От чего зависит величина деформации свариваемого металла


Билеты экзамена для проверки знаний специалистов сварочного производства 1 уровень

БИЛЕТ 2

ВОПРОС 1. Какое положение электрода при сварке приводит к увеличению глубины провара при РДС?

1. Сварка «углом вперед».

2. Сварка «углом назад».

3. Сварка вертикальным электродом.

ВОПРОС 2. Зависит ли напряжение дуги от сварочного тока при использовании источников питания с падающей характеристикой.

1. Зависит.

2. Не зависит.

3. Зависит при малых и больших величинах сварочного тока.

ВОПРОС 3. К какому классу сталей относятся сварочные проволоки Св-12Х11НМФ, Св-10Х17Т, Св-06Х19Н9Т?

1. Низколегированному.

2. Легированному.

3. Высоколегированному

ВОПРОС 4. Какой из перечисленных факторов в большей степени влияет на ширину шва при РДС?

1. Поперечные колебания электрода.

2. Напряжение на дуге.

3. Величина сварочного тока.

ВОПРОС 5. С какой целью один из концов электрода не имеет покрытия?

1. Для обеспечения подвода тока к электроду.

2. С целью экономии покрытия.

3. Для определения марки электрода.

ВОПРОС 6. Какие должны быть род и полярность тока при сварке соединений из углеродистых сталей электродами с основным покрытием?

1. Переменный ток.

2. Постоянный ток обратной полярности.

3. Постоянный ток прямой полярности.

ВОПРОС 7. Какие требования предъявляются к помещению для хранения сварочных материалов?

1. Сварочные материалы хранят в специально оборудованном помещении без ограничения температуры и влажности воздуха.

2. Сварочные материалы хранят в специально оборудованном помещении при положительной температуре воздуха.

3. Сварочные материалы хранят в специально оборудованном помещении при температуре не ниже 15 0С и относительной влажности воздуха не более 50%.

ВОПРОС 8. Для сварки какой группы сталей применяют электроды типов Э50, Э50А, Э42А, Э55?

1. Для сварки конструкционных сталей повышенной и высокой прочности.

2. Для сварки углеродистых сталей.

3. Для сварки высоколегированных сталей.

ВОПРОС 9. Для чего нужна спецодежда сварщику?

1. Для защиты сварщика от выделяющихся вредных аэрозолей.

2. Для защиты сварщика от поражения электрическим током.

3. Для защиты сварщика от тепловых, световых, механических и других воздействий сварочного процесса.

ВОПРОС 10. Как изменяется сила сварочного тока увеличением длины дуги при ручной дуговой сварки штучными электродами?

1. Увеличение длины дуги ведет к уменьшению силы тока.

2. Увеличение длины дуги ведет к увеличению на силы сварочного тока.

3. Величина сварочного тока остается неизменной.

ВОПРОС 11. Чем регламентируется режим прокалки электродов?

1. Производственным опытом сварщика.

2. Техническим паспортом на сварочные материалы.

3. Рекомендациями надзорных органов.

ВОПРОС 12. С какой целью производят прокалку электродов?

1. Для удаления серы и фосфора.

2. Для повышения прочности электродного покрытия.

3. Для удаления влаги из покрытия электродов.

ВОПРОС 13. Какие стали относятся к углеродистым сталям?

1. Сталь Ст3сп5, Сталь 10, Сталь 15, Сталь 20Л, Сталь 20К, Сталь 22К.

2. 45Х25Н20.

3. 08Х14МФ, 1Х12В2МФ, 25Х30Н.

ВОПРОС 14. Что обозначает буква и следующая за ней цифр в маркировке сталей и сплавов?

1. Клейма завода-изготовителя.

2. Обозначения номера плавки и партии металла.

3. Условное обозначение легирующего элемента в стали и его содержание в процентах.

ВОПРОС 15. Какие стали относятся к группе удовлетворительно сваривающихся?

1. С содержанием углерода 0,25-0,35 %.

2. С содержанием серы и фосфора до 0,05 %.

3. С содержанием кремния и марганца до 0,5 %.

ВОПРОС 16. Какие из перечисленных ниже нарушений технологии могут привести к пористости швов?

1. Плохая зачистка кромок перед сваркой от ржавчины, следов смазки.

2. Большая сила тока при сварке.

3. Малый зазор в стыке.

ВОПРОС 17. От чего в большей степени зависит величина деформации свариваемого металла?

1. От склонности стали к закалке.

2. От неравномерности нагрева.

3. От марки электрода, которым производят сварку.

ВОПРОС 18. Укажите величину зазора между свариваемыми кромками листовых элементов толщиной до 5 мм по ГОСТ 5264-80?

1. 1 — 2 мм.

2. 3 — 4 мм.

3. 5 — 6 мм.

ВОПРОС 19. В какой цвет рекомендуется окрашивать стены и оборудование цехов сварки?

1. Красный, оранжевый.

2. Белый.

3. Серый (стальной) цвет с матовым оттенком.

ВОПРОС 20. Укажите условные обозначения сварных соединений?

1. С — стыковое, У — угловое, Т — тавровое, Н — нахлесточное; буква и цифра, следующая за ней – условное обозначение сварного соединения.

2. С — стыковое, У — угловое, Н — нахлесточное, Т — точечная сварка; цифры после букв указывают метод и способ сварки.

3. С — стыковое, У — угловое, Т — тавровое, П — потолочный шов; цифры после букв указывают методы и объем контроля.

Для перехода на следующую страницу, воспользуйтесь постраничной навигацией ниже

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Механические свойства имеют первостепенное значение в более крупных промышленных применениях металлов, поэтому они требуют большого внимания при их изучении.

Прочность. - Прочность материала - это свойство сопротивления внешним нагрузкам или напряжениям без повреждения конструкции. Термин «предел прочности » относится к удельному напряжению (фунты на квадратный дюйм), развиваемому в материале в результате максимальной медленно прикладываемой нагрузки, которой материал может выдержать без разрушения при испытании на растяжение.Испытание на растяжение чаще всего применяется к металлам, потому что оно говорит об их свойствах гораздо больше, чем любое другое отдельное испытание. В металлургии о разрушении часто говорят как об отказе, разрыве или разрушении; Разрыв металла - это название, данное поверхности, на которой произошел разрыв.

Прочность металлов и сплавов зависит от двух факторов, а именно, прочности кристаллов, из которых они состоят, и прочности сцепления между этими кристаллами.Самое сильное известное вещество - это вольфрамовая проволока электрических ламп накаливания. Чистое железо непрочно, но когда сталь легирована углеродом для получения стали, она может быть прочнее любого из чистых металлов, кроме вольфрама.

Напряжение и деформация. - Напряжение - это сила внутри тела, которая сопротивляется деформации из-за приложенной извне нагрузки. Если эта нагрузка действует на поверхность единичной площади, это называется единичной силой, а сопротивление ей - единиц. Таким образом, количественно напряжение - это сила на единицу площади; на европейском континенте он выражается в килограммах на квадратный миллиметр, в Соединенных Штатах - фунтах на квадратный дюйм, а в Англии обычно используются длинные тонны на квадратный дюйм.

