71765

Исследование стабильности горения сварочной дуги переменного тока

Лабораторная работа

Производство и промышленные технологии

Построение математической модели Для построения математической модели зависимости критической длины от приведенного коэффициента ионизации используется метод наименьших квадратов. Полученная экспериментальная зависимость описывается математической моделью вида...

Русский

2014-11-11

1.58 MB

1 чел.

                                                                                        - 10 -                                                                                              

Лабораторная работа  N1

Исследование стабильности горения сварочной дуги переменного тока

1.1. Исследовать влияние легкоионизирующихся компонентов, входящих в состав обмазки электрода на устойчивость горения сварочной дуги, используя устройство для проведения исследований (рис.1.1.) Результаты исследований занести в табл.1.1.

 Режим исследований: напряжение холостого хода Uxx=60 В; диаметр электрода  dэл =3 мм;  ток короткого замыкания  Iк.з.= 140 А.

 

Таблица 1.1

Результаты исследования легкоионизирующихся компонентов на

стабильность горения электрической дуги

Исследуемый

компонент

№ опытов

lкр

S2

Критическая длина сварочной дуги

1

2

3

4

5

6

CaCO3

7,0

8,0

9,0

9,0

7,0

8,0

8,0

0,80

K2CO3

13,0

14,0

13,0

12,0

13,0

12,0

12,8

0,57

Na2CO3

18,0

17,0

19,0

18,0

17,0

18,0

17,8

0,57

MgCO3

9,0

8,0

9,0

8,0

8,0

10,0

8,6

0,67

Средние арифметические значения критического расстояния между электродом и свариваемым металлом lкр, при котором происходит обрыв дуги, рассчитывают по формуле

                           (1.1)

где i - номер опыта; lкр - расстояние между электродами, при котором происходит обрыв электрической дуги; N=6 – число параллельных опытов. Дисперсии воспроизводимости опытов рассчитываются по формуле

             (1.2)  

Истинное значение расстояния между электродами, при котором происходит обрыв электрической дуги, определяется по формуле

               (1.3)

где k - критерий Стьюдента (выбирается из таблиц), k = 2.75; S -среднеквадратичная ошибка.

Величины lкр равны:

при использовании электродов с покрытием СаСОЗ       8.0    1.0 мм;

при использовании электродов с покрытием К2СО3        12,8  0.57  мм;

при использовании электродов с покрытием Na2CO3      17,8  0.57 мм;

при использовании электродов с покрытием MgCO3         8, 6  0.67 мм;

Приведенные коэффициенты ионизации (Х, эВ).для следующих элементов равны:  К - 27,0; Na - 24,7; Са - 38,7; Mg - 37,5. Приведенный потенциал ионизации зависит как от потенциала ионизации, так и от массы заряженной частицы.

1.2. Построение математической модели

Для построения математической модели зависимости критической

длины от приведенного коэффициента ионизации используется метод наименьших квадратов. Полученная экспериментальная зависимость описывается математической моделью вида:

                     (1.4)

где А, р, В - коэффициенты математической модели.

Расчет математической модели, проверка однородности дисперсии, проверка адекватности математической модели экспериментальным данным проводятся на персональном компьютере совместимым с IBM. Порядок работы на персональном компьютере приведен в [1].

По результатам расчета математической модели построить графическую зависимость критического расстояния между электродами lкр от приведенного потенциала ионизации Х ( рис.1.2.).

Листинг расчета на компьютере приведен ниже.

 После нахождения неизвестных коэффициентов математической модели А, В, р записать найденную математическую модель:                                                                                            

                          lкрi = 56,6768  exp( -0,057305x)                       (1.5)

Рис.1.2. Зависимость критического расстояния между электродами от приведенного потенциала ионизации.

Погрешность определения величины lкр при использовании компонентов составляла:

СаСОЗ = 8,0 мм; К2СО3 =  12,8 мм; Na2CO3 = 17,8 мм; MgCO3 = 8,6 мм.            

Выводы по работе: максимальное значение критического расстояния между электродами lкр достигается при введении в покрытие электрода легкоионизирующегося компонента Na2CO3. Наибольшая стабильность горения сварочной дуги имеет место при использовании покрытия Na2CO3.

Работу принял преподаватель  ____________ 2011     

Лабораторная работа  N2

Исследование влияния силы сварочного тока на значение коэффициентов расплавления и наплавки

Производительность сварки, коэффициенты расплавления, наплавки и потерь рассчитывают по формулам:

                  ;                      (2.1 и 2.2)

   %              (2.3 и 2.4)

где G – производительность сварки, г/ч; Кр Кн – коэффициенты расплавления и наплавки, г/Ач; Gн  Gр – массы наплавленного и расплавленного металла, г.

