Стабилизация глубины проплавления при электронно-лучевой сварке

Секция «Информационно-управляющие системы»

УДК 67.0530

П. В. Лаптенок, А. Л. Вайсбеккер Научный руководитель - Ю. Н. Серегин Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

СТАБИЛИЗАЦИЯ ГЛУБИНЫ ПРОПЛАВЛЕНИЯ ПРИ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКЕ

Целью работы является повышение стабильности формирования и воспроизводимости геометрических характеристик сварного шва с применением устройств контроля и управления мощностью электронного луча.

В аэрокосмической промышленности широко используется электронно-лучевая сварка. Это обуславливается тем, что наряду с обычными способами сварки, используемыми при изготовлении сварных изделий, ЭЛС имеет ряд преимуществ: высокая концентрация мощности в электронном пучке, простота управления вводом энергии в металл, малые размеры зоны термического влияния, равнопрочность металла шва и основного металла, ведение процесса сварки в вакууме и другие.

При изготовлении ряда узлов аэрокосмической техники применяются сварные швы, полученные ЭЛС с полным проплавлением обрабатываемого металла. Такие швы исключают появление некоторых дефектов, являются более надежными, обеспечивают более высокие прочностные характеристики сварных соединений и поэтому представляют наибольший практический интерес.

При обычных способах сварки со сквозным про-плавлением основной проблемой является предотвращение вытекания расплавленного металла из зоны сварки, что при большом объеме сварочной ванны представляет трудновыполнимую задачу. Зачастую отсутствует воспроизводимость качества сворного соединения в ряде опытов. Существует некая нестабильность проплавления металла электронным лучом. Это объясняется тем, что взаимодействие пучка электронов с металлом в твердой и жидкой фазе носит стохастический характер. Нестабильность приводит к появлению таких специфических дефектов как каплевидное провисание корня шва и непроплав металла, что ухудшает качество сварного соединения.

Существует несколько способов контроля проплава в ЭЛС. Один из них это стабилизация глубины проплавления при помощи рентгеновского датчика, который возможно устанавливать в различных местах относительно свариваемого изделия и имеет жесткую привязку лучу [1]. Недостатками этого способа контроля глубины проплава являются: большие габариты, высокая стоимость, а главное ограниченность возможности использования в сложных конструкциях и при различных формах сварных соединений. Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что данный способ контроля проплава затруднительный в масштабах серийного производства.

Другим способом контроля является способ на основе образцов-имитаторов. Этому методу свойственна настройка сварочного режима по сварке образца-имитатора, что приводит к большим экономически

затратам при малой серии производства и зависимости процесса от «человеческого фактора» [2; 3].

Ряд авторов предлагают контроль глубины проплавления осуществлять по пульсациям тока вторичной эмиссии [4].

В настоящий момент самым простым и доступным способом контроля проплава является использование коллектора проникающих электронов, расположенного с внутренней стороны шва. Принцип действия такой системы заключается в контроле тока коллектора, вызванного сквозным током электронов проходящих через расплавленный металл. Оператор должен регулировать ток луча таким образом, чтобы ток коллектора варьировался с пределах от 2 до 3 мА. Проблема заключается в том, что ток коллектора носит импульсный характер, что значительно затрудняет работу оператора и увеличивает риск появления брака и всевозможных дефектов. Именно поэтому возникает необходимость создания автоматизированной системы стабилизации проплава ЭЛС.

В ходе опытных экспериментов было установлено, что при подаче на коллектор дополнительного положительного напряжения чувствительность датчика возрастает. Иными словами, при повышении потенциала коллектора коллекторный ток возникает еще до момента появления сквозного проплавления. В процессе сварки при незначительном непроплаве часть электронов способна проникать сквозь металл и притягиваться к коллектору с положительным потенциалом, что и приводит к возникновения коллекторного тока, который мы можем измерять и регулировать с помощью управления током луча.

Для создания системы стабилизации проплава необходимо подать сигнал полученный с датчика тока коллектора на вход системы управления током луча интегральному закону. А так же в эту систему включить элементы ввода и вывода луча и уставку значения проплава. В зависимости от величины уставки проплава система автоматически регулирует ток луча, сравнивая значение уставки со значением интегрированного тока коллектора в данный момент времени. Однако на данном этапе такой подход к проблеме требует дальнейших исследований.