Когда внешняя сила действует на эластичный материал, материал деформируется, и деформация пропорциональна нагрузке. Это искажение или деформация составляет деформаций, и единичная деформация измеряется в Соединенных Штатах и ​​в Англии в дюймах на дюйм, тогда как в Европе она измеряется в сантиметрах на сантиметр. Единичная деформация - это отношение расстояний или длин.

Эластичность. - Любой материал, подверженный внешней нагрузке, деформирован или деформирован.Упруго напряженные материалы возвращаются к своим первоначальным размерам при снятии нагрузки, если она не слишком велика. Такое искажение или деформация пропорциональна величине нагрузки до определенной точки, но когда нагрузка слишком велика, материал постоянно деформируется, а при дальнейшем увеличении нагрузки до определенной точки материал разрушается. Свойство восстановления исходных размеров после снятия внешней нагрузки известно как эластичность .

Модуль упругости. - В пределах эластичности отношение напряжения к деформации известно как модуль упругости (т.е. мера упругости).

Модуль упругости выражает жесткость материала. Для стали и большинства металлов это постоянное свойство, на которое мало влияет термическая обработка, горячая или холодная обработка или фактический предел прочности металла. Их модули упругости показывают, что когда стержни из стали и алюминия одинакового размера подвергаются одинаковой нагрузке, возникающая в результате упругая деформация в алюминии будет почти в три раза больше, чем в стальном стержне.



Пропорциональный предел упругости. - Металлы обычно не эластичны во всем диапазоне нагрузок. Предел пропорциональности напряжения к деформации известен как предел пропорциональности . Предел упругости - это максимальное удельное напряжение, которое испытываемый образец будет выдерживать и все еще возвращаться к своим исходным размерам после снятия нагрузки. Предел пропорциональности и предел упругости в металлах очень близки друг к другу, настолько, что их часто путают, и теперь принято объединять их в один термин «Предел пропорциональной упругости». Это важное свойство, напряжение, которое нельзя превышать при проектировании.

Природа эластичности. - Эластичность металлического вещества является функцией сопротивления его атомов разделению, сжатию или вращению друг относительно друга и, таким образом, является фундаментальным свойством материала. Итак, эластичность демонстрируется как функция атомных сил. Это объясняет, почему модуль упругости прочной и хрупкой термически обработанной легированной стали точно такой же, как у сравнительно слабой и вязкой отожженной стали.

Предел текучести. - Это точка на кривой "напряжение-деформация", в которой напряжение выравнивается или фактически уменьшается при продолжении деформации. Этот термин строго применим только к малоуглеродистым сталям, так как характеристика, которая его определяет, не встречается в других металлах, легированных сталях или даже холоднодеформированных или нормализованных низкоуглеродистых сталях.

Максимальная сила. - Наибольшая нагрузка, которую выдерживает образец, деленная на исходную площадь поперечного сечения, называется пределом прочности на разрыв или пределом прочности детали.

Пластичность. - Пластичность - это способность металла постоянно деформироваться при растяжении без разрушения. В частности, этот термин обозначает емкость, которую нужно тянуть от проволоки большего диаметра к меньшему. Такая операция, очевидно, включает в себя как удлинение, так и уменьшение площади, и значения этих двух характеристик металла, определенные при испытании на растяжение, обычно принимаются в качестве меры пластичности металла.

Прочность. - Вязкость определяется как свойство поглощения значительной энергии до разрушения. Это мера общей способности материала поглощать энергию, включая энергию как упругой, так и пластической деформации при постепенно прикладываемой нагрузке. Одним из самых распространенных тестов на ударную вязкость является «испытание на удар», в котором измеряется энергия, поглощенная при разрушении образца при внезапном ударе.

Природа прочности. - Прочность металла определяется степенью скольжения, которое может происходить внутри кристаллов, не приводя к разрушению металла.Возможно, это результат попеременного проскальзывания и расклинивания каждой клиновидной кристаллографической плоскости, удерживаемой до приложения большего напряжения. Хрупкий металл или сплав либо не перестанет скользить после достижения упругой деформации, либо остановится только на короткое время перед разрушением. Очевидно, что последовательная остановка и проскальзывание вызовут деформацию; поэтому вязкие металлы и сплавы часто являются наиболее пластичными и пластичными.

Иногда кристаллы металла могут быть прочными, но границы кристаллов могут содержать примеси, так что наименьшая деформация кристаллической массы может вызвать растрескивание через хрупкий материал границ зерен.Это справедливо для стали, содержащей значительное количество фосфора, и меди, содержащей висмут.

Ковкость. - Ковкость - это свойство металла, которое допускает остаточную деформацию при сжатии без разрушения. В частности, это означает способность раскатывать или забивать тонкие листы. Свойство пластичности похоже, но не то же самое, что и пластичность, и разные металлы не обладают этими двумя свойствами в одинаковой степени: хотя свинец и олово относительно высоки в порядке пластичности, им не хватает необходимой прочности на разрыв. быть втянутым в тонкую проволоку.Большинство металлов обладают повышенной ковкостью и пластичностью при более высоких температурах. Например, железо и никель очень пластичны при ярко-красном огне (1000 ° C).

Хрупкость. - Хрупкость подразумевает внезапный отказ. Это свойство ломаться без предупреждения, то есть без видимой остаточной деформации. Это противоположность ударной вязкости в том смысле, что хрупкое тело имеет небольшое сопротивление разрыву после достижения предела упругости. Хрупкость противоположна пластичности в том смысле, что она предполагает разрыв без значительной деформации.Часто твердые металлы хрупкие, но эти термины не следует путать или использовать как синонимы.

Усталостный отказ. - Если металл подвергается частым повторяющимся нагрузкам, он в конечном итоге разорвется и выйдет из строя.

Чередование стресса приведет к неудаче быстрее, чем повторение стресса. Под «чередованием напряжений» подразумевается попеременное растяжение и сжатие в любом волокне. Разрушение металлов и сплавов при повторяющихся или переменных напряжениях, слишком малых, чтобы вызвать даже остаточную деформацию при статическом применении, называется усталостным разрушением .

Коррозионная усталость. - Если элемент подвергается также воздействию коррозионных агентов, таких как влажная атмосфера или масло, не очищенное от кислоты, напряжение, необходимое для выхода из строя, намного ниже. Самые прочные стали не выдерживают усталости и коррозии при удельном напряжении волокна не более 24000 фунтов на квадратный дюйм, даже если их предел прочности может указывать на то, что они могут выдерживать гораздо более высокое напряжение. Интересно отметить, что удельное напряжение чрезвычайно прочной термически обработанной легированной стали, подверженной коррозионной усталости, будет не больше, чем у относительно слабой конструкционной стали.Очевидна важность защиты поверхностей усталостных элементов от коррозии с помощью цинкования, гальванизации и т. Д., Если и когда это возможно.

Твердость. - Качество твердости является сложным, и подробное исследование показало, что оно представляет собой комбинацию ряда физических и механических свойств. Его чаще определяют в терминах метода, используемого для его измерения, и обычно означает сопротивление вещества вдавливанию. Твердость также может быть определена с точки зрения устойчивости к царапинам и, таким образом, связана с износостойкостью.Термин твердость иногда используется для обозначения жесткости или состояния деформируемых изделий, поскольку твердость металла при вдавливании тесно связана с его пределом прочности при растяжении.