Результаты опытов занести в табл.2.1.

                                                  

Таблица 2.1

Условия проведения экспериментов и результаты исследований

I,

A

GДН ,

Г

GПН ,

г

GН ,

Г

lg ,

мм

lП ,

мм

Gр ,

г

KН ,

г/Ач

Kр ,

г/Ач

KП ,

%

100

313.4

319,3

5.9

455

382,0

7,2

7,1

8,6

17

100

307.3

312,8

5.5

455

382,0

7,2

6,6

8,6

23

100

308.5

314,1

5.6

455

385,0

6,9

6,7

8,3

19

120

302.0

307,5

5,5

455

377,0

7,7

5,5

7,7

28

120

303.7

309,5

5,8

455

376,0

7,8

5,8

7,8

26

120

261,0

266,9

5,9

455

379,0

7,5

5,9

7,5

21

150

300,9

308,4

7.5

455

363,0

9,0

6.0

7,2

17

150

299,1

306,3

7.2

455

359,0

9,4

5,8

7,6

24

150

311,6

318,7

7,1

455

360,0

9,3

5,7

7,5

24

180

307,7

315,7

8,0

455

354,0

9,9

5,3

6,6

20

180

301,4

310,2

8.8

455

340,0

11,2

5,9

7,5

22

180

308,9

317,2

8.3

455

348,0

10,5

5,5

7,0

21

200

301,8

310,5

8,7

455

320,0

13,3

5,2

8,3

37

200

303,6

312,1

8,5

455

314,0

13,9

5,1

8,3

38

200

305,9

314,2

8,3

455

316,0

13,7

5,0

8,2

39

2.2. Построение математической модели

Для построения математической модели зависимости коэффициента наплавки Кн от силы сварочного тока используется метод наименьших квадратов. Полученная экспериментальная зависимость описывается математической моделью вида:

                                                  (2.5)

Необходимо определить коэффициенты математической модели

   А2 =.892200E-04;    А1 = .400013E-01 ;   А0 = .967807E+01 

Расчет математической модели, проверка однородности – дисперсии и адекватности математической модели экспериментальным данным проводятся на персональном компьютере и приведены в методическом руководстве [1].

Листинг расчета математической модели на компьютере:

ИCXOДHЫE ДAHHЫE

100.000   120.000   150.000   180.000   200.000     7.100     6.600

6.700     5.500     5.800     5.900     6.000     5.800     5.700

5.300     5.900     5.500     5.200     5.100     5.000

PACЧET ДИCПEPCИЙ BOCПPOИЗBOДИMOCTИ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2

КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ МЕТАЛЛОВ

PEШEHИE MATPИЧHOГO УPABHEHИЯ B*A=C

A(J)

.892200E-04 (A2)

-.400013E-01 (A1)

.967807E+01 (A0)

                            сила                                   эксперимент                      теория

                     сварочного тока                         Кн , г/(Aч)                  Кн , г/(Aч)

                            X(I)                                      YM(I)                               YT(I)

100.00                               .680000E+01                 .657014E+01

                             120.00                               .573333E+01                 .616269E+01

                             150.00                               .583333E+01                 .568533E+01

                             180.00                               .556667E+01                  .536857E+01

                             200.00                               .510000E+01                  .524661E+01

                      

ПPOBEPKA AДEKBATHOCTИ MATEMATИЧECKOЙ MOДEЛИ

MATEMATИЧECKAЯ MOДEЛЬ AДEKBATHA

Рис. 2.2. Зависимость коэффициентов наплавки Кн и коэффициента расплавления Кр от силы сварочного тока I

Найденная математическая модель зависимости коэффициента наплавки от силы сварочного тока имеет вид:

    Кн=- (0.8922∙10-04)I2 - (0.400013∙10-1) I  +(0.967807∙10+1)     (2.6)                        

По результатам опытов и расчета математической модели построить графики зависимости коэффициентов Кн и Кр от силы сварочного тока I   ( рис.2.2.).

Выводы по работе:

Максимальное теоретическое значение коэффициента наплавки равно

       Кнmax = 6.8 г/(А∙ч)

Работу принял преподаватель _________2011  г.

Лабораторная работа  N3

Исследование влияния режимов сварки на кинетику изменения стрелы прогиба и температурное распределение в околошовной зоне

3.1. Исследовать влияние режимов сварки на кинетику изменения стрелы прогиба

Работа выполняется на посту сварки переменным током. Наплавка валика на пластину производится электродом с толстым покрытием диаметром d = 4 мм; длина наплавленного валика – 150 мм  одним проходом. Схема устройства для проведения исследований приведена на рис.3.1.

