Видеокурс по SIMATIC STEP 7


Определение управляемых параметров и режимов сварки для проведения исследований

Определение управляемых параметров и режимов сварки для проведения исследований
Сварочные процессы протекают при высоких температурах по сложным физико-химическим законам. Совокупность различных факторов и явлений, влияющих на ход протекания процессов, затрудняет получение адекватных математических зависимостей и моделей. Основная часть параметров сварочных процессов рассчитывается приближенно по номограммам или эмпирическим формулам, составленным на основе экспериментальных данных 30-летней давности. Выбор оптимальных режимов сварки различных сталей связан с некоторыми затруднениями: большое количество управляемых и неуправляемых факторов, трудоемкость и длительность выполнения исследования, значительные материальные затраты, что ограничивает количество вариантов рационального решения. Кроме того, полученные математические модели и зависимости не дают визуального представления о протекании процессов сварки.

Бурное развитие компьютерной техники обозначило новое направление моделирования – компьютерное моделирование сварочных процессов. Компьютерные модели базируются на известных математических моделях (зависимостях) и позволяют наглядно представить протекающие при сварке процессы и полученные при этом результаты. Компьютерные модели значительно сокращают трудоемкость и длительность определения оптимального решения, а также увеличивают точность полученных результатов в сравнении с вычисленными вручную. Однако разрабатываемые программные продукты имеют практическую ценность только в том случае, если используют модели и зависимости, адекватно описывающие процесс и обеспечивающие хорошую сходимость результатов.
Для расчета распределения температурных полей на поверхности пластин при сварке плавлением по формулам была разработана математическая модель для компьютерных расчетов:



Рис. 2.1. Входные данные компьютерной программы для расчета распределения температурных полей при сварке плавлением


Разработанную компьютерную программу использовали для расчета наиболее рациональных режимов сварки толстостенных труб из стали 30ХГСА при соединении в замок (рис. 2.3) в стационарном режиме. Методика заключалась в следующем: для стали 30ХГСА толщиной 15 мм, задавали параметры режима сварки и определяли температуру на границе разделки кромок с учетом наименьшего тепловложения для обеспечения надежного сплавления кромок свариваемых образцов, т.е. на расстоянии 4 мм от оси шва, искомая температура не должна быть менее 1550 °С с учетом случайного отклонения электрода от оси шва (рис. 2.2).



Рис. 2.2. Расчетное распределение температурных полей и значение температуры в заданной точке на поверхности свариваемого изделия


Таким образом, в результате компьютерного моделирования были получены следующие параметры режима сварки: напряжение дуги Uд = 26,5 В, скорость сварки Vсв = 14,4 м/ч, сила тока Iсв = 170A.



Рис. 2.3. Схема соединения в замок


Полученные расчетным путем параметры режимов сварки были проверены экспериментально. Установлено, что данная программа позволяет достаточно точно определить температуру метала в заданной точке в диапазоне от 1200 до 1600 °С (т.е. определить температуру металла на кромке разделки сварного соединения), ширину шва по линии сплавления и, соответственно, выбрать параметры режима сварки (обеспечивающие надежное сплавление кромок свариваемого изделия) без материальных затрат.

Термический цикл сварки в формировании сварного соединения

Термический цикл сварки играет существенную роль в формировании качественного сварного соединения. Изменение его параметров влияет...

Сварные соединения с щелевой разделкой

Сварные соединения, выполненные с такой разделкой кромок менее склонны к образованию холодных трещин вдоль шва и обладают более...

Кремнеземистые огнеупоры

К огнеупорам этой группы, согласно классификации, относится широко известный в практике...