Операційний контроль як засіб оцінки якості зварних з'єднань при контактному стиковому зварюванні сучасних високоміцних сталей методом оплавлення

1Кучук-Яценко, СІ
Руденко, ПМ
Гавриш, ВС
Дідковський, ОВ
Антіпін, ЄВ
Зяхор, ІВ
1Інститут електрозварювання ім. Е.О. Патона НАН України, Київ
Nauka innov. 2020, 16(2):72-78
https://doi.org/10.15407/scin16.02.072
Рубрика: Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
Мова: Українська
Анотація: 
Вступ. Контактне стикове зварювання оплавленням (КСЗО) рейок в реальному часі контролюється за допусками на основні параметри процесу згідно з даними, закладеними в технічні умови (ТУ). Використовуваний алгоритм операційного контролю дозволяє своєчасно виявляти неякісні з’єднання і неприпустимі тенденції в процесі.
Проблематика. Для контролю відповідності ТУ зварювання рейок з нових високоміцних сталей, додатково до діючої методики, необхідно враховувати ширину зони термічного впливу (ЗТВ) при їхньому нагріванні. Наявні чисельні методи розрахунку ЗТВ в реальному часі не можуть бути реалізовані через недостатні обчислювальні можливості сучасних систем управління.
Мета. Розробити відповідний технічним умовам алгоритм контролю в реальному часі КСЗО з прогнозуванням ширини ЗТВ.
Матеріали й методи. Чисельний метод розрахунку теплових полів при стиковому зварюванні; регресійний аналіз для прогнозування ЗТВ. Розрахунок ширини ЗТВ виконано за даними параметрів процесу на етапі оплавлення і за величиною осадки.
Результати. Розроблено алгоритм контролю КСЗО в реальному часі для сучасних високоміцних сталей з прогнозування ширини ЗТВ, в основу якого покладено математичне моделювання процесу формування з’єднань при контактному зварюванні. Алгоритм контролю відповідності КСЗО ТУ подано у вигляді «нечіткого» класифікатора Сугено, вхідними величинами якого є розрахункова ширина ЗТВ, параметри процесу при підвищенні швидкості укорочення рейок перед осадкою та під час неї.
Висновки. Для розрахунку ширини ЗТВ в реальному часі з необхідною для практичного застосування точністю можна використовувати регресійну залежність у вигляді полінома другого порядку або MLP нейронної мережі зі структурою: три вхідних нейрона, два в прихованому шарі і один на виході. Прогнозування ширини ЗТВ при операційному контролі розширює можливості його застосування для контактного стикового зварювання високоміцних рейок. Розроблений алгоритм дозволив збільшити точність і надійність операційного контролю КСЗО в реальному часі.
Ключові слова: високоміцні рейки, зона термічного впливу, класифікатор Сугено, контактне стикове зварювання, нечітка логіка, регресійна модель
Посилання: 
1. Кучук-Яценко С.І., Руденко П.М., Гавриш В.С., Дідковський О.В., Антіпін Є.В., Горонков М.Д. Створення системи керування процесом контактного зварювання оплавленням рейок у стаціонарних і польових умовах, що забезпечує підвищення експлуатаційного ресурсу та надійності залізничних колій. Цільова комплексна програма НАН України «Проблеми ресурсу і безпеки експлуатації конструкцій, споруд та машин». Збірник наукових статей за результатами, отриманими в 2013–2015 рр. Київ, 2015. С. 615–628.
2. Kuchuk-Yatsenko S.I., Rudenko P.M., Gavrish V.S., Didkovsky O.V., Shvets V.S., Antipin E.V., Wojtas P., Kozlowski A.  Real-time operational control in information management system for flash-butt welding of rails. Mining informatics automation and electrical engineering. 2017. V. 1, no.  529. P. 35–42.
3. Штовба С.Д. Введение в теорию нечетких множеств и нечеткую логику.
URL: http://matlab.exponenta.ru/fuzzylogic/book1/ (дата звернення: 01.03.2019).
4. DIN EN 14587-2. Railway applications - Track - Flash butt welding of rails - Part 2: New R220, R260, R260Mn and R350HT grade rails by mobile welding machines at sites other than a fixed plant
URL://https://www.en-standard.eu/din-en-14587-2-railway-applications-track-fla...
(дата звернення: 27.12.2019).
5. Электронный учебник СТАТИСТИКА StаtSoft.
URL: http://statsoft.ru/home/textbook/ (дата звернення: 01.03.2019).
6. Кучук-Яценко С.И., Миленин А.С., Великоиваненко Е.А., Антипин Е.В., Дидковский А.В. Математическое моделирование процесса нагрева металла при контактной стыковой сварке непрерывным оплавлением. Автоматическая сварка. 2018, № 10. C. 3–10.
7. Штовба C. Классификация объектов на основе нечеткого логического вывода.
URL: https://www.researchgate.net/publication/280064772 (дата звернення: 01.03.2019).