В инженерной практике сопротивление металла проникновению твердого инструмента для вдавливания обычно принимается как определяющее свойство твердости. Был разработан ряд стандартизированных испытательных машин и пенетраторов, наиболее распространенными из которых являются машины Бринелля, Роквелла и Виккерса.

В испытании Бринелля шарик из закаленной стали диаметром 10 мм вдавливается в поверхность испытываемого материала под нагрузкой 500 или 3000 кг и измеряется площадь вдавливания.Затем твердость по Бринеллю выражается как отношение приложенной нагрузки к площади слепка.

В тестах Роквелла используется несколько различных масштабов тестирования с использованием различных пенетраторов и нагрузок. Наиболее часто используемые шкалы - это шкала «C», в которой используется алмазный конусный пенетратор при основной нагрузке 150 кг, и шкала «B», в которой используется закаленный стальной шар диаметром 1/16 дюйма при основной нагрузке 100 кг. кг. В этом испытании в качестве меры твердости принимается разница глубины проникновения между глубиной проникновения малой нагрузки в 10 кг и приложенной основной нагрузкой.

В тесте Виккерса используется квадратный индентор в виде ромбовидной пирамиды, который может быть нагружен от 1 до 120 кг. Как и в тесте Бринелля, твердость выражается через приложенную нагрузку, деленную на площадь поверхности пирамидального отпечатка.

Тест Бринелля обычно используется только для довольно толстых срезов, таких как прутки и поковки, в то время как тест Роквелла обычно используется как для толстых, так и для тонких срезов, таких как полосы и трубки. Поверхностный Роквелл можно использовать для деталей толщиной до 0.010 дюймов. Тестер Виккерса чаще всего используется как лабораторный прибор для очень точных измерений твердости, а не как инструмент производственного контроля.

Склероскоп Шора измеряет упругость, а не твердость, хотя они взаимосвязаны. Склероскоп измеряет отскок падающего молотка от испытательной поверхности, и число твердости выражается как высота отскока в терминах максимального отскока от полностью закаленной высокоуглеродистой стали.

Природа твердости и мягкости. - Сопротивление металла проникновению другим телом, очевидно, частично зависит от силы сопротивления его межатомных связей. На это указывает почти точная параллель порядка твердости металлов и их модулей упругости. Единственное известное исключение - это соотношение магния и алюминия. Магний поцарапает алюминий, хотя его модуль упругости и средняя прочность межатомных связей меньше.


Дата: 24.12.2015; просмотр: 1231


.

Неразрушающий контроль сварных швов

Азбука неразрушающего контроля сварных швов
Перепечатано с разрешения журнала Welding Journal


Понимание преимуществ и недостатков каждой формы неразрушающего контроля может помочь вам выбрать лучший метод для вашего приложения.

Философия, которой часто руководствуются при изготовлении сварных узлов и конструкций, заключается в «обеспечении качества сварки». Однако термин «качество сварного шва» относителен. Приложение определяет, что хорошо, а что плохо.Как правило, любой сварной шов имеет хорошее качество, если он соответствует требованиям к внешнему виду и будет бесконечно долго выполнять свою работу, для которой он предназначен. Первым шагом в обеспечении качества сварки является определение степени, требуемой для применения. Стандарт должен быть установлен на основе требований к услуге.

Стандарты, разработанные для обеспечения качества сварки, могут отличаться от работы к работе, но использование соответствующих методов сварки может обеспечить уверенность в том, что применимые стандарты соблюдаются.Каким бы ни был стандарт качества, следует проверять все сварные швы, даже если проверка не включает ничего, кроме того, что сварщик следит за своей работой после каждого прохода. Красивый внешний вид поверхности сварного шва часто считается показателем высокого качества сварки. Однако внешний вид сам по себе не гарантирует хорошего качества изготовления или внутреннего качества.

Методы контроля неразрушающим контролем (NDE) позволяют проверять соответствие стандартам на постоянной основе, исследуя поверхность и подповерхность сварного шва и окружающий основной материал.Для проверки готовых сварных швов обычно используются пять основных методов: визуальный, проникающий, магнитопорошковый, ультразвуковой и радиографический (рентгеновский). Растущее использование компьютеризации с некоторыми методами обеспечивает дополнительное улучшение изображения и позволяет просматривать в реальном или близком к реальному времени, проводить сравнительные проверки и архивировать. Обзор каждого метода поможет решить, какой процесс или комбинацию процессов использовать для конкретной работы и выполнить исследование наиболее эффективно.


Визуальный осмотр (VT)
Визуальный осмотр часто является наиболее экономичным методом, но он должен проводиться до, во время и после сварки.Многие стандарты требуют его использования перед другими методами, потому что нет смысла подвергать явно плохой сварной шов сложным методам контроля. В стандарте ANSI / AWS D1.1 «Правила сварки конструкций - сталь» говорится: «Сварные швы, подлежащие неразрушающему контролю, должны быть признаны приемлемыми при визуальном осмотре». Визуальный осмотр требует небольшого оборудования. Помимо хорошего зрения и достаточного освещения, все, что требуется, - это карманная линейка, измеритель размера сварного шва, увеличительное стекло и, возможно, прямая кромка и угольник для проверки прямолинейности, совмещения и перпендикулярности.

Перед зажиганием первой сварочной дуги необходимо проверить материалы, чтобы убедиться, что они соответствуют требованиям по качеству, типу, размеру, чистоте и отсутствию дефектов. Жир, краску, масло, оксидную пленку или тяжелую окалину следует удалить. Соединяемые детали следует проверить на плоскостность, прямолинейность и точность размеров. Таким же образом следует проверить выравнивание, сборку и подготовку стыков. Наконец, необходимо проверить переменные процесса и процедуры, включая размер и тип электродов, настройки оборудования и условия для предварительного или последующего нагрева.Все эти меры предосторожности применяются независимо от используемого метода проверки.

Во время изготовления визуальный осмотр сварного шва и кратера на конце может выявить такие проблемы, как трещины, недостаточное проплавление, а также газовые или шлаковые включения. Среди дефектов сварного шва, которые можно определить визуально, - трещины, поверхностные включения шлака, поверхностная пористость и подрез.

Для простых сварных швов проверка в начале каждой операции и периодически по мере выполнения работ может быть достаточной.Однако, если наносится более одного слоя металлического наполнителя, может быть желательно проверить каждый слой перед нанесением следующего. Корневой проход многопроходного соединения наиболее важен для прочности сварного шва. Он особенно подвержен растрескиванию и, поскольку он быстро затвердевает, может задерживать газ и шлак. При последующих проходах условия, вызванные формой сварного шва или изменениями в конфигурации соединения, могут вызвать дальнейшее растрескивание, а также подрезы и улавливание шлака. Затраты на ремонт можно свести к минимуму, если визуальный осмотр обнаружит эти недостатки до начала сварки.

Визуальный контроль на ранней стадии производства также может предотвратить недосварку и переварку. Сварные швы меньшего размера, чем указано в спецификации, недопустимы. Слишком большие бусины излишне увеличивают стоимость и могут вызвать деформацию из-за дополнительной усадки.

