Operational Control as a Means of the Evaluation of Quality of Welded Connections for Flash-Butt Welding of Modern High-Strength Steels

С.І. Кучук-Яценко; П.М.  Руденко; В.С. Гавриш; О.В. Дідковський; Є.В. Антіпін; І.В. Зяхор

doi:10.15407/scine16.02.066

Автор(и)

С.І. Кучук-Яценко Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
П.М. Руденко Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
В.С. Гавриш Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
О.В. Дідковський Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
Є.В. Антіпін Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
І.В. Зяхор Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України

DOI:

https://doi.org/10.15407/scine16.02.066

Ключові слова:

контактне стикове зварювання, високоміцні рейки, зона термічного впливу, регресійна модель, нечітка логіка, класифікатор Сугено.

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.

Посилання

Kuchuk-Yatsenko, S. I., Rudenko, P. M., Havrysh, V. S., Didkovsky, O. V., Antipin, Y. V., Horonkov, M. D. (2015). Creation of control system of flash-butt welding of rails in stationary and field conditions, which provides an increase of operational life and reliability of railway tracks. Targeted comprehensive program of NAS of Ukraine "Problems of the resource and safety of operation of structures, structures and machines". Collection of scientific articles based on the results obtained in 2013–2015. Kyiv [in Ukrainian].

Kuchuk-Yatsenko, S. I., Rudenko, P. M., Gavrish, V. S., Didkovsky, O. V., Shvets, V. S., Antipin, E. V., Wojtas, P., Kozlowski, A. (2017). Real-time operational control in information management system for flash-butt welding of rails. Mining informatics automation and electrical engineering, 1(529), 35–42.

https://doi.org/10.7494/miag.2017.1.529.35

Shtovba, S. D. Fuzzy Logic Toolbox. Introduction to fuzzy set theory and fuzzy logic.

URL: http://matlab.exponenta.ru/fuzzylogic/book1/ (Last accessed: 03.01.2019) [in Russian].

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.

(Last accessed: 27.12.2019)

Electronic textbook STATISTICS StatSoft.

URL: http://statsoft.ru/home/textbook/ (Last accessed: 03/01/2019) [in Rusian].

Kuchuk-Yaczenko, S. I., Milenin, A. S., Velikoivanenko, E. A., Antipin, Y. V., Didkovsky, O. V. (2018). Mathematical modeling of the metal heating process in flash butt welding by continuous flash. Automatic welding, 10, 3–10 [in Russian].

https://doi.org/10.15407/as2018.10.01

Shtovba, S. Classification of objects based on fuzzy inference.

URL: https://www.researchgate.net/publication/280064772

(Last accessed: 01.03.2019) [in Russian].