Бесконтактная сварка видео: Доступ ограничен: проблема с IP

Наиболее важным аспектом при сварке является обеспечение плотного контакта деталей в месте сварки.Это может быть достигнуто за счет специальной конструкции детали или конструкции приспособлений для плотного удержания пластмасс во время сварки. Наши инженеры будут рады обсудить с вами этот вариант.

Видео: Лазерная сварка пластиковых трансмиссионных поддонов

Если ваше приложение особенно сложное, мы также можем обсудить дальнейшие варианты исследований и разработок (НИОКР) в области лазерной сварки. Инженеры нашей лаборатории приложений и команда инженеров-механиков могут вместе с вами разработать систему лазерной сварки, адаптированную к вашим исследованиям и возможным производственным требованиям.Мы также можем разработать для вас общую систему НИОКР по лазерной сварке, если вы хотите самостоятельно изучить эту технологию.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы начать бесплатную оценку образца!

Поделиться сообщением:

Визуальный анализ сварочных процессов

2. Основы визуализации явлений сварки плавлением

2.1. Общая инструкция по процессу дуговой сварки газом вольфрамом

Основные концепции для изучения процесса дуговой сварки были разработаны до 1970-х годов (Pattee et al., 1973). Наиболее полезные сигналы для понимания процесса дуговой сварки — это напряжение и ток дуги. Однако этих двух электрических сигналов недостаточно для понимания реального процесса. Затем была внедрена техника высокоскоростной съёмки. Самым важным вопросом для получения разумного представления о процессе дуговой сварки является то, как устранить бессмысленный свет от процесса. Дуга излучает очень сильный свет. Этот яркий свет защищает от фактического процесса сварки.

На рисунке 1 показана основная концепция процесса газо-вольфрамовой дуговой сварки (GTAW).GTAW — один из самых простых способов сварки плавлением. Электроны, испускаемые вольфрамовым катодом, сталкиваются с основным металлом. Некоторые части атомов аргона, которые являются обычным неактивным защитным газом, чтобы избежать окисления расплавленного металла, ионизируются в столбе дуги. Столб дуги — это канал тока между катодом и анодом, и он включает такое же количество ионов и электронов. Сильный свет излучается реакцией рекомбинации с ионами и электронами. Понимание распределения плотности тока важно для понимания теплопереноса, а распределение этого излучения предполагает температуру столба дуги.Процесс GTAW реализуется за счет жесткого баланса энергии между катодом, столбом дуги и сварочной ванной. И в каждом регионе происходят очень сложные физические и химические реакции.

Рис. 1.

Схема процесса газовой вольфрамовой дуговой сварки (GTAW).

На рисунке 1 (b) показаны основные типичные области интересов во время процесса GTAW. Есть три основные зоны, такие как основной металл, столб дуги и вольфрамовый электрод. Основной металл имеет три разных региона. Это зона плавления, твердая зона и граница между твердым телом и жидкостью.Пограничная зона является наиболее важной с металлургической точки зрения. Кристаллическая структура на границе становится большой, и в результате меняются механические свойства металла. В этой области возникают некоторые дефекты, такие как раковина или поднутрение. Область плавления, называемая сварочной ванной, сложна. Электроны и атомы ударяются о расплавленную поверхность, а некоторые атомы проникают в бассейн. Поверхность основного металла перед ванной содержит много оксида. Расплавленный оксид также проникает в бассейн. В бассейне и в бассейне происходит множество физических и химических реакций.Быстрый поток жидкого металла также происходит в бассейне и в бассейне.

Ожидается, что вольфрамовый электрод будет неплавящимся катодом. Катод нагревается в основном за счет джоулева нагрева током, проходящим через электрод. Поверхность катода нагревается за счет столкновения атомов и ионов из космоса, а верхняя область, называемая катодным пятном, охлаждается за счет эмиссии электронов. Обычный вольфрамовый электрод содержит несколько процентов оксида тория для улучшения эмиссионной способности. Оксид тория на поверхности катода испаряется во время дугового процесса.Холодная поверхность электрода обычно окисляется. А оксид вольфрама намного легче плавиться и испаряться по сравнению с чистым вольфрамом, тогда некоторое количество оксида вольфрама в 3 или более миллиметрах от верха плавится и перемещается к верху, где возникает дуга. И температура в верхней части достаточно высока, чтобы испарить вторгающийся оксид вольфрама. Испаренный оксид вольфрама легко диссоциирует на вольфрам и кислород. Температура средней области между верхом и областью испарения оксида вольфрама достаточно низкая, чтобы кристаллизовать атакуемый атом вольфрама из космоса.На поверхности катода происходят очень сложные физические и химические реакции. Требуется микроскопическое исследование, поскольку нормальный диаметр вольфрамового электрода составляет 1,6–3,2 мм.

