CC BY
19СВАРКА
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
Тенденции развития адаптивных импульсных технологических процессов сварки
Ю. Н. САРАЕВ; профессор, доктор техн. наук, А. А. МУРАТОВ, аспирант, Е А. НИКОЛАЕВ, аспирант, Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, г. Томск
Сокращённое изложение доклада на межрегиональной конференции «Проблемы повышения эффективности металлообработки в промышленности на современном этапе», 10 апреля 2003 г., г. Новосибирск (см. стр. 10-11).
Сварка является одним из ведущих технологических процессов обработки металлов. Отечественное сварочное производство располагает всеми видами технологий получения неразъемных соединений, известных в мировой практике. Наибольший приоритет принадлежит разработкам в области практического применения методик определения параметров свариваемости новых конструкционных материалов при сварке плавлением, оборудования и специальных технологий для сварки высококонцентрированными источниками нагрева конструкций из трудносвариваемых сплавов, технологий для сварки давлением разнородных материалов (диффузионная сварка, сварка взрывом), оборудования и технологий для контактно-стыковой сварки заготовок сечением до 180000 мм , технологий автоматической сварки трубопроводов при плотности монтажа до 0,8 и целый ряд других, в том числе "экзотических" технологий [1].
Весьма актуальной является проблема разработки на-учно-технических подходов к оценке и продлению ресурса сварных конструкций. Непрерывно повышаются требования к качеству, надежности и долговечности сварных соединений, что вызывает необходимость поиска новых конструктивно-технологических решений, совершенствования методов расчета, всестороннего исследования прочности сварных соединений, оптимизации технологий изготовления конструкций, совершенствованием методоэ их диагностики.
Наиболее значимыми разработками последних лет является комплекс компьютерных технологий обеспечения требуемого качества сварных соединений, мониторинга устойчивости сварных конструкций и прогнозирования их ресурса [2].
Так, например, повышение эффективности дуговых сварочных и наплавочных процессов сопровождается непрерывным совершенствованием способов управления электрической дугой, источниками ее питания. Качественные показатели сварных соединений и наплавленных поверхностей зависят не только от технических возможностей оборудования, но и от гибкости реализуемого технологического процесса - способности управлять по определенной программе электрическими и тепловыми характеристиками электрической дуги на уровне мгновенных значений тока и напряжения. Новые возможности в решении проблемы управления плавлением и переносом электродного металла в различных пространственных положениях открывают импульсные технологические процессы, достоинством которых является возможность стабилизации мгновенных значений основных технологических параметров на интервале плавления и переноса каждой капли электродного металла, что позволяет [3]:
- управлять процессами плавления и переноса каждой капли расплавленного электродного металла;
- управлять текучестью сварочной ванны и процессом кристаллизации металла независимо от пространственного положения;
- снизить пористость и повысить химическую однородность металла шва;
- значительно упростить технику сварки во всех пространственных положениях.
Для более качественного анализа технологических процессов, происходящих при сварке, необходимо создание регистрирующих комплексов, которые позволят фиксировать мгновенные параметры процесса тепло-массопере-носа электродного металла на носителях информации (например, на носителях информации ЭВМ) , а в последующем обрабатывать полученные результаты с помощью математический аппарата и современного программного обеспечения.
Изучение поведения каждой капли электродного металла при различных способах сварки и наплавки позволит оптимизировать работу системы "источник питания - дуга -сварочная ванна", исключить влияние различных возмущающих воздействий на процесс формирования сварного соединения [4].
Современные системы питания для сварки разрабатываются на основе нового класса электротехнических материалов, позволяющих использовать в источниках дополнительные звенэя высокой частоты и микропроцессорные системы управления их энергетическими характеристиками. Реализуемые в таких системах алгоритмы управления, как правило, по жестко заданной программе, делают возможным реализацию требуемой технологии сварки и обеспечение качества сварных соединений, не зависящего от квалификации сзарщика-оператора. Вместе с тем наличие многочисленных возмущающих воздействий, таких, как изменение пространственного положения сварки, установленных технологическими нормами зазоров, изменение вылета электрода, напряжения питающей сети сверх допустимых норм и другие, делают указанное направление совершенствования систем питания малоэффективным.
Развивается новый подход к созданию и совершенствованию систем питания, основанный на реализации адаптивных алгоритмов импульсного управления их энергетическими параметрами, которые позволяют полностью исключить вышеназванные недостатки и обеспечить уникальные технологические возможности создаваемого сварочного оборудования и технологий
Разрабатываемое специализированное оборудование с реализацией адаптивных алгоритмов импульсного управления позволяет осуществлять оперативное автоматическое регулирование энергетическими параметрами сварочного процесса, обеспечивать его стабильность и независимость от внешних условий [5]. Это свойство специализированного оборудования может быть особенно ценным
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
МОДЕРНИЗАЦИЯ УЧПУ
при сооружении высокоответственных металлоконструкций в различных пространственных положениях и сложнокли-матических условиях эксплуа~ации.
Литература
1. Сергацкий Г.И., Блинов В.И., Россошинский Д А. и др. Система автоматического контроля и регистрации параметров режима дуговой сварки неплавящимся электродом //Автоматическая сварка. 1990. №5. С.58 - 63.
2. Букаров В.А.., Ермаков С.С., Дорина Т.А. Оценка стабильности дуговой сварки по осциллограммам процесса с исполэзованием статистических методов // Сварочное про-
изводство. 1990. № 12. С. 30 - 32.
3. Сараев Ю.Н., Будницкий А.Д., Николаев A.C. "Диагностика качества технологических процессов сварки" /Мат-лы per. н.-пр.кснф. Транссиб-99", г.Новосибирск, 24-25 июня 1999 г. С.392-396.