Условия проведения опытов:

Опыт 1 . I = 140 А, U = 28 В, о = 45 с, скорость сварки Vсв = 12 м/ч;

Опыт 2.  I = 140 А,  U = 28 В, о = 30 с,  Vсв = 18 м/ч ;

Опыт 3.  I = 160 А,  U = 28 В, о = 30 с,  Vсв=  18 м/ч;

Опыт 4.  I = 160 А,  U = 28 В, о = 30 с,  Vсв = 18 м/ч;

Опыт 5.  I = 160 А,  U = 28 В, о = 30 с,  Vсв = 18 м/ч.

Рис.3.1. Схема устройства для исследования изменения кинетики стрелы прогиба пластины: 1-валик наплавленного металла; 2- металлическая пластина; 3 – неподвижные опоры; 4 – электронный блок; 5- принтер; 6 – адаптер; 7 – подъемное винтовое устройство; 8 – индуктивный датчик

Результаты эксперимента записываем в табл.3.1.Результаты опытов представлены на рис.3.2, рис.3.3, рис.3.4. Опыты 3, 4 ,5 проводятся на одном режиме для определения погрешности эксперимента.

  

Рис. 3.4. Влияние  величины погонной энергии на кинетику изменения стрелы

прогиба

3.2. Оценка значимости влияния силы сварочного тока, скорости сварки и погонной энергии на кинетику изменения стрелы прогиба

Определить среднее арифметическое значение в i-той временной экспериментальной точке по трем параллельным опытам на одном режиме (опыты 3,4,5)

                (3.1)

Рассчитать дисперсии воспроизводимости по трем  параллельным опытам на одном режиме   в i-ой временной арифметической точке

                                (3.2)                          

(количество временных точек N = 10).

       Усредненное  значение  дисперсии воспроизводимости по N временным точкам рассчитывается по формуле

                                  (3.3)

Для  оценки  значимости  влияния  силы  сварочного тока,  скорости

сварки и величины погонной энергии рассчитываются критерии Фишера Fрас.1, Fрас.2, Fрас.3   по формулам 3.4,  3.5, 3.6 , которые сравниваются с табличным критерием Фишера, Fтаб , который выбирается из таблицы, основными параметрами для выбора критерия Фишера являются уровень значимости =0.05, число степеней свободы дисперсии адекватности f2 =10, число дисперсии воспроизводимости f1=2.

                                                                       (3.4)

                       (3.5)             

                                                                  (3.6)

                                                      (3.7)

              (3.8)

    (3.9)           

Рассчитанное значение критерия Фишера Fрас сравнивается с табличным Fтабл.  .

 При выполнении условий

;  

                         

сила сварочного тока, скорость сварки, а также величина погонной энергии оказывают существенное влияние на кинетику изменения стрелы прогиба пластины.

Результаты расчета приводится в табл.3.2, табл.3.3.

Таблица 3.2

                            Расчет дисперсии воспроизводимости

Опыт 3

Опыт 4

Опыт 5

   S2 ,мм2

i

t, c

fiст, мм

fiст, мм

fiст, мм

fiср, мм

Si2 ,мм2

1

10

0,0123

0,0129

0,0134

0,0129

0,00000030

2

30

0,2436

0,2513

0,2596

0,2515

0,00006403

3

40

0,3638

0,3738

0,3858

0,3745

0,00012133

4

60

0,3018

0,3118

0,3218

0,3118

0,00010000

5

90

0,1810

0,1910

0,1995

0,1905

0,00008575

0,00003918

6

160

0,0319

0,0382

0,0305

0,0335

0,00001682

7

200

0,0012

0,0018

0,0022

0,0017

0,00000025

8

220

-0,0068

-0,0098

-0,0078

-0,0081

0,00000233

9

240

-0,0139

-0,0139

-0,0122

-0,0133

0,00000096

10

300

-0,0216

-0,0218

-0,0218

-0,0217

0,00000001

Примечание. Индекс временной точки - i;  t – текущее время.

fiср=( ficт(опыт3) + ficт(опыт4) + ficт(опыт5) )/3 .

Si2 =( fiст(опыт3) - fiср)2 + ( fiст(опыт4) - fiср)2 +( fiст(опыт5) - fiср)2)/2.

S2 =(S21  +S22  +S23 + S24 +S25 +S26 + S27 + S28 + S29 + S210 )/10.