Столб дуги, существующий между катодом и анодом, достаточно горячий, где часто происходят ионизация, диссоциация и рекомбинация. Частицы в этой области нагреваются и заставляются электромагнитным полем. Большая часть энергии передается на деталь за счет движения электронов. Некоторое количество энергии теряется на открытом воздухе из-за излучения и теплопроводности.Свет дуги — это радиационные потери дуги, и частотное распределение излучения имеет важную информацию о характеристиках дуги. Он содержит информацию о распределении температуры в столбце дуги. Приблизительная мощность излучения дуги очень велика и обеспечивает точное наблюдение за поверхностями катода и анода. Передача энергии от дуги имеет решающее значение при формировании сварочной ванны. И передача энергии за счет конвекции становится важной в сварочной ванне по сравнению с теплопроводностью. Общее тепловое излучение от сварочной ванны и твердой поверхности очень мало по сравнению с дугой.Как наблюдать фактическое движение в сварочной ванне и на ней под светящимся столбом дуги — это вопрос, который необходимо изучить (Shaw, 1975; Inoue, 1981; Ogawa, 2011).

2.2. Как получить хорошее изображение

2.2.1. Пространственный эффект

На рисунке 2 показаны основные принципы, показывающие пространственный эффект дугового света. Правильный выбор времени экспозиции, диафрагмы и настройки фильтрации камеры важен для получения высококачественного изображения. Внешний свет обычно используется для улучшения качества изображения цели, в которой есть сильный источник света.Когда область дуги очень мала, как показано на рисунке 2 (а), достаточно обычного источника света. Когда область дуги становится большой, как показано на рисунке 2 (b), требуется более сильный источник света, чтобы получить четкое изображение всего устройства. Некоторые ореолы возникают на дуге и рядом с ней. Однако область дуги также достаточно мала, чтобы получить четкое изображение экспериментальной установки. Когда область дуги становится больше, как показано на рисунке 2 (c), обычного источника света недостаточно, потому что излучение дуги довольно велико. Размер этого рисунка обычно используется для наблюдения за изображениями с высокой скоростью.Нам нужна особая техника для улучшения качества изображения. Подробные сведения о том, как получить высококачественное изображение процесса сварки плавлением, описаны в разделе 3.

Рисунок 2.

Влияние размера на качество изображения.

2.2.2. Основы высокоскоростной обработки изображений

Высокоскоростная видеокамера — это цифровой процессор с огромной памятью. Данные захваченного высокоскоростного изображения обрабатываются как цифровые данные внутри камеры. Глубина захваченных данных в камере обычно составляет от 10 до 14 бит.Однако глубина данных выходного изображения / фильма обычно составляет менее 8 бит, чтобы соответствовать нормальным стандартам изображения / фильма. Объекты в трехмерном пространстве записываются в двумерные цифровые данные. Многие наборы двумерных данных сохраняются время от времени, как показано на рисунке 3 (а). В случае монохромной камеры сохраняется только одна информация о цвете для каждого пикселя. В случае цветной камеры она фиксирует три вида информации о цвете на каждом пикселе. Они красные, зеленые и синие. Сама дуговая лампа содержит диапазоны от ультрафиолетового до инфракрасного.Обычная цветная камера настроена так, чтобы соответствовать человеческим глазам, поэтому свет, который находится вне видимого диапазона человеческих глаз, избегается. Но ультрафиолетовый и инфракрасный свет от дуги настолько сильны по сравнению с обычной сценой, что влияют на цветовой тон захваченного изображения (Ogawa, 2008).

Когда камера настроена на получение четкого изображения дуги, почти весь фон становится черным, как показано на рисунке 2 (c). Одно из простых решений для получения четкого фонового изображения — использование сильного внешнего света. Еще одно хорошее решение — использование узкополосного интерференционного фильтра, который защищает свет дуги и пропускает свет от фона.Спектроскопические данные также полезны для понимания характеристик дуги. Факторы, представляющие интерес для понимания процесса дуговой сварки, — это трехмерная пространственная информация, информация о длине волны и временные изменения, как показано на рисунке 3 (b). Динамический диапазон камеры устройства или глубина изображения также являются важными факторами для точного анализа.