После сварки визуальный осмотр позволяет обнаружить различные дефекты поверхности, включая трещины, пористость и незаполненные кратеры, независимо от последующих процедур проверки. Можно оценить отклонения размеров, коробление и дефекты внешнего вида, а также характеристики размера сварного шва.

Перед проверкой поверхностных дефектов сварные швы необходимо очистить от шлака. Перед осмотром не следует проводить дробеструйную очистку, так как ударная обработка может закрыть мелкие трещины и сделать их невидимыми. Например, Кодекс по сварке конструкций AWS D1.1 не допускает упрочнение «корневого или поверхностного слоя сварного шва или основного металла по краям сварного шва».

Визуальный осмотр позволяет обнаружить только дефекты сварной поверхности. Спецификации или применимые нормы могут потребовать, чтобы внутренняя часть сварного шва и прилегающие металлические зоны также были исследованы.Неразрушающие исследования могут использоваться для определения наличия дефекта, но они не могут измерить его влияние на работоспособность продукта, если они не основаны на корреляции между дефектом и некоторыми характеристиками, влияющими на обслуживание. В противном случае разрушающие испытания - единственный надежный способ определить работоспособность сварного шва.


Радиографический контроль
Рентгенография (рентген) - один из наиболее важных, универсальных и широко распространенных методов неразрушающего контроля - Рис.1. Рентген используется для определения внутренней прочности сварных швов. Термин «качество рентгеновских лучей», широко используемый для обозначения высокого качества сварных швов, происходит от этого метода контроля.



Рентгенография основана на способности рентгеновских и гамма-лучей проходить через металл и другие материалы, непрозрачные для обычного света, и производить фотографические записи передаваемой лучистой энергии. Все материалы будут поглощать известное количество этой лучистой энергии, и, следовательно, рентгеновские лучи и гамма-лучи могут использоваться для выявления разрывов и включений внутри непрозрачного материала.Постоянная запись на пленку внутренних условий покажет основную информацию, на основе которой будет определяться прочность сварного шва.

Рентгеновские лучи производятся генераторами высокого напряжения. По мере увеличения высокого напряжения, подаваемого на рентгеновскую трубку, длина волны испускаемого рентгеновского излучения становится короче, обеспечивая большую проникающую способность. Гамма-лучи образуются при атомном распаде радиоизотопов. Радиоактивные изотопы, наиболее широко используемые в промышленной радиографии, - это кобальт 60 и иридий 192.Гамма-лучи, испускаемые этими изотопами, похожи на рентгеновские лучи, за исключением того, что их длины волн обычно короче. Это позволяет им проникать на большую глубину, чем рентгеновские лучи той же мощности, однако время экспозиции значительно больше из-за большей интенсивности.

Когда рентгеновские лучи или гамма-лучи направляются на участок сварной конструкции, не все излучение проходит через металл. Различные материалы, в зависимости от их плотности, толщины и атомного номера, будут поглощать лучистую энергию разной длины.

Степень, в которой различные материалы поглощают эти лучи, определяет интенсивность лучей, проникающих через материал. Когда регистрируются вариации этих лучей, становится доступным средство заглянуть внутрь материала. Изображение на проявленной светочувствительной пленке называется рентгенограммой. Более толстые участки образца или материала с более высокой плотностью (включения вольфрама) будут поглощать больше излучения, а соответствующие им участки на рентгенограмме будут светлее - Рис. 2.

В магазине или в полевых условиях надежность и интерпретирующая ценность рентгенографических изображений зависят от их резкости и контрастности.Способность наблюдателя обнаружить дефект зависит от резкости его изображения и его контраста с фоном. Чтобы быть уверенным, что рентгеновское облучение дает приемлемые результаты, на деталь помещают датчик, известный как индикатор качества изображения (IQI), чтобы его изображение было воспроизведено на рентгенограмме.

IQI, используемые для определения качества рентгенографии, также называются пенетраметрами. Стандартный дырочный пенетраметр представляет собой прямоугольный кусок металла с тремя просверленными отверстиями заданного диаметра.Толщина куска металла - это процент от толщины исследуемого образца. Диаметр каждого отверстия разный и кратен толщине пенетраметра. Пенетраметры проволочного типа также широко используются, особенно за пределами США. Они состоят из нескольких отрезков проволоки разного диаметра. Чувствительность определяется наименьшим диаметром проволоки, который хорошо виден на рентгенограмме.

Пенетраметр не является индикатором или прибором для измерения размера несплошности или минимального обнаруживаемого размера дефекта.Это показатель качества рентгенографической техники.

Рентгенологические изображения не всегда легко интерпретировать. Следы и полосы от обращения с пленкой, туман и пятна, вызванные ошибками проявления, могут затруднить выявление дефектов. Такие пленочные артефакты могут маскировать несплошности сварного шва.

Дефекты поверхности будут видны на пленке и должны быть распознаны. Поскольку угол экспонирования также влияет на рентгенограмму, анализ угловых швов этим методом затруднен или невозможен.Поскольку рентгеновский снимок сжимает все дефекты, возникающие по всей толщине сварного шва, в одну плоскость, он имеет тенденцию создавать преувеличенное впечатление о дефектах рассеянного типа, таких как пористость или включения.

Рентгеновское изображение внутренней части сварного шва можно просматривать на флуоресцентном экране, а также на проявленной пленке. Это позволяет проверять детали быстрее и с меньшими затратами, но качество изображения хуже. Компьютеризация позволила преодолеть многие недостатки рентгенографической визуализации за счет соединения флуоресцентного экрана с видеокамерой.Вместо того, чтобы ждать проявления пленки, изображения можно просматривать в режиме реального времени. Это может улучшить качество и снизить затраты на производственные операции, такие как сварка труб, где проблему можно быстро выявить и устранить.

Оцифровывая изображение и загружая его в компьютер, изображение может быть улучшено и проанализировано до невиданной ранее степени. Можно наложить несколько изображений. Значения пикселей можно отрегулировать, чтобы изменить оттенки и контраст, выявив мелкие дефекты и неоднородности, которые не проявятся на пленке.Цвета могут быть назначены различным оттенкам серого, чтобы еще больше улучшить изображение и выделить недостатки. Процесс оцифровки изображения, снятого с флуоресцентного экрана, - когда компьютер обрабатывает изображения и передает его на монитор для просмотра - занимает всего несколько секунд. Однако из-за временной задержки мы больше не можем рассматривать это «реальное время». Это называется «радиоскопические снимки».

Существующие пленки можно оцифровать для достижения тех же результатов и улучшения процесса анализа.Еще одним преимуществом является возможность архивировать изображения на лазерных оптических дисках, которые занимают гораздо меньше места, чем хранилища старых пленок, и при необходимости их гораздо легче вызвать.

Промышленная радиография, таким образом, представляет собой метод контроля, использующий рентгеновские лучи и гамма-лучи в качестве проникающей среды и уплотненную пленку в качестве носителя записи для получения фотографической записи внутреннего качества. Обычно дефекты сварных швов состоят либо из пустот в самом металле шва, либо из включений, плотность которых отличается от плотности окружающего металла шва.

