Właściwości spawalnicze elektrod otulonych i ich ocena z wykorzystaniem sygnałów procesowych

Benedykt Ślązak, Ryszard Krawczyk Marek Fidali, Jacek Słania

Monografia przedstawia badania eksperymentalne oceny stabilności procesu spawania z wykorzystaniem rzeczywistych cyfrowych sygnałów prądu i napięcia spawania. Sygnały te są odzwierciedleniem samego procesu spawania oraz bogatym nośnikiem informacji o przebiegu tego procesu, a w szczególności jego stabilności. W niniejszej pracy sygnały prądowo-napięciowe zostały przeanalizowane przy użyciu różnych metod przetwarzania i analizy sygnałów. Eksperyment obejmuje analizę dwóch typów elektrod rutylowych zasilanych dwoma rodzajami źródeł prądu stałego, tradycyjnym tyrystorowym prostownikiem trójfazowym oraz nowoczesnym inwertorowym źródłem prądu. Podczas wykonywania napoin testowych rejestrowano oddzielnie sygnały prądowe i napięciowe za pomocą przetwornika A/C przy stałej częstotliwość próbkowania równej 5 kHz. Na podstawie sygnałów cyfrowych uzyskanych z każdego typu elektrody (typowych i wadliwych partii) oraz źródła zasilania zaprezentowano szereg wskaźników statystycznych, a także histogramy napięcia i prądu (definiowane jako rozkład gęstości wartości napięcia i prądu łuku spawalniczego). Ponadto przedstawiono wyniki analizy szybkiej transformacji Fouriera (FFT) oraz krótkoczasowej transformacji Fouriera (STFT), która pozwala oceniać proces osobno dla kilku krótszych zakresów przebiegu. W ocenie autorów przy dostatecznej liczebności przebiegów referencyjnych (uczących) możliwe jest opracowanie komputerowego systemu eksperckiego, który, opierając się na narzędziach sztucznej inteligencji, tj. Fuzzy Logic czy sieci neuronowych, mógłby dokonywać oceny właściwości spawalniczych elektrod w sposób autonomiczny, już bez udziału eksperta.

Zarys wykorzystania symulacji MES w analizie oddziaływania niezgodności spawalniczych na cechy eksploatacyjne konstrukcji spawanych

Jerzy Nawrocki, Jacek Słania, Kwiryn Wojsyk, Grzegorz Golański

Niezgodności spawalnicze występują zawsze w złączach spawanych i obniżając ich wytrzymałość, decydują o bezpieczeństwie użytkowania konstrukcji. Niezgodności spawalnicze powodują znaczne zwiększenie naprężeń lokalnych. W normach stosowanych do obliczeń wytrzymałościowych, dotyczących na przykład rurociągów, zjawisko to nie jest bezpośrednio ujęte. Jedynym stosowanym podejściem jest używanie kilkunastoprocentowych współczynników bezpieczeństwa, zależnych między innymi od typu spoiny. Zakładanie na etapie projektowania wymaganego poziomu jakości spoin także nie odpowiada współczesnym wymogom bezpieczeństwa, ponieważ służy jedynie do kontroli jakości procesu spawalniczego. W normach stosowanych do projektowania nie ujęto związku pomiędzy poziomem jakości spoiny a zalecanym współczynnikiem bezpieczeństwa. Obecnie, mając do dyspozycji symulacje MES, możliwa jest analiza wartości naprężenia lokalnego. Podstawowym celem pracy jest zbadanie i przedstawienie wpływu dodatkowych czynników na rozkład pola naprężenia w złączu spawanym zawierającym 10 różnego typu niezgodności. Do realizacji tego zadania użyto programów modelujących skomplikowane kształty przestrzenne oraz algorytmów symulacyjnych pracujących w oparciu o metodę elementów skończonych (MES). Wybór tej metody wynika z faktu, że w ciągu ostatniej dekady miał miejsce znaczący rozwój zarówno możliwości obliczeniowych komputerów, jak i jakości komercyjnych programów symulacyjnych pracujących w oparciu o tę metodę. Tekst poszczególnych rozdziałów uzupełniony został o rysunki, schematy i tabele, jak również wzory i przykładowe wyliczenia określonych wartości związanych z omawianymi zagadnieniami. Zachęcamy do zapoznania się z pozycją.