Рисунок 3.

Структуры данных высокоскоростной визуализации.

Изображение объекта только в фокальной плоскости четкое, а яркость захваченных данных выше, чем у изображений вне фокуса.Когда объекты статичны, информацию о дальности можно определить, изменив положение камеры или фокусное расстояние, как показано на рисунке 3 (c). Спектроскопическая визуализация также важна для понимания поведения процесса, как показано на рисунке 3 (d). Если объект стабильный и постоянный, информацию о статическом спектре можно обнаружить, как показано на рисунке 3 (e). Двумерные цифровые данные каждого неподвижного изображения складываются время от времени в случае высокоскоростной визуализации. Сами данные можно рассматривать как данные вокселей, как показано на рисунке 3.Тогда становится возможным статистический анализ, и становится легко выбирать множество точек зрения для анализа всего процесса. Это замечательное преимущество высокоскоростной визуализации для изучения сварочного процесса.

2.2.3. Нелинейность по яркости

Однако нам нужен внимательный выбор и понимание условий наблюдения. Обычный фотоаппарат сделан по человеческому разуму. На рисунке 4 показано влияние времени экспозиции на яркость данных. Один и тот же статический объект снимается при разном времени экспозиции.Следует понимать один важный факт — это эффект темного шума. Некоторые специальные камеры имеют специальную систему охлаждения для сенсорного устройства, чтобы избежать темного шума. Однако обычная высокоскоростная камера не имеет специальной системы охлаждения, поэтому к данным добавляется некоторый темный шум. А на значения влияют температура и время выдержки. Еще один немаловажный факт — это особая процедура подгонки на слишком ярких объектах. Как показано на рисунке 5, в самом высоком диапазоне нет линейности. Этот процесс защищает ореол, и изображение выглядит очень четким.Однако количественный анализ не может быть гарантирован. Соотношение фактической яркости объекта и значения захваченных данных зависит от камеры. Одно из типичных соотношений показано на рисунке 5. Когда мы пытаемся использовать высокоскоростную камеру для количественного анализа, такого как определение температуры, нам нужна точная коррекция нескольких различных температурных объектов перед фактическим наблюдением.

Рисунок 4.

Влияние времени экспозиции на распределение яркости данных.

Рисунок 5.

Типичное соотношение между фактической яркостью объектов и значением данных.

2.3. Радиационное воздействие

Состояние поверхности ванны расплава и твердого металла существенно различается. Поверхность ванны расплава гладкая, как зеркало, из-за поверхностного натяжения, и свет, падающий на ванну расплава, полностью отражается в геометрическом направлении. Напротив, твердая поверхность имеет шероховатую поверхность, и свет, падающий на твердую поверхность, рассеивается в широких направлениях. Это важное отличие для визуализации дуговых явлений. Еще одно важное отличие — эффективность излучения в зависимости от состояния поверхности.Радиация от оксидов больше, чем от чистой поверхности.

Одной из основных целей построения изображения дуги является получение монохроматического двухмерного изображения полихроматического объекта. Распределение оптических частот в соответствующей точке содержит важную информацию о температуре дуги в этой точке, например температуру электронов, температуру атомов и температуру ионов. Нормальное цветное изображение — это отображение цветовой информации из трехмерной сцены на двухмерный кадр.В случае нормального изображения столба дуги, одна точка изображения содержит интегрированную информацию об интенсивности по глубине и интегральную интенсивность по информации о длине волны. Одноцветное изображение, которое означает изображение на соответствующей длине волны, так называемая монохроматическая фотография, и / или эмиссионная спектроскопия, которая измеряет информацию о распределении длин волн в соответствующей точке, необходимы для оценки температуры в этой точке. Это двухмерные данные, и каждая точка имеет информацию об интенсивности.Ситуации тоже вопрос времени. Статические или квазистатические явления не характерны для процессов дуговой сварки, они обычно меняются со временем. Таким образом, также требуется анализ во временной области. Информация во временной области легко записывается в виде временных рядов двумерных данных, как показано на рисунке 3.