Библиографические ссылки

1. Серегин Ю. Н. Исследование и создание устройств контроля и управления при электроннолучевой. Дис. ... канд. техн. наук, 1997.

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Информационные технологии

2. Лаптенок В. Д., Мурыгин А. В., Серегин Ю. Н., Браверман В. Я. Управление электронно-лучевой сваркой. Сиб. аэрокосмич. акад. Красноярск, 2000.

3. Патон Е. О., Корниенко А. Н. Огонь сшивает металл. М. : Электронно-лучевая сварка, 1988.

4. Пат. Великобритании Способ и устройство для контроля глубины проплавления при электронно-

лучевой сварке / Б. Е. Патон и др. № 1453526. Опубл. 27.10.76.

© Лаптенок П. В., Вайсбеккер А. Л., Серегин Ю. Н., 2011

УДК 669.713.7

А. Ф. Лаушкин, Д. В. Ткачев Научный руководитель - А. В. Саяпин Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

РАЗРАБОТКА РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМЫ СОСТАВЛЕНИЯ РАСПИСАНИЯ НА ОСНОВЕ КОНЦЕПЦИИ SERVICE ORIENTED ARCHITECTURE

Современные высшие учебные заведения остро нуждаются в создании информационной системы, позволяющей планировать и составлять расписания занятий студентов и преподавателей, вести учет нагрузки преподавателей в реальном времени, оперативно предоставлять информацию, необходимую для принятия решений по оплате преподавателям отработанных часов, анализировать данные расписаний и загрузки преподавателей. В данной статье обосновывается целесообразность разработки распределенной системы составления расписания, требования к ней и выполняемые ей функции.

Сервис-ориентированная архитектура - это модульный подход к разработке программного обеспечения, основанный на использовании сервисов (служб) со стандартизированными интерфейсами. Поскольку в процессе составления расписания участвуют различные подразделения, такие как кафедры, дирекции, учебно-методический отдел, отдел расписания, находящиеся в тесном взаимодействии, а сам процесс составления расписания является итерационным, необходима распределенная система, которая соответствует следующим принципам:

- каждый сервис - это компонент информационной системы;

- каждый сервис реализует отдельную бизнес-функцию, в соответствии с задачами, возлагаемыми на него;

- сервисы могут быть реализованы независимо друг от друга.

В соответствии с этим процесс создания распределенной системы подразделяется на этапы:

- создание единой базы данных для хранения всей необходимой информации;

- разработка модулей системы для каждого подразделения университета, обеспечивающего выполнение соответствующих функций;

- реализация взаимосвязи подразделений и автоматизация их деятельности.

Каждый модуль информационной системы в соответствии с концепцией SOA предоставляют свою функциональность другим частям системы посредством вызовов его функций. Модули являются компонентами, которые могут быть найдены и вызваны через локальную сеть или Internet. При этом различные модули могут организовываться для совместного выполнения определенной задачи.

Внедрение такой распределенной системы обеспечит следующую функциональность:

- оптимизация процесса обмена информацией между подразделениями университета;

- рациональное использование временных и трудовых ресурсов;

- автоматизация деятельности по разработке расписания;

- оперативное внесение изменений и корректировка данных;

- создание отчетов по всем видам деятельности подразделений;

- публикация информации на сайте университета.

На данный момент студентами Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М. Ф. Решетнева разработана база данных и реализованы модули для подразделений университета:

- для кафедр реализован модуль составления нагрузок преподавателей;

- для учебно-методического отдела - модуль формирования учебных обзоров в соответствии с учебным планом;

- для отдела расписания - модуль разработки расписания учебных занятий студентов.

Вся информация заносится в единую базу данных и доступна отделам для внесения изменений и корректировочных данных, в соответствии с выполняемыми функциями.

Модель предметной области (слайд). Отдел расписания отправляет запрос о нагрузке преподавателя на кафедры. Далее заполненные нагрузки поступают в отдел расписания. В нагрузках содержатся сведения о:

1) курсе;

2) группе;

3) дисциплине;