Vol. 54 (2018), Issue 2, p. 54-62

Особенности управления процессом электронно-лучевого аддитивного формообразования

Щербаков А.В., Родякина Р.В., Кожеченко А.С., Вахмянин Н.М., Гапонова Д.А., Рубцов В.П.

Abstract

УДК 621.7-52

Проведен анализ процесса электронно-лучевого аддитивного формообразования путем наплавки валиков в результате переплавки подаваемой присадочной проволоки как объекта управления. Выделены управляющие воздействия и выходные переменные, которые целесообразно использовать для построения систем управления с обратными связями. Предложена методика математического моделирования для исследования процессов теплопереноса в нестационарной постановке с учетом влияния скрытой теплоты плавления. Исследованы переходные процессы изменения температур в точках, по значениям которых можно оценить протяженность сварочной ванны и степень перегрева металла. Проведен анализ результатов вычислительных экспериментов и показаны диапазоны изменения управляющих воздействий, а также обоснована возможность независимого регулирования температуры в области действия луча и протяженности жидкой ванны. Приведены рекомендации по технической реализации системы в области исполнения локальных регуляторов, типов датчиков и вариантов их установки.

Ключевые слова: аддитивные технологии, электронно-лучевые технологии, системы управления технологическими процессами, математическое моделирование, нестационарная теплопередача, скрытая теплота плавления, многоконтурные системы управления.

The article analyzes the electron-beam additive form fabrication process by beading as a result of remelting of the supplied filler wire as a control object. Control actions and output values are designated, which are expedient for usage in constructing control systems with feedbacks. A mathematical modeling technique to study heat transfer processes in a nonstationary formulation is proposed, taking into account the influence of latent heat of fusion. The transient processes of temperature changes at the points were studied, the values of which can be used to estimate the extent of the weld pool and the degree of metal overheating. An analysis of the results of computational experiments is carried out and the ranges of variations of control actions are shown. A possibility of an independent temperature control in the range of the beam and the extent of the liquid bath is also justified. Recommendations are given on the technical implementation of the system and the options for implementing local regulators, types of sensors and their installation.

Keywords: additive technologies, electron-beam technologies, process control systems, math modeling, non-stationary heat transfer, latent heat of fusion, multi-loop control systems.

Download full-text PDF. 2773 downloads

Menu

Vol. 54 (2018), Issue 2, p. 54-62

Особенности управления процессом электронно-лучевого аддитивного формообразования

Abstract