4. Сараев Ю.Н. Импульсные технологические процессы сварки и наплавки. Новосибирск: Наука, 1994. 108с.
5. Сараев Ю.Н., Муратов A.A. Разработка систем управления плавлением и переносом электродного металла при адаптивной импульсно-дуговой сварке. /Мат-лы Все-росс.. н.-пр.конф. "Прогрессивные технологии и экономика в машиностроении" - Юрга, 24 - 25 апреля 2003 г.
Опыт модернизации систем ЧПУ на Красноярском комбайновом заводе
В. К ШЕРЕР, начальник отдела АСУ ТП ОАО "Красноярский завод комбайнов",
г.Красноярск
Красноярский комбайновый завод - одно из крупных предприятий России по производству комбайнов. Станочный парк с ЧПУ насчитывает более 200 единиц .
В период с 2000 по настоящее время на ОАО "Красноярский завод комбайнов" совместно с фирмой ООО НПКФ "Машсервисприбор" (г. Новосибирск) были проведены работы по модернизации более, чем 50 станков и систем ЧПУ. Работы производились: на фрезерных станках 6Р13ФЭ-37 с УЧПУ 2С42-65; ГФ2171С5 с УЧПУ 2С42-65; на токарных станках 16К20ФЗ с УЧПУ 2Р22; на обрабатывающих центрах 2256 ВМФ4 с УЧПУ 2С42-65; на сверлильно-расточ-ных станках 2Д450АФ30 с УЧПУ 2С42-65.
Модернизация УЧПУ 2С42, 2Р22 осуществлена с применением контроллера Д60, выполненного в стандарте субблоков указанных систем и установленного в свободное место "корзины" логического блока УЧПУ. Контроллер выполнен на базе микропроцессора 1801ВМ2 и программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС) фирмы Altera.
Кснтроллер Д60 заменяет в УЧПУ 2С42-65 -микроЭВМ "Электроника МС1201.02", субблоки SB067, SB935(232), SB973(234)- Зшт, SB473, SB086, SB 454, SB445, источник питания СН-12, "корзину" ЭВМ; в УЧПУ 2Р22-микро ЭВМ "ЭлектроникаМС1201.02(М2)', субблоки SB978(046) -Зшт, SB884, SB757, SB473, SB047, SB 454, источник пи~ания СН-12, "корзину" ЭВМ.
Специалистами ООО НПКФ "Машсервисприбор" были выробатаны рекомендации при эксплуатации Д60. Следует отметить лишь некоторые из них:
1. В контроллере Д60 имеются две микросхемы ППЗУ с ультрафиолетовым стиранием ёмкостью 64Кбайт (М27512) младиего и старшего байта. Объём этих микросхем позволяет разместить теневое ПЗУ (системное) и два вида ПМО или ПМО и сервисные тесты. Программирование этих микросхем производится на персональном компьютере с помощью промышленного программатора. Для этого необходимо иметь образ ПМО в электронном виде и шаблон файлов микросхем ППЗУ. Шаблон содержит в себе информацию теневого ПЗУ (набор команд для работы микро-ЭВМ К1801ВМ2) и набор стандар-ных сервисных тестов /ЧПУ 2Р22 и 2С42. С помощью любого двоичного редактора файлов (например, filedit.exe) или встроенного редактора промышленного программатора можно добавить в файл
шаблона образ ПМО, учитывая способ адресации банков в микроЭВМ и м/с ППЗУ.
2. При установке в УЧПУ 2С42-65 кснтроллера Д60 необходимо вначале отключить разъёмы блока микроЭВМ (кроме разъёма питания). Из УЧПУ вынуть плату таймера 5В-445, плату уставок 5В454, формирователь служебных сигналов БВ-Овб и расширитель магистрали БВ-075. Микроконтроллер устанавливается на место расширителя магистрали. Необходимо в разъёме магис-рали на месте таймера установить перемычку между контактами 33-34 или поставить на это место плату, использующую прерывания, или плату с перемычкой на этих контактах. Следует очистить содержимое ОЗУ и записать служебную информацию. После проверки работоспособности можно удалить микро-ЭВМ вместе с источниками питания, причём в разъёме питания следует закоротить контакты блокировки по питанию. При установке в УЧПУ 2Р22 контроллера Д60 действовать аналогично, причём в УЧПУ на базе микро ЭВМ "Электроника-60", возможно, придётся выполнить доработку блока БВ-451, смонтировав в нём вэемязадающую цепочку (В1.6-катод-анод-С4.4), а между анодом диода и шиной Общ.- конденсатор ёмкостью 1500пф. В УЧПУ , выполненном на базе микро-ЭВМ "Электроника МС1201.02", возможно, придётся удалить конденсатор С38 в блоке вВ-059 Контроллер устанавливается в самую правую позицию магистрали, остальные блоки смещаются или перемещаются, причём я случае необходимости устанавливается или, наоборот, разрывается перемычка цепи предоставления прерываний между контактами 33 и 34.
Следует проверить напряжение питания контроллера на контактах 27 и 27а. Должно быть +5+0,2В. Необходимо проверить осциллографом переходный процесс включения источника питания по номиналу +5В. Не должно быть выбросов больше +5.5В, провалов менее +4,5В. Длительность переходного процесса не должна превышать 2мсек-(лучше меньше). Убедиться, что на магистрали УЧПУ не осталось блоксв, способных вырабатывать служебные сигналы магистрали, которые могут помешать корректному запуску(сигналы СБРОС, ОСТАНОВ, ПИТН, ПОСТ).
Временная диаграмма включения контроллера Д60. см. на рис.1.
При "недоразогретых" источниках питания наблюдались отдельные случаи первоначального некорректного вклю-
18 № 2 (19) 2003