Таблица 3.3

                       Расчет критериев Фишера  Fрас

t, с

1 режим

2 режим

3

режим

(fiст2 -fiст3)^2

(fiст1 -fiст2)^2

(fiст1 -fiст3)^2

Расчетные значения

критерия Фишера:

Fрас1  =29,48305698

Fрас2  =266,8297871

Fрас3   =142,9735156

10

0,0479

0,0331

0,0123

0,00043264

0,00021904

0,00126736

30

0,2307

0,2374

0,2436

3,844E-05

4,489E-05

0,00016641

40

0,3546

0,3025

0,3638

0,00375769

0,00271441

8,464E-05

60

0,4687

0,2393

0,3018

0,00390625

0,05262436

0,02785561

90

0,3245

0,1331

0,181

0,00229441

0,03663396

0,02059225

160

0,0896

0,0104

0,0319

0,00046225

0,00627264

0,00332929

200

0,0356

-0,0135

0,0012

0,00021609

0,00241081

0,00118336

220

0,0209

-0,0203

-0,0068

0,00018225

0,00169744

0,00076729

240

0,0098

-0,0252

-0,0129

0,00015129

0,001225

0,00051529

300

-0,005

-0,0315

-0,021

0,00011025

0,00070225

0,00025600

                                        Sад1 = 0,00115516 ; Sад2 = 0,01045448; Sад3 =0,00560175

Табличное значение критерия Фишера Fтабл. берется из таблицы;  основные параметры для выбора: уровень значимости =0.05, число степеней свободы дисперсии адекватности f1 = 10, число степеней свободы f2 =2.   Fтабл. = 19,39 .

Выводы: Сила сварочного тока оказывает незначимое влияние на кинетику изменения стрелы прогиба, так как Fрас1>Fтабл.

     Скорость сварки оказывает незначимое влияние на кинетику изменения стрелы прогиба, так как Fрас2>Fтабл. .

      Погонная энергия оказывает незначимое влияние на кинетику изменения стрелы прогиба, так как Fрас1>Fтабл.;Fрас2>Fтабл; Fрас3>Fтабл..

Построение графиков и расчет значимости влияние режимов сварки на кинетику изменения стрелы прогиба пластины проводится в Excel  и приводится в файле Lab_Sv3.xls.

Работу принял преподаватель ____________2011 г.

     

Приложение

К лабораторной работе по сварке № 1

Порядок расчета математической модели на компьютере

  1.  Включить компьютер в электрическую сеть, после самотестирования и загрузки операционной системы подключается программа антивируса:

проверяются все логические диски; после этого запускается программа Norton Commander. На экране монитора появляются две Нортоновские панели. Подробное описание работы на персональном компьютере при выполнении самостоятельной работы по курсу ТКМ дано в [1]..

2. Нажмите одновременно - клавиши Alt + Fl или Alt + F2. Соответственно на левой или правой панели появляется окно:

A         C        D

где А, С, D - логические диски. Курсор переведите логический диск D и нажмите клавишу Enter.

З. Переведите курсор на директорий ТКМ и нажмите клавишу Enter.

4. На Нортоновской панели появляется список файлов. Курсор устанавливается на файл экспериментальных данных DAN1.DAT. Для записи опытных данных в файл нажмите функциональную клавишу F4 (редактирование файла). Исходные данные записываются в бесформатном виде в следующем порядке:

4 6 90.17 0.789 2.0 38.6 27.5 24.5 37.5 7.0 8.0 9.0 7.0 8.0 8.0 12.0 11.0 13.0 12.0 12.0 11.0 18.0 19.0 17.0 18.0 17.0 18.0 10.0 11.0 9.0 10.0 10.0 11.0

где 4 - число экспериментальных точек (число исследуемых обмазок), 6 - число параллельных опытов; 90.17 - критерий Фишера; 0.789 - критерий Кочрена; 2 - число степеней свободы дисперсии неадекватности; 38.6,27.5,24.5,37.5 - приведенные потенциалы ионизации Са, К, Na, Mg; 7.0,8.0,9.0,7.0,...8.0 - критические расстояния между электродами (обмазка СаСОЗ); 12.0...11.0- критические расстояния между электродами (обмазка К2СО3); 18.0...18.0 - критические расстояния между электродами (обмазка Na2CO3); 10.0...11.0 критические расстояния между электродами (обмазка MgCO3).

После ввода исходных данных в файл нажимается функциональная клавиша F2 (для записи исходных данных в память), а затем кл. ESC; на экране появляются Нортоновские панели.

5. Курсор устанавливается на исполняемые файлы ТЕХ8.EXE либо файл ТЕХ9.ЕХЕ и нажимается клавиша Enter; производится расчет математической модели.

