Спосіб визначення параметрів процесу підводного зварювання при зовнішній електромагнітній дії

Реферат: UA 85272 U UA 85272 U 5 10 15 20 25 Корисна модель належить до процесів зварювання, зокрема може бути використана для отримання параметрів процесу підводного зварювання під дією зовнішнього електромагнітного поля за допомогою інтегральних рівнянь, а саме стосується способів визначення параметрів процесу підводного зварювання при зовнішній електромагнітній дії. До відомих аналогів належать способи отримання параметрів процесу підводного зварювання /1, 2/, що містять рівняння отримання параметрів процесу зварювання. Недоліком таких аналогів вважається відсутність врахування дії вихрових струмів на зварювальну ванну, які виникають в процесі зварювання. Найбільш близьким технічним рішенням як по суті, так і по задачах, що вирішується, яке вибрано за найближчий аналог (прототип), є спосіб визначення параметрів процесу підводного зварювання при зовнішній електромагнітній дії /3/, що містить введення початкових параметрів процесу підводного зварювання в систему інтегральних рівнянь та отримання параметрів процесу цього зварювання. При цьому інтегральні рівняння були отримані для тримірного випадку. До недоліку прототипу належить складність отримання достовірних результатів параметрів процесу підводного зварювання при зовнішній електромагнітній дії, а саме магнітну індукцію та швидкість переміщення розплавленого металу зварювальної ванни, через тримірні інтегральні рівняння для урахування вихрових струмів у зварювальній ванні. В основу корисної моделі поставлена задача за рахунок урахування вихрових струмів у зварювальну ванну через щільність електродинамічних зусиль у двомірних інтегральних рівняннях, в способі, що заявляється, забезпечити можливість отримання достовірних результатів параметрів процесу підводного зварювання при зовнішній елетромагнітній дії. Суть корисної моделі в способі визначення параметрів процесу підводного зварювання при зовнішній електромагнітній дії, що містить введення початкових параметрів процесу підводного зварювання в систему інтегральних рівнянь та їх отримання, полягає в тому, що отримання параметрів процесу цього зварювання виконується через систему двомірних інтегральних рівнянь для вісесиметричного випадку, де враховується вплив як струму зварювання, так і вихрових струмів на зварювальну ванну процесу підводного зварювання через параметр  щільності електродинамічного зусилля (F) , який рівняється 30 35       F  (c   ), B ,   2 де F - щільність електромагнічних зусиль, [ F]  [H / м ] ;   B - електромагнітна індукція, [ B]  [мТл] ;   [  ]  [ A / м2 ] c - щільність зварювального струму, c ;   2   - щільність вихрового струму, [  ]  [ A / м ] , та двомірне інтегральне рівняння щодо розподілення щільностей вихрового струму, а саме   (M)T(Q, M)dlM   q (Q) L j q  0  N      (M)T(Q,M)ds q q1 D q де  in  q M    (M)T(Q,M)ds M  D   in (M)T(Q, M)dsM, Q  Dq Din , - комплекс щільності вихрового струму, - комплекс щільності струму в індукторі,  [ q ]  [ A / м2 ]  [ in ]  [ A / м2 ] ; ; 2    - комплекс щільності струму намагніченості, [ ]  [ A / м ] ;  40 0 2 , j   1 ,  - частота;  - питома електропровідність [ ]  [См / м] ; T(Q,M) - ядро інтегрального рівняння;  - абсолютна магнітна проникність феромагнетику; 0  4  107 Гн / м 45 - магнітна постійна. Порівняльний аналіз технічного рішення із прототипом показує, що спосіб визначення параметрів процесу підводного зварювання при зовнішній електромагнітній дії, який 1 UA 85272 U заявляється, відрізняється тим, що отримання параметрів процесу цього зварювання виконується через систему двомірних інтегральних рівнянь для вісесиметричного випадку, де враховується вплив як струму зварювання, так і вихрових струмів у зварювальній ванні процесу підводного зварювання через параметр щільності електродинамічного зусилля    5     ), B     F  (c   ), B рівняється . Технічний результат способу визначення параметрів процесу підводного зварювання при зовнішній електромагнітній дії, що заявляється, забезпечується за рахунок врахування вихрових струмів, що виникають у зварювальній ванні, через щільність електродинамічних зусиль, яка   F  ( 10 15  (F) , яке  c  рівняється , у системі двомірних інтегральних рівняннях, останнє з яких можливо завдяки вісесиметричному розподілу зовнішньої електромагнітної дії. Саме використання двомірних інтегральних рівнянь, які відрізняються від тримірних спрощеними виразами обчислення початкових параметрів процесу підводного зварювання, дає можливість отримання параметрів зазначеного процесу саме на достовірному рівні. По суті, спочатку задіяна перша частина щодо отримання параметрів, а саме система інтегральних рівнянь для визначення електричних зарядів х, на контактних поверхнях масивних тіл: N M kK (k )dlM  2u, Q  Li Q    (M) i i 1 L i . де   3,14 ; u - напруга живлення зварювального приладу; /2  K(k )  0 20 d 1  k 2 sin2  - повний еліптичний інтеграл першого роду модуля k ; k2  k - визначається співвідношенням: M zM 25 , (Q  M )2  ( zQ  zM )2 ; - координати у циліндричній системі координат точки M ; , Q 4QM zQ - аналогічно точки Q ; Після вищезазначеного рішення знаходиться щільність зварювального струму необхідній точці, а саме в зварювальній ванні.  (Q) (Q)  4  (Q) в N    (M)G(Q,M)dl i M   , де (Q) - щільність зварювального струму [ ]  [ A / м ] ; (Q) - питома електропровідність [ ]  [См / м] ; G(Q,M) - ядро інтегрального рівняння. Потім виконується друга частина щодо отримання параметрів, тобто розв'язується система 30 i 1 L i інтегральних рівнянь для визначення щільності вихрових струмів  щільності струмів намагніченості  на межі феромагнетику:   (M)T(Q, M)dlM  L  q (Q) j q  0  N      (M)T(Q,M)ds q q1 D q де  in  q M    (M)T(Q,M)ds M  D   in (M)T(Q, M)dsM, Q  Dq Din , - комплекс щільності вихрового струму - комплекс щільності струму в індукторі  [ q ]  [ A / м2 ]  [ in ]  [ A / м2 ] ; 2 35 ;    - комплекс щільності струму намагніченості [ ]  [ A / м ] ; 0 2 , j   1 ,  - частота; (Q) - питома електропровідність [ ]  [См / м] ;  2  q 2 у масивних провідниках та UA 85272 U T(Q,M) - ядро інтегрального рівняння;  - абсолютна магнітна проникність феромагнетику; 0  4  107 Гн / м - магнітна постійна.   B(Q ) в необхідній точці, а саме у зварювальній Далі знаходиться індукція магнітного поля 5 ванні. N     0    B(Q)  0 (M)b(Q, M)dlM  i (M)b(Q, M)dsM 2 2 i 1 L Di    b(Q, M)  b (Q, M)e  bz (Q, M)ez    де ; b (Q, M)  2   2  M  ( zQ  zM )2 E(k )  K(k )  Q 2 2 2 2  (Q  M )  ( zQ  zM )  (Q  M )  ( zQ  zM )   ( zQ  zM ) Q ;   2  2  ( z  z )2 1 bz (Q, M)  K(k )  M Q 2 Q M 2 E(k ) (Q  M )  (zQ  zM )  (Q  M )2  ( zQ  zM )2    10 M Q , zM - координати в циліндричній системі координат точки M ; , zQ - аналогічно точки Q ; /2 K(k )   d 1  k 2 sin2  /2 E(k )   1  k 2 sin2 d 0 , - повні еліптичні інтеграли відповідно першого та другого роду модуля k ; k - визначається співвідношенням: 0 k2  15 20 4QM (Q  M )2  ( zQ  zM )2 . Технологія виконання способу, що заявляється зводиться до того, що спочатку вводяться початкові параметри процесу підводного зварювання: геометричні розміри зварювального устаткування, а саме електрода, дуги, крапель, зварювальної ванни, зварювальних деталей та індуктора; режими роботи, а саме зварювальна напруга, зварювальний струм та напруга в індукторі і фізичні характеристики матеріалів:  - питома електропровідність індуктора, електрода, зварювальних деталей [ ]  [См / м] ;  - абсолютна магнітна проникність   4  107 Гн / м 25 30 35 40 45 феромагнетику; 0 - магнітна постійна, а потім – отримуємо параметри. Таким чином, запропонований спосіб, спроможний отримати достовірні результати параметрів процесу підводного зварювання при зовнішній електромагнітній дії, а саме магнітну індукцію та швидкість переміщення розплавленого металу у зварювальній ванні. Джерела інформації: 1 Савич И.М. Математическое моделирование и оптимизация тепловых режимов процессов подводной сварки в механических системах / И.М.Савич, В.А.Купорев, Е.А.Прилипко // Шестая Всесоюзная конференция по управлению в механических системах. Сборник тезисов. - Львов, 26-28 апреля 1988. - С.11 - аналог. 2 Выбор оптимальных параметров внешнего электромагнитного воздействия при дуговых способах сварки/ Р.Н.Рыжов, Кузнецов В.Д.//Автоматическая сварка. 2005, - № 6. - с.27-31 – аналог. 3 Трёхмерная интегральная модель распределения сварочного тока при дуговой сварке зазора в пластине / В.Ф.Евдокимов, С.Ю.Максимов, Е.И.Петрушенко, Е.А.Прилипко, Е.А.Рыбалкин // Электронное моделирование.-2008.- Т 30. - № 6. - с. 3-18. – прототип. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб визначення параметрів процесу підводного зварювання при зовнішній електромагнітній дії, що містить введення початкових параметрів процесу підводного зварювання в систему інтегральних рівнянь та отримання параметрів процесу цього зварювання, який відрізняється тим, що отримання параметрів процесу цього зварювання виконується через систему двомірних 3 UA 85272 U інтегральних рівнянь для вісесиметричного випадку, де враховуєтьсявплив як струму зварювання, так і вихрових струмів у зварювальній ванні процесу підводного зварювання через  параметр щільності електродинамічних зусиль (F) , який рівняється       F  (c   ),B , 5   2 де F - щільність електромагнітних зусиль, [ F]  [ H / м ] ;   B - електромагнітна індукція, [ B]  [ мТл ] ;   2 c - щільність зварювального струму, [ c ]=[А/ м ];   2   - щільність вихрового струму, [  ]  [A / м ] та двомірне інтегральне рівняння щодо розподілення щільностей вихрових струмів, а саме   (M)T(Q, M)dlM  10 L N   q (Q) j q      (M)T(Q, M)dsM  0 D q 1 Dq Din  де  q - комплекс щільності вихрового струму 15 ,    q (M)T(Q, M)dsM    in (M)T(Q, M)dsM , Q  Dq  [ q ]  [A / м2 ] ;    in - комплекс щільності струму в індукторі [ in ]  [ A / м 2 ] ;    - комплекс щільності струму намагніченості [ ]  [ A / м 2 ] ;    0 , j   1 ,  -частота; 2  - питома електропровідність [  ]  [См / м] ; T(Q, M) - ядро інтегрального рівняння;  - абсолютна магнітна проникність феромагнетику;  0  4  10 7 Гн / м - магнітна постійна. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4