Радиографическое оборудование излучает чрезмерное количество излучения, которое может быть вредным для тканей тела, поэтому необходимо строго соблюдать все меры безопасности. Для достижения удовлетворительных результатов необходимо тщательно выполнять все инструкции. Только персонал, обученный радиационной безопасности и квалифицированный как промышленный рентгенолог, должен иметь право проводить радиографические исследования.


Контроль магнитных частиц (MT)
Контроль магнитных частиц - это метод обнаружения и определения несплошностей в магнитных материалах.Он отлично подходит для обнаружения поверхностных дефектов в сварных швах, включая неоднородности, которые слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом, и те, которые находятся немного под поверхностью.

Этот метод может использоваться для проверки кромок листа перед сваркой, в процессе проверки каждого сварного прохода или слоя, оценки после сварки и для проверки ремонта
- Рис. 3.

Это хороший метод для обнаружения поверхностных трещин любого размера как в сварном шве, так и в прилегающем основном металле, подповерхностных трещинах, неполном плавлении, поднутрении и недостаточном проплавлении сварного шва, а также дефектов на отремонтированных краях основного металла.Хотя испытание с помощью магнитных частиц не должно заменять рентгенографию или ультразвуковое исследование для оценки геологической среды, оно может иметь преимущество перед их методами при обнаружении плотных трещин и неоднородностей поверхности.

При использовании этого метода зонды обычно размещаются с каждой стороны проверяемой области, и между ними пропускается большая сила тока через рабочее место. Магнитный поток создается перпендикулярно потоку тока - рис. 3. Когда эти силовые линии встречаются с разрывом, например продольной трещиной, они отклоняются и просачиваются через поверхность, создавая магнитные полюса или точки притяжения.Магнитный порошок, напыленный на поверхность, будет цепляться за зону утечки сильнее, чем где-либо еще, образуя признак неоднородности.

Для проявления этого признака неоднородность должна быть расположена под углом к ​​магнитным силовым линиям. Таким образом, при продольном пропускании тока через заготовку будут видны только продольные дефекты. Помещение заготовки внутрь соленоидной катушки создаст продольные силовые линии (рис. 3), которые сделают поперечные и угловые трещины видимыми при нанесении магнитного порошка.

Хотя метод магнитных частиц намного проще в использовании, чем радиографический, он ограничен использованием ферромагнитных материалов и не может использоваться с аустенитными сталями. Соединение между основным металлом и сварным швом с различными магнитными характеристиками приведет к возникновению магнитных неоднородностей, которые могут быть ошибочно интерпретированы как ненадежные. С другой стороны, истинный дефект может быть скрыт порошком, цепляющимся за безвредный магнитный разрыв. Чувствительность снижается с увеличением размера дефекта, а также с круглыми трещинами, такими как газовые карманы.Он лучше всего подходит для удлиненных форм, таких как трещины, и ограничивается дефектами поверхности и некоторыми внутренними дефектами, в основном на более тонких материалах.

Поскольку поле должно быть достаточно искажено, чтобы создать внешнюю утечку, необходимую для выявления дефектов, мелкие удлиненные неоднородности, такие как микротрещины, швы или включения, параллельные магнитному полю, не будут обнаружены. Их можно развить, изменив направление поля, и рекомендуется применять поле с двух направлений, предпочтительно под прямым углом друг к другу.

Магнитные порошки можно наносить сухим или влажным способом. Метод сухого порошка популярен для проверки тяжелых сварных деталей, тогда как мокрый метод часто используется для проверки компонентов самолетов. Сухой порошок равномерно рассыпается по поверхности с помощью краскопульта, мешка для пыли или распылителя. Мелкодисперсные магнитные частицы имеют покрытие для увеличения их подвижности и доступны в сером, черном и красном цветах для улучшения видимости. В мокром методе очень мелкие красные или черные частицы взвешиваются в воде или легком нефтяном дистилляте.Его можно растекать или распылять, либо деталь можно окунуть в жидкость. Влажный метод более чувствителен, чем сухой, поскольку он позволяет использовать более мелкие частицы, которые могут обнаруживать очень мелкие дефекты. Флуоресцентные порошки могут использоваться для повышения чувствительности и особенно полезны для обнаружения несплошностей в углах, шпоночных пазах, шлицах и глубоких отверстиях.


Инспекция проникающей жидкостью (PT)
Трещины и проколы на поверхности, которые не видны невооруженным глазом, могут быть обнаружены при помощи проникающей инспекции.Он широко используется для обнаружения утечек в сварных швах и может применяться с аустентными сталями и цветными металлами, где магнитопорошковый контроль был бы бесполезен.

Жидкостный проникающий контроль часто называют продолжением метода визуального контроля. Многие стандарты, такие как AWS D.1. Кодекс гласит, что «сварные швы, подлежащие испытанию на проникновение жидкости, должны оцениваться на основе требований к визуальному контролю».

Используются два типа проникающих жидкостей - флуоресцентные и видимые красители.При флуоресцентном проникающем контроле на поверхность исследуемой детали наносится сильно флуоресцентная жидкость с хорошими проникающими свойствами. Капиллярное действие втягивает жидкость в отверстия на поверхности, а затем удаляется излишек. «Проявитель» используется для нанесения пенетранта на поверхность, и полученная индикация просматривается в ультрафиолетовом (черном) свете. Высокий контраст между флуоресцентным материалом и объектом позволяет обнаруживать мельчайшие следы пенетранта, указывающие на дефекты поверхности.

Проверка пенетранта красителя аналогична, за исключением того, что используются ярко окрашенные красители, видимые при обычном освещении - рис. 4. Обычно с пенетрантами красителя используется белый проявитель, который создает резко контрастирующий фон с ярким цветом красителя. Это обеспечивает большую портативность, устраняя необходимость в ультрафиолетовом свете.

Проверяемая деталь должна быть чистой и сухой, потому что любые посторонние предметы могут закрыть трещины или отверстия и исключить проникновение пенетранта. Пенетранты можно наносить окунанием, распылением или кистью, но должно быть достаточно времени, чтобы жидкость полностью впиталась в неровности.Это может занять час или больше при очень сложной работе.

Жидкостный проникающий контроль широко используется для обнаружения утечек. Распространенной процедурой является нанесение флуоресцентного материала на одну сторону сустава, ожидание достаточного времени для возникновения капиллярного эффекта, а затем просмотр другой стороны в ультрафиолетовом свете. В тонкостенных резервуарах этот метод позволяет выявить утечки, которые обычно не обнаруживаются при обычном воздушном испытании с давлением 5–20 фунтов / дюйм2. Однако, когда толщина стенки превышает ± дюйм, чувствительность испытания на герметичность снижается.


Ультразвуковой контроль (UT)
Ультразвуковой контроль - это метод обнаружения неоднородностей путем направления высокочастотного звукового луча через опорную плиту и сварки по предсказуемой траектории. Когда траектория пластинки звукового луча наталкивается на разрыв в непрерывности материала, часть звука отражается обратно. Звук улавливается инструментом, усиливается и отображается в виде вертикального транса на видеоэкране - Рис. 5.


С помощью ультразвукового контроля можно обнаружить, локализовать и измерить как поверхностные, так и подземные детекторы в металлах, включая дефекты, слишком малые для обнаружения другими методами.

