Назад: 7.1 Особенности управления дуговой контактной сваркой

7.2 Контроль качества сварных швов и непрямое управление процессом

Качество сварных швов, выполненных как дуговой, так и контактной сваркой, зависит от многих факторов. Для дуговой сварки – геометрические параметры сварного шва, наличие оксидной пленки в проплаве, подрезы, нарушение формы шва, смещение кромок, поры, трещины, раковины, включения и другие. Для контактной сварки – это такие факторы, как размеры сварной точки (диаметр ядра и глубина проплавления), выплеск металла, дефекты усадочного характера, глубина вмятины от электродов. По математическим моделям [9] с некоторой погрешностью можно контролировать в процессе сварки геометрические параметры сварного шва, т.е. основные показатели прочности. Для контактной сварки также возможен достаточно надежный контроль выплеска (например, по механическим колебаниям электродов) и дефектов усадочного характера (по времени приложения «ковки»). Распознавание дефектов и сообщение о них сварщику непосредственно в ходе сварки позволяет своевременно скорректировать процесс, а в некоторых случаях, в частности при контактной сварке, сразу же исправить дефект дополнительными сварными точками. С учетом среднеквадратичной погрешности прогнозирования показателя качества S_yi наличие дефекта по показателю уi определяется при выполнении неравенств:

(7.1)

где – прогнозируемое значение показателя качества; y_imin, y_imax – минимальное и максимальное допустимые значения у_i; U_i-q /2 – квантиль стандартного нормального распределения для доверительной вероятности 1-q/2.

При этом считается, что погрешность прогнозирования Dy_i распределена по нормальному закону.

В зависимости от требований к качеству сварных швов сварные конструкции разделяются на несколько категорий, в каждой из которых регламентируются допустимые виды дефектов и их соотношение к общему числу точек или длине сварного шва.

Учитывая это, при оценке качества сварной конструкции подсчитывают общее число сваренных точек n_т или определяют длину шва L_ш, число точек с различными видами дефектов n_i, а также среднее значение прогнозируемого параметра и его дисперсию S²_yi:

(7.2)

Величины y_i и S²y_i характеризуют качество всех сваренных точек или шва. Однако по этим зависимостям нельзя определить, когда несколько подряд сваренных точек или отрезков шва имеют недопустимые отклонения. Очевидно, что в таком случае прочность конструкции может быть ниже, чем тогда, когда дефектные точки расположены более или менее равномерно по конструкции. В связи с этим при контроле качества (или прочности) используется оценка скользящего среднего:

(7.3)

где 0 < a < 1 – постоянный коэффициент.

При наиболее жестких требованиях к качеству сварки прочность определяют по одной точке, т. е. a = 1. По оценкам скользящего среднего определяют текущее состояние технологического процесса. Для выдачи рекомендации по своевременному исправлению процесса кроме предельных допусков вводится также контрольный допуск. При выходе из заданного значения выдается команда на коррекцию режима. Тем самым удается предупредить возникновение брака.

Кроме оценки смещения среднего также можно проверять изменение рассеивания:

, (7.4)

где – дисперсия показателя качества для отлаженного процесса;

F_1-q – квантиль распределения Фишера для доверительной вероятности 1–q.

Выполнение последнего неравенства свидетельствует о разладе процесса. В зависимости от характера сварочного производства алгоритм контроля качества сварных швов может еще более усложняться. Например, можно ввести контроль изменения показателя качества во времени:

, (7.5)

где .

Используя оценку , можно проследить тенденцию изменения показателя качества y_i и прогнозировать прочность шва для заданного времени с тем, чтобы оптимально выбрать момент отладки технологического процесса:

, (7.6)

где N – число сварных точек или длина шва, которые должны быть выполнены за время предсказания.

Информация о соблюдении режимов сварки и получения сварных швов заданных размеров на рабочем месте поступает от САУ данного рабочего места – прямое управление технологическим процессом.

Информация о ходе технологического процесса обычно поступает на рабочее место сварщика, технологам и наладчикам сварочного оборудования в виде команд на выполнение тех или иных работ от центрального пункта управления. Тем самым осуществляется непрямое управление технологическим процессом.

Далее: 7.3 Регулирование процесса дуговой сварки