Интенсивность данных показывает интегрированные значения по глубине пространства. Измерения плотности изображения, как интегрированная интенсивность по глубине, являются входными данными для интегрального уравнения Абеля.Яркость (на каждой длине волны) получается как функция положения. Локальное соотношение яркости для двух спектральных линий затем дает температуру как функцию положения. Монохроматическое изображение также имеет более прямое значение. Свет дуги является экспоненциальной функцией радиационной температуры. Общая мощность излучения более чем в 1000 раз превышает тепловое излучение расплавленного металла. Это основная трудность одновременного получения четкого изображения и сварочной ванны. Наибольшее значение радиации оценивается по закону Вина.Наибольшее излучение вблизи температуры кипения железа находится в ближней инфракрасной области между 950 и 1000 нм. И излучение дуги в этой области достаточно мало, чтобы получить четкое изображение расплавленного металла. Следующая формула используется для расчета температуры по изображению.

2.4. Спектроскопическое и монохроматическое изображение

На рисунке 6 показаны примеры изображений дуги аргона на мягкой стали и нержавеющей стали SUS304. Снимки слева — это изображения с переэкспонированием. Информация столба дуги насыщена, но изображение катода четкое. Сварочная ванна и основной металл могут быть обнаружены. На изображениях справа время экспозиции слишком мало для определения всей поверхности катода, но можно распознать форму плазмы и пары металла из сварочной ванны.Снимки в средней части соответствуют условиям камеры для распознавания целых частей.

Хороший способ улучшить качество изображения — использовать узкополосный круговой фильтр. На рисунке 7 показано влияние полосового фильтра на изображения дуги. На рисунке 7 (а) показано нормальное цветное изображение, которое снижает интенсивность всех длин волн с помощью фильтра ND (нейтральной плотности). Изображения с разной длиной волны сильно различаются, но все изображения получены при одинаковых условиях сварки.

Рисунок 6.

Пример изображения аргонной дуги на металлических пластинах.

Спектроскопические измерения состояния плазмы необходимы для понимания температуры плазмы. Температура плазмы является ключевым элементом для понимания баланса энергии и массы в процессе дуговой сварки. Проблемой для спектроскопического исследования процесса дуговой сварки является наличие паров металла от детали и электрода. Потенциал ионизации металла намного меньше защитного газа. Пар металла влияет не только на ионизацию плазмы, но и на перенос энергии в пограничных областях между плазмой и электродами.Решетчатый монохроматор обычно используется для записи спектров репрезентативных дуг. Сила излучения является функцией длины волны и зависит от температуры частицы. Типичные линейчатые спектры из-за перехода уровня энергии указывают вероятностное число температуры. В случае дуги, экранированной аргоном, подходящие линии в спектрах Ar I (нейтральный) и Ar II (однократно ионизированный) идентифицируются, измеряются и используются для определения средней температуры компонентов из уравнения Саха, распределения Больцмана и закона излучения с помощью двухстрочный метод.Отношение типичных двух спектров указывает на температуру, и этот метод является хорошим способом уменьшить ошибку измерения, вызванную измерительным устройством, например потерю пропускания линзы и чувствительность сенсорного устройства.

Рисунок 7.

Пример одноцветного изображения.

Такая же тенденция и для термометрии. Монохроматическое изображение используется для определения точки измерения спектроскопии, а также для определения пространственного распределения излучения. Спектроскопия с помощью призмы — это самый простой способ измерить взаимодействие между излучением и веществом в зависимости от длины волны, но разрешение намного меньше по сравнению с решетчатым монохроматором.На рисунке 7 показаны типичные цветные изображения, одноцветные изображения и спектроскопические изображения для нескольких защитных газов. Одноцветное изображение на 694 нм и спектроскопическое изображение вдоль центральной линии центра факела одновременно захватываются одним и тем же объективом. Изображение через объектив разделяется призмой. Половина света проходит через полосовой фильтр 694 нм. Другая половина изображения проходит через специальную призму, которая называется Imspector, и достигает чувствительного устройства. В обеих камерах используются монохромные сенсорные устройства.Спектроскопические изображения показаны с помощью псевдоцветной системы для выявления количественных различий. Гелий имеет несколько спектров, поэтому его можно использовать для определения действительной длины волны в горизонтальном положении. На чувствительность датчика изображения влияет длина волны. Обычно это самое высокое значение в диапазоне от 500 до 700 нм. Чувствительность свыше 900 нм составляет одну четверть видимого диапазона или меньше. Чувствительность на