Ультразвуковой блок содержит кристалл кварца или другого пьезоэлектрического материала, заключенный в датчик или зонд. При приложении напряжения кристалл быстро вибрирует. Когда ультразвуковой преобразователь прижимается к проверяемому металлу, он передает механические колебания той же частоты, что и кристалл, через соединительный материал в основной металл и сварной шов. Эти колебательные волны распространяются через материал, пока не достигнут разрыв или изменение плотности.В этих точках часть вибрационной энергии отражается обратно. Поскольку ток, вызывающий вибрацию, отключается и включается с частотой 60-1000 раз в секунду, кристалл кварца периодически действует как приемник, улавливающий отраженные колебания. Они вызывают давление на кристалл и генерируют электрический ток. Подаваемый на видеоэкран, этот ток вызывает вертикальные отклонения на горизонтальной базовой линии. Полученный узор на лицевой стороне трубки представляет отраженный сигнал и разрыв.Компактное портативное ультразвуковое оборудование доступно для полевого осмотра и обычно используется при мостовых и строительных работах.

Ультразвуковой контроль менее пригоден, чем другие методы неразрушающего контроля для определения пористости в сварных швах, поскольку круглые газовые поры реагируют на ультразвуковые испытания как серию одноточечных отражателей. Это приводит к низкоамплитудным характеристикам, которые легко спутать с «базовым шумом», присущим параметрам тестирования. Однако это предпочтительный метод испытаний для обнаружения несплошностей и расслоений более простого типа.

Переносное ультразвуковое оборудование доступно с цифровым управлением и микропроцессорным управлением. Эти инструменты могут иметь встроенную память и обеспечивать распечатку бумажных копий или видеонаблюдение и запись. Они могут быть связаны с компьютерами, что позволяет проводить дальнейший анализ, документирование и архивирование, как и радиографические данные. Ультразвуковое исследование требует квалифицированной интерпретации высококвалифицированного и хорошо обученного персонала.


Выбор контроля качества
Хорошая программа проверки неразрушающего контроля должна учитывать ограничения, присущие каждому процессу.Например, и рентгенография, и ультразвук имеют разные факторы ориентации, которые могут определять выбор того, какой процесс использовать для конкретной работы. Их сильные и слабые стороны дополняют друг друга. В то время как рентгенография не может надежно обнаружить дефекты, похожие на ламинацию, ультразвук в этом лучше. С другой стороны, ультразвук плохо подходит для обнаружения рассеянной пористости, в то время как рентгенография очень хороша.

Какие бы методы контроля не использовались, уделение внимания «пяти принципам» качества сварного шва поможет свести последующий контроль к рутинной проверке.Затем правильное использование методов неразрушающего контроля будет служить проверкой, чтобы поддерживать соответствие переменных и качество сварки в пределах стандартов.


Пять P:
1. Выбор процесса - t Процесс должен подходить для работы.
2. Подготовка - t Конфигурация соединения должна быть правильной и совместимой с процессом сварки.
3. Процедуры - Процедуры должны быть подробно описаны и строго соблюдаться во время сварки.
4. Предварительное испытание - Для доказательства того, что процесс и процедуры обеспечивают требуемый стандарт качества, следует использовать макеты в масштабе или смоделированные образцы.
5. Персонал - q квалифицированных человека должны быть назначены на работу.

.

Математическое моделирование процесса сварки трением с перемешиванием для прогнозирования прочности соединения двух разнородных алюминиевых сплавов с использованием экспериментальных данных и генетического программирования

Сварка трением с перемешиванием (FSW) - самый популярный и эффективный метод соединения твердотельных элементов для аналогичных, а также разнородные металлы и сплавы. Он в основном используется в аэрокосмической, железнодорожной, автомобильной и морской промышленности. Многие исследователи в настоящее время работают с разными точками зрения на этот процесс FSW для различных комбинаций материалов.Общие входные параметры процесса - это толщина листа, осевая нагрузка, скорость вращения, скорость сварки и угол наклона. Выходными параметрами являются твердость соединения,% относительного удлинения, а также предел прочности при ударе и текучести. Генетическое программирование (GP) - это относительно новый метод эволюционных вычислений, главное преимущество которого заключается в оценке эффективных математических моделей или уравнений для прогнозирования без каких-либо предварительных предположений относительно возможной формы функциональной взаимосвязи.В этом документе определяется и показано, как GP может быть применен к процессу FSW для получения точных соотношений между выходными и входными параметрами для получения обобщенной модели прогнозирования. Модель GP поможет инженерам в количественной оценке производительности FSW, а результаты этого исследования можно затем использовать для оценки будущих требований на основе исторических данных, чтобы обеспечить надежное решение. Полученные результаты по моделям GP показали хорошее согласие с экспериментальными и целевыми данными при средней ошибке прогноза 0.72%.

1. Введение

Некоторые металлы, такие как алюминий и его сплавы, известны как несвариваемые материалы с использованием традиционных методов сварки и не могут обеспечить достаточную прочность из-за пористости в зоне плавления. Однако недавние усовершенствования методологии сварки и исследования исследователей привели к разработке новой техники сварки, известной как сварка трением с перемешиванием (FSW) [1, 2]. В 1991 году Институт сварки в Великобритании изобрел технологию соединения в твердом состоянии, которая первоначально применялась к алюминиевым сплавам.Основная концепция FSW исключительно проста, в которой неотвлекаемый твердотельный термообработанный твердосплавный инструмент (со штифтом и буртиком) вводится в стыковые концы листов или пластин, которые необходимо соединить, и перемещается вдоль линии соединения с определенным вращением. скорость, скорость перемещения, осевое усилие и угол наклона. Этот процесс сварки обеспечивает получение качественной сварки [3]. Поскольку вращающийся инструмент контактирует с соединяемыми материалами, он нагревает соединение, что в дальнейшем приводит к пластической деформации соединения.Этот процесс относится к категории сварки в твердом состоянии, поскольку на стыке не образуется сварочная ванна; скорее вращательное движение инструмента передает материал для создания соединения. Различная геометрия инструмента приводит к развитию различных структур кристаллизации зерен, что в конечном итоге приводит к различной прочности сварного соединения в зависимости от типа геометрии [4, 5].

1.1. Обзор литературы

Соединение термообработанного алюминия с нетермообработанными алюминиевыми сплавами требует использования скорости вращения инструмента, скорости перемещения и угла наклона в качестве входных параметров и твердости, прочности на разрыв и предела текучести в качестве выходных параметров.Выходные параметры для разнородных металлов трудно достижимы из-за различных тепловых коэффициентов, химического состава основного металла и свойств термообработанного алюминия и нетермообработанного алюминиевого сплава [6]. Исследование оптимизированного влияния параметров сварки на алюминиевые пластины AA6082 толщиной 5 мм с помощью метода ANOVA основано на ортогональном массиве L8, показывающем, что скорость вращения инструмента, скорость сварки и врезания являются важными параметрами при определении прочности и относительного удлинения [7 , 8].

