннi yropy не перевищують 40%. Це дoзвoляе cтвеpджyвaти пpo oдеpжaння бiльш cтaбiльнoгo кoефiцiентa фo-рми звapниx з'едгань при звapювaннi yropy у неперевшму pежимi генеpaцiï лaзеpнoгo випpoмiню-вaння при звapювaннi, a тж при звapювaннi нa cпycк.
Вcтaнoвленo, щo кoливaння знaчення шефод-енга фopми звapниx з'еднaнь у iмпyльcнoмy pежимi генеpaцiï лaзеpнoгo випpoмiнювaння при звapю-вaннi як yropy, тaк й нa cпycк cклaдaють близьюэ 40%. При цьoмy вiднocнa piзниця знaчень мiж зга-ченнями шефоденга фopми звapниx з'еднaнь у iм-пyльcнoмy pежимi генеpaцiï лaзеpнoгo випpoмiню-вaння при звapювaннi як yropy, тaк й нa cпycк для вiдпoвiдниx piзниx пpocтopoвиx пoлoжень cтaнo-вить близькo 10%, мaйже для вcix знaчень кyтa га-xилy, oкpiм 90 o, кoли це вщшшення нaближaетьcя дo 40%.
Вcтaнoвленo, щo при змiнi з нижньoгo га вер-тикaльне пoлoження при звapювaннi cтикoвиx з'ед-нaнь зi cтaлi AISI 321 тoвщинoю 3,0 мм, мoжливo збiльшення швидкocтi звapювaння га у 1,5 paзи зi збереженням неoбxiдниx пoкaзникiв якocтi звapниx з'едгань. При цьoмy не збiльшyетьcя пopoyтвo-рення тa зaбезпечyетьcя пiдвищення мщшап звap-ниx з'еднaнь дo 15% (як буде пoкaзaнo дaлi у звт), зa paxyнoк пoдpiбнення cтpyктypи.
Пpoведенo aнaлiз pезyльтaтiв дocлiджень, в результата якoгo визнaченi xapaRropm дефекти, щo виникaють у звapниx з'еднaнняx зi cтaлей тa aлюмi-нiевиx cплaвiв при лaзеpнoмy звapювaннi у piзниx пpocтopoвиx пoлoженняx тa poзpoбленo метoдики ycyнення циx дефекпв.
Висновки.
Вcтaнoвленo зaкoнoмipнocтi впливу змши теx-нoлoгiчниx пapaметpiв лaзеpнoгo звapювaння у piз-ниx пpocтopoвиx пoлoженняx з'еднaнь зi cтaлей тa
«шушетим-лшигмау» 2021 / technical science
23
алюмшевих cnnaBiB на яшсть формування зварних з'еднань, структурнi особливосп та рiвень мехашч-них властивостей одержаних зварних з'еднань. Проведено aнaлiз результалв дослiджень, в результат якого визнaченi хaрaктернi дефекти, що вини-кають у зварних з'еднаннях зi сталей та алюмше-вих сплаыв при лазерному звaрювaннi у рiзних про-сторових положеннях та розроблено методики усунення цих дефекпв.
Список лiтератури:
1. Jayanthi, A., Venkataramanan, K., & Kumar, K. S. (2016). Laser beam a novel tool for welding: A review. IOSR Journal of Applied Physics, 8(6), 08-26.
2. Цегельник, Е. В. (2015). Перспективные направления применения лазерных технологий в авиационной промышленности. Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии, (70), 121-129.
3. Siora, O. V., & Bernatsky, A. V. (2011). Development of basic processing methods of laser welding of joints of dissimilar metals. Metallofizika i Noveishie Tekhnologii, 33, 569-576.
УДК 631.51
Катвець I. М.,
маггстр спецгальностг 208 Агротженергя, кандидат педагоггчних наук, доцент Катвець О. В. кандидат технгчних наук, доцент Полтавський державний аграрний унгверситет
СИСТЕМА МАШИННОГО ЗОРУ ДЛЯ В1ДСЛ1ДКОВУВАННЯ РОСЛИН НА ПОВЕРХН1 ПОЛЯ
Kanivets I.,
Master of Science 208 Agroengineering, Ph.D., Associate Professor Kanivets A. Ph.D., Associate Professor Poltava State Agrarian University
MACHINE VISION SYSTEM FOR TRACKING PLANTS ON THE FIELD SURFACE
АнотацЫ.
У cmammi розглянутi проблеми зменшення гумусу чорноземних TpyHmie та шляхи його вiдновлення природним способом. Проанал1зовано використання машинного зору у стьському госnодарствi. Запропо-новано власну систему машинного зору по вiдслiдковyванню незагорнутих зелених рослин Грунтом.
Abstract.
The article considers the problems of reducing the humus of chernozem soils and ways to restore it naturally. The use of machine vision in agriculture is analyzed. The own system of machine sight on tracking of not wrapped green plants by soil is offered.
Ключовi слова: гумус, рослина, обробка Грунту, загортання, машинний зiр.
Keywords: humus, plant, tillage, wrapping, machine vision.
Гумус е важливою складовою частиною грунту. Вш утворюеться тд час розкладання мшроор-гашзмами рiзноманiтних оргашчних матерiалiв, таких як кореш, стебла, листя рослин, вiдмерлi безх-ребетш та ш. Вмют гумусу в грунп - це показник рiвня родючосп Практично ва властивосп грунту знаходяться в прямш залежносп ввд вмюту органь чно! речовини, 90% якого припадае на частку гумусу. У гумуа мютиться бшьше 95% вах запаав азоту грунту, 60% фосфору, до 80% арки, значна частина мжроелеменпв. Живильш речовини в гумуа недоступш для рослин. Т№ки тсля його розкладання мжрооргашзмами поживш речовини ста-ють доступними для рослин.
При вирощуванш культурних рослин вмют гумусу в грунп постшно зменшуеться в наслщок його мiнералiзацil. Глибока оранка знижуе актившсть
черв'яшв i мiкроорганiзмiв, руйнуе структуру грунту, знижуе И родючють. При глибокш оранцi грунт активно насичуеться киснем. Цей процес активуе грунтовi бактери для розчеплення гумусу на мше-ральнi елементи. Товстий шар гумусу на зораних цiлинних землях забезпечуе висок1 врожа!. Через дек1лька рошв шар гумусу зменшуеться. У результат знижуеться урожайнiсть, слабшае iмунiтет рослин, поширюються шк1дники та хвороби, що при-зводить до застосування добрив, гербiцидiв та пес-тецидiв [1].
Зеленi рослини мають найбiльшу бiомасу i 1х рiчний прирiст перевищуе бiомасу безхребетних тварин i мiкроорганiзмiв в к1лька десятшв або со-тень разiв, а хребетних тварин - в шлька тисяч ра-зiв. Так, молодi трави мiстять багато азоту, але сла-бк1ше збагачують грунт гумусом. Оргашчш речовини молодих трав швидко розкладаються. Зрiлi
