РСК-МЕТАЛЛ

«ДИАГНОСТИКА» — информационный процесс, определяемый выбором диагностических признаков, структурой их взаимоотношений и алгоритмами преобразований сигналов. Базой служит системный анализ диагностируемого объекта.

На рисунке 1 представлены следующие основополагающие связи базовой модели ТД, уравнения теплопроводности:

• С описанием различных технологических процессов сварки, условно представленных исходным тепловым образом. А он определяется как совокупность признаков диагностируемых состояний, наблюдаемых из информативных зон контролируемого процесса.
• С данными, полученными посредством ИКИ.
• С функционально подобным зрению сжатием. Где оперативно обеспечивается более чем стократное уменьшение избыточности (пример прототипа: сигналы 130 млн фоторецепторов, идущие через 1 млн волокон в зрительную кору мозга). Где фотоэлектротепловая модель (фотодатчики, электрически подключенные к точечным электронагревателям тонкой металлической пластины) отражает подобие зрительной и тепловой инерции.

Исследования и промышленные испытания в сварочном производстве показали следующий комплекс преимуществ ТД:

Контролируемые параметры. Не единичные, а интегральные с возможностью требуемой локализации. Прямые, а не косвенные с возможностью непосредственной визуализации. Универсальные, а не специализированные с несложной адаптацией к условиям объекта. Безконтактность пассивного съема инфракрасных сигналов проплавления.
Помехоустойчивость и пространственно-временное сжатие полей сигналов.
Быстродействие (режим реального времени).
Информация обратной связи, наглядная и достоверная (бионические принципы использования работы зрения — совершенного диагностического прибора).

ТД — это пентатехнология. Для различных видов сварочного производства характеризуется достижением 5 целей (качество, производительность, надежность, экология, экономия). Одновременно у нее обеспечиваются 5 основных функций сварочных процессов (технология, производство, качество, персонал, оборудование). А они связанны с пятью соответствующими подразделениями основного производства. Пентатехнологии ТД обеспечивают высокие характеристики инновационной эффективности. В том числе технологическую надежность, экономию затрат энергии и других ресурсов, улучшают социальные и экологические (минимальный вред природе за минимальное время) условия производства. Все это обеспечило ТД широкую область применения в сложных условиях сварочного производства. Приведем примеры.

ТД контактной точечной сварки (Патент РФ №2133179, В23К11/24, 1999 г.; П.П. Архипов, А.Ф. Керемжанов, Н.Г. Ефименко, М.В. Орлов. Сборка в машиностроении и приборостроении, №5, 2002 г.).

Рисунок 2 иллюстрирует применение ТД в контактной точечной сварке при исследованиях, испытаниях на производственных робототехнических комплексах, автоматических линиях (ВАЗ, Тольятти). На рисунке 3 изображена ТД точечной сварки, определяемая основными состояниями (непровар, перегрев, выплеск, норма) и соответствующим им критерием — формы, амплитуды термосенсорной функции (Ф — термосенсорная функция интенсивности теплового следа, t — временная координата, включающая время сварки tс и время нагрева tн).

Рисунок 4 иллюстрирует ТД сварки плавлением. Она определяется основными состояниями и их причинами (нарушения проплавления шва при уходах от нормативных положений стыка свариваемых деталей, ориентации сварочного инструмента и его расстояния до изделия, при дефектах несплошности; нормативное проплавление). А также соответствующей им термосенсорной функцией.

Опыт разработок, исследований и промышленных испытаний показал, что максимальные преимущества дает ТД одного из наиболее перспективных сборочных процессов — импульсной лазерной сварки (ИЛС) (А.Ф. Керемжанов, В.Г. Курочкин, В.Л. Пак, С.Н. Силиванов. Национальная металлургия. Оборудование, №2, 2005; решение о выдаче патента РФ от 16.05.2005 г., по заявке №2004138818/02, 7В23К26/20, 26/42).

На рисунке 5 изображена ТД ИЛС в виде блок-схемы лазерного сварочного комплекса и термосенсорных средств компьютерной настройки с микропроцессорным устройством контроля и адаптивного управления сварочных процессов. При этом выполняются следующие функции: контроль параметров, прогноз характеристик, диагностика состояний (непровар, перегрев, дефекты несплошности, выбросы, пропуски), диагностика их причин; адаптивное управление. Их обеспечивают основные системы: оптико-электронная (инфракрасная), вспомогательных датчиков и процессорная. Ранее в предыдущем номере настоящего журнала были рассмотрены процессы ТД ИЛС для оплавляемых и прорезных (нахлесточных), прямолинейных и криволинейных швов пластин нержавеющей стали теплообменников.

На рисунке 6 ТД ИЛС стыковых и оплавляемых криволинейных швов титановых электрокардиостимуляторов. Показана диагностика перегрева (ведущего для титана к порам, трещинам) и нормы. Она также определяется диаграммами реальных термосенсорных функций. На рисунке 7 ТД ИЛС стыковых швов токовых шунтов при сварке разнотолщинных материалов, манганина и меди с покрытием. Показана диагностика нормы, непровара и соответствующие им термосенсограммы. Приведены также результаты сравнения с визуальным оптическим контролем (при 20кратном увеличении). Во многих случаях непроваров анализ срезов сварных швов показал принципиальную недостоверность визуального контроля и однозначное соответствие ТД проплавления результатам ИЛС.

А. Керемжанов, НПП «Термосенсорные пентатехнологии»