FSW - это процесс соединения в твердом состоянии, который подходит для соединения алюминиево-медных сплавов по сравнению с процессами сварки плавлением. Математическая модель с параметрами процесса и геометрией инструмента для прогнозирования таких характеристик, как предел текучести, предел прочности и пластичность сварных швов трением с перемешиванием алюминиевого сплава AA2014-T6 [6], сформулирована с использованием эмпирических соотношений. Оптимизация параметров процесса для достижения высокого предела прочности на разрыв для определения влияния параметров процесса соединения СТП для аналогичных алюминиевых сплавов h40 помогла разработать практический подход к определению оптимальных условий, ведущих к более высокому пределу прочности [9].

Значительная оптимальная поперечная подача достигается с помощью квадратного инструмента при обнаружении влияния параметров сварки на механические свойства, такие как твердость и предел прочности при осевом типе зоны сварного шва [10]. Было обнаружено, что метод ANOVA и метод Тагучи очень полезны в случае сплава AA6063 для погруженного состояния FSW для получения оптимальных условий сварки для максимальной прочности на твердость с параметрами процесса сварки, такими как скорость вращения, скорость сварки и профили стержней инструмента ( цилиндрические, резьбовые и конические) [4, 11–14].

Параметры геометрии инструмента (диаметр выступа и штифта, форма штифта и выступа, а также длина) сыграли решающую роль в тепловыделении и потоке материала при определении влияния параметров сварки на механическую прочность аналогичных или разнородных алюминиевых сплавов [15, 16 ]. Скорость вращения инструмента была наиболее влиятельным фактором при выборе оптимальных параметров процесса FSW разнородных алюминиевых сплавов (AA6262 и AA7075) с использованием реляционного анализа Грея характеристик множественного отклика, таких как прочность на разрыв (UTS) и твердость по Виккерсу (VHN) [17].

Модель методологии поверхности отклика (RSM) была разработана для исследования влияния геометрии уступа инструмента и зонда на Al FSW в отношении прочности сварного шва, площади поперечного сечения и размера зерна, чтобы определить, что подходит для характеристик FSW [ 5]. Анализ дисперсии данных показал, что скорость вращения и диаметр инструмента являются основными и второстепенными значимыми факторами соответственно. Аналогичным образом это видно при изучении влияния сварочных факторов на микроструктуру и механическую прочность неоднородных специально сваренных заготовок (сплавов Al 5083-h22 и 6061-T6) [18].Оптимизация параметров СТП была установлена ​​в различных условиях основного материала и микроструктуры сварного состояния по сравнению с послесварочными термообработанными микроструктурами, сваренными в отожженном состоянии и состоянии Т6 [19]. Также были расширены работы по СТП с использованием алюминиевых сплавов и влияния геометрии инструмента на микроструктуру, тип дефекта и механические свойства соединения. Для большего диаметра заплечика и штифта возникающие дефекты были меньше по сравнению с их меньшими размерами [20].Правильная настройка параметров сварки представлена ​​таким образом, что сварочная поверхность нагревается до пластического состояния в месте сварки. Функциональное поведение сварных деталей определяется пределом прочности на разрыв, металлургическими характеристиками, шероховатостью поверхности, твердостью сварного шва и микротвердостью. Проведены различные работы по параметрам сварки и профилю пальца инструмента для определения качества сварного шва под влиянием скорости вращения и перемещения на формирование зоны обработки трением с перемешиванием в пластинах из алюминиевого сплава АА 5083.Сварные образцы исследовали с помощью оптической микроскопии для определения различных зон соединения и выявления возможных дефектов [21].

1.2. Генетическое программирование

Генетическое программирование (GP) - это компьютеризированный процесс построения программ, тесно связанных с дарвиновским принципом естественного отбора для тщательного решения конкретных проблем, и рассматривается как расширение генетических / эволюционных алгоритмов, которое их эффективно использует. GP разрабатывает программу, которая прогнозирует фактический результат из файла экспериментальных данных входов и выходов [22, 23].Программное обеспечение GP Discipulus использует Java, C / C ++ и интерпретатор ассемблера [24] для написания программы, отображающей входные данные в выходные данные. В общем, GP в первую очередь генерирует значительное количество случайных компьютерных программ, каждая из которых выполняется и оценивается в соответствии с метрикой пригодности, определенной разработчиком. Лучшая программа для решения проблем выбирается в каждом поколении и порождает ее [25]. Спонтанно, если две компьютерные программы хоть немного полезны для решения проблемы, то некоторые из их частей, вероятно, имеют определенные достоинства.Комбинируя временно выбранные части эффективных программ, мы можем создавать новые компьютерные программы, которые могут быть еще лучше приспособлены к решению проблемы. После применения генетических методов к развитой текущей популяции (группе программ) популяция программ нового поколения вытесняет старые. Затем проводится оценка пригодности каждой из популяции компьютерных программ, и этот процесс повторяется на протяжении многих поколений. В результате этого процесса будут созданы популяции компьютерных программ, которые на протяжении многих поколений, как правило, демонстрируют возрастающую среднюю компетентность в работе с окружающей средой.

Лучшая особь, появившаяся в любом поколении серии (лучшая на данный момент особь), обозначается как результат, полученный в результате генетического программирования. Уровень оценивания компьютерных программ, которые производятся, является важной характеристикой GP. Таким образом, результаты GP по своей сути иерархичны.

Программное обеспечение Discipulus использует технологию автоматической индукции машинного кода для решения проблемы скорости машинного обучения, что позволяет пользователю выполнять большее количество прогонов для исследования взаимосвязей между входными и выходными данными и выявления неверных данных или выбросов, оценки времени и так далее [26].Сгенерированные модели предназначены для разработки математических моделей прогнозирования процессов. Следовательно, для настоящей работы выбран метод GP. Решения GP - это компьютерные программы, которые легко проверять, документировать, оценивать и тестировать. Решения GP помогают понять тип производной корреляции между входными и выходными данными, который ранее был неизвестен. GP одновременно изменяет структуру и константы решения [27].

Discipulus GP активно различает соответствующие входные данные и входные данные, не имеющие отношения к решению [28].Другими словами, Discipulus выполняет выбор входных переменных как побочный продукт своего алгоритма обучения. GP успешно используется для решения задач в огромном количестве областей, таких как системы, данные, прогнозирование временных рядов и экономическое моделирование, подгонка кривой, символьная регрессия, управление производственными процессами, финансовая торговля, оптимизация и планирование, а также биоинформатика [29].

Существует множество доступных методов, таких как линейная регрессия, статистическая и искусственная нейронная сеть, ANFIS с нечеткой логикой и методология поверхности отклика, для получения корреляций, но они показали ограниченную точность.Это исследование направлено на получение математической модели, показывающей эмпирические корреляции между входными и выходными данными для прогнозирования механических свойств совместной прочности СТП с использованием подхода генетического программирования, который может использоваться при прогнозировании с уровнем точности от 99,2 до 99,6%. Эта новая модель будет более простой, если исключить необходимость в больших вычислениях, связанных с любыми традиционными приложениями для уравнения состояния. Это также было бы очень полезно при разработке и изучении полученных корреляций без проведения экспериментов для проверки данных в будущем [30].