6. Результаты расчета математической модели записываются в файл DAN.DAT. Для просмотра результатов расчета математической модели необходимо установить курсор на файл DAN.DAT и нажать функциональную клавишу FЗ.

7. Вывод результатов расчета на печать:

включить принтер;

вставить бумагу в принтер;

нажать функциональную клавишу F5;

набрать на клавиатуре prn и нажать клавишу Enter.

К лабораторной работе по сварке № 2

Порядок расчета математической модели на компьютере

Для построения математической модели в директории ТКМ курсор переведите на файл данных DAN2.DAT, нажимается функциональная клавиша F4 и производится редактирование файла данных, т.е. вводятся экспериментальные данные в следующей последовательности в бесформатном виде: 2 3 5 90.09 0.790 2.0 120.0 135.0 150.0 170.0

200.0 7.0 7.1 7.0 7.8 7.7 7.9 8.0 8.0 8.1 6.4 6.3 6.2 5.5 5.4 5.3, где 2 - порядок степенной функции; 3 - число параллельных опытов; 5 - число экспериментальных точек; 90.09 - критерий Фишера; 0.790 - критерий Кочрена, 2 - число степеней свободы дисперсии неадекватности; 120.0, 135.0, 150.0, 170.0, 200.0 - силы сварочного тока; 7.0, 7.1, 7.0 - экспериментально найденные коэффициенты наплавки, соответствующие силе тока I = 120 А; 7.8, 7.7, 7.9 - коэффициенты наплавки, соответствующие силе тока I = 135 А; далее соответственно вводятся значения коэффициентов наплавки для токов 150 А, 170 А, 200 А. После ввода экспериментальных данных и записи их на диск нажатием функциональной клавиши F2 для расчета математической модели курсор устанавливается  на исполняемый файл ТЕХ1.ЕХЕ и нажатием кл. Enter запускается на выполнение расчета математической модели. Результаты расчета математической модели записываются в файл REZ.DAT.

 

К лабораторной работе № 3

Расчет запрограммирован Excel и результат расчетов приводятся  в в приложении  к лабораторной работе №3  в файле (LabSv3_4.xls).  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

80093. PROFESSIONS IN OUR LIFE 70.5 KB
  We have known some new professions from this tongue – twister. You have already known a lot of professions. Look, I have some letters from different people. I want to read these letters, and you’ll say what these people are.
80094. Які бувають рослини (дерева, кущі, трав’янисті рослини) 47 KB
  Мета: ознайомити учнів із різноманітним світом рослин; вчити порівнювати дерева, кущі, трав’янисті рослини; розвивати мовленнєві вміння, мислення; виховувати допитливість, інтерес до вивчення рідної природи.
80095. Вис на зігнутих руках. Стрибок у довжину з місця 51.5 KB
  Стройові вправи: праворуч ліворуч кругом. Вправи для корекції плоскостопості: Ходьба на носочках; Ходьба на п’ятках; Ходьба на внутрішній стороні стопи; Ходьба на зовнішній стороні стопи. Вправи для відновлення дихання: Очищаюче дихання: зробити повільний повний вдих ненадовго затримати повітря...
80096. Types of morphemes 25.49 KB
  Thus words cn be divided into smller units which referred to s morphemes. Morphemes re the smllest indivisible twofced lnguge units. There re different types of morphemes in English.
80097. The category of aspect 28.73 KB
  Spect is grmmticl ctegory of the Verb which expresses difference in the wy the ction is shown to proceed. The ctegory of spect is linguistic representtion of the objective ctegory of Mnner of ction. The reliztion of the ctegory of spect is closely connected with the lexicl mening of verbs.
80098. Stylistics as a branch of linguistics. Branches of Stylistics 28.38 KB
  Stylistics is that branch of linguistics, which studies the principles, and effect of choice and usage of different language elements in rendering thought and emotion under different conditions of communication. The number of functional styles...
80099. The Functional Style of Official Prose 31.43 KB
  The style of official documents is the most conservative. It is not homogeneous and is represented by the following substyles or variants: 1. the language of business documents; 2. the language of legal documents; 3. that of diplomacy; 4. that of military document
80100. Main and minor types of Word-Formation 32.38 KB
  Main types of Word-FormationWe distinguish 2 main types of word-formation: derivation (encouragement, irresistible, worker) and composition (black-board, day-dream, week-end). Within these types further distinction may be made between the ways of forming words
80101. The Stylistic classification of the English vocabulary 29.62 KB
  Terminological word building and word-derivation, neologism formation by affixation and conversion. 2.Restricted use of finite verb forms, impersonal constructions. 3.\"The author\'s we\" instead of“I”. 2.Syntactical features