2. Материалы и методы

В данном исследовании были исследованы два разнородных алюминиевых сплава AA7075 и AA6061, имеющих разную толщину 3, 4 и 5 мм, химический состав которых указан в таблице 1. Выполняется конфигурация стыковой сварки на вертикально-фрезерном станке со специальным инструментом (цилиндрический конический профиль с диаметром штифта 6 мм, конус 10 °, длина штифта 1,8 мм, диаметр уступа 20 мм). Чтобы получить математическую модель, нам требуется огромное количество экспериментальных данных, для которых различные параметры процесса на разных уровнях, оказывающие большее влияние на механические свойства соединения, образованного FSW, взяты из литературы.Они являются осевая нагрузка, скорость вращения инструмента, сварки скорость, угол наклона, а толщина пластины и их уровни приведены в таблице 2. стыковой сваркой Образцы готовят с буровой установки, состоящей из MS опорной пластины для поддержки основного металла вдоль прокатки направление. Различные механические свойства AA6061 и AA7075, а именно твердость, удлинение, прочность на разрыв и ударная вязкость, указаны в Таблице 3. Сварка осуществляется путем попеременного размещения пластин на продвигающейся стороне и отступающей стороне и их прочного зажима для предотвращения стыка. поверхности не должны быть отделены от правильного перемешивания и смешивания материала и отделки за счет вращения и поступательного движения инструмента.Наклон инструмента в обратном направлении гарантирует, что заплечик инструмента удерживает перемешиваемый материал шпилькой с резьбой и эффективно перемещает материал от передней части шпильки к задней. Величина проникновения штифта на глубину и радиус заплечика инструмента, контактирующего с заготовкой, определяется длиной штифта. Критерии длины штифта полезны при выполнении сварных швов с внутренним каналом, поверхностной канавкой, чрезмерным заусенцев или местным утонением сварных пластин и т. Д.


Элементы Mg Mn Fe Si Cu Cr Zn Ti Al

Основной металл (AA6061) 0.8–1,2 0,0–0,15 0,0–0,70 0,4–0,8 0,15–0,40 0,05–0,35 0,0–0,25 0,15 Остаток
Основной металл (AA7075) 2,9 0,3 0,5 0,4 2 0,28 6,1 0,2 Остаток


Параметры процесса Символ Единица Уровень 1 Уровень 2 Уровень 3

Угол наклона (°) 3 4 - -
Осевая нагрузка (кН) 2 2.5 3
Скорость вращения инструмента (об / мин) 600 900 1200
Скорость сварки (мм / сек) 70 90 115
Толщина листа (мм) 3 4 5


Параметры Присвоенное значение

Размер популяции () 600

Количество поколений 1000

Максимальная глубина дерева 6

Максимальное поколение 60

Функциональный набор Умножение (×), плюс (+), минус (-), деление (/)

Набор клемм Угол наклона , осевая нагрузка, скорость вращения инструмента, скорость сварки, толщина листа, предел прочности, удлинение и ударная вязкость.

Количество прогонов 100

Скорость мутации 15%

Скорость кроссовера (i) 0,80 для негомологичных
(ii) 0,20 для гомологичных

Скорость воспроизводства 0,05

Фитнес

Прекращение Индивидуальная программа появляется, когда сумма абсолютных ошибок равен нулю (меньше указанного)
(a) выполнено необходимое количество прогонов (10000) или
(b) получен требуемый коэффициент корреляции () (когда меньше 0.1)

Набор клемм

Каждое стыковое соединение было разрезано на части образцов для испытаний на текучесть и ударную вязкость в соответствии со стандартом ASTM. Универсальная испытательная машина использовалась для проведения испытаний на растяжение, и их записи о нагрузке и удлинении образцов также были приняты для расчета прочности на разрыв и скорости удлинения на основе их нагрузки на разрушение образцов.Испытание на удар по Шарпи используется для оценки энергии удара соединения FSW в соответствии со стандартами ASTM.

3. Генетические модели

GP является наиболее распространенным подходом среди методов эволюционных вычислений, в котором программы адаптируют иерархически классифицированные программы, полученные динамически путем изменения размера и формы, эволюционировавших во время моделирования. Случайная программа была разработана с использованием доступных функций и конечных генов символической регрессии из множества (арифметические операторы) и множества, соответственно, создавая начальную популяцию для адаптации к среде решения.Структуры программы продолжают изменяться с учетом возможности адаптации на основе рекомендаций с использованием функции измерения пригодности. Измерение пригодности показывает, насколько данные, предсказанные врачом, совпадают с экспериментальными данными. Начинается генетическая модификация содержания программы, и из этого следует, что когда расчет измерения приспособленности применяется к исходной популяции и становится повторяющимся, это называется эволюцией. Как только критерии завершения будут выполнены, процесс эволюции останавливается, чтобы получить количество поколений решения.Для этого анализа были взяты наборы данных, собранные в результате различных измерений механических свойств прочности стыков СТП. Нашими целевыми показателями являются прочность на разрыв, ударная вязкость и удлинение. Осевая нагрузка, скорость сварки, скорость вращения инструмента, угол наклона и толщина листа принимаются в качестве входных данных. Выборки данных были рандомизированы вручную с использованием программного обеспечения Notitia. Подача рандомизированного набора данных в программное обеспечение первоначально выполняется путем разделения их на три категории, а именно: обучение, проверка и прикладное тестирование [2, 24].Discipulus всегда принимает последний столбец как предлагаемый результат. Многие экспериментальные прогоны помогают сгенерировать оптимальное решение для нахождения лучших параметров за наименьшее время с использованием произвольных настроек, как показано в таблице 3. Другой термин, называемый коэффициентом корреляции, играет важную роль, где этот термин представляет коэффициент линейной связи между двумя переменными с использованием силы и путь. изменяется в, где знаки (+) и (-) указывают на положительную и отрицательную линейные зависимости соответственно.Когда входы и выходы имеют идеальную положительную корреляцию; видно, что по мере увеличения входных значений выходные значения также увеличиваются, и наоборот, когда (идеальное отрицательное совпадение). Если это указывает на отсутствие линейной зависимости, а если приближается к нулю, это представляет собой случайную нелинейную связь между двумя переменными. дает коэффициент решимости для прогнозирования на основе конкретной модели. обозначает силу входных и выходных данных линейной корреляции или представляет процент данных, ближайший к линии наилучшего соответствия.В скорости кроссовера гомологичный кроссовер действует как модификация для имитации естественной эволюции более точно, чем обычный кроссовер, где две новые появляющиеся программы устанавливаются для формирования последующей и наиболее подходящей программы путем переключения групп соседних инструкций. Блоки между двумя возникающими программами по доставке будущей группы таковы, что они имеют одинаковую длину и превосходят позиции обеих возникающих программ. Негомологичное пересечение происходит, когда блоки команд меняются местами между двумя развивающимися программами без ссылки на размер и расположение двух наборов блоков команд.Параметр гомологичного кроссовера устанавливает процент «гомологичных» событий кроссовера, а не «негомологичный» процент.

4. Результаты и обсуждение

Эволюционный метод с использованием точных инструкций и терминальных генов из набора библиотек функций и типов библиотек завершения создает организм (известный как математическая модель), пригодный для оценки результатов, который ведет себя аналогично природе компьютерные программы, различающиеся по форме и размеру [24, 26].GP с использованием обучающих данных разрабатывает различные модели выходных данных [29]. Лучшие математические модели, полученные в результате моделирования ГП, приведены в (1) - (5).

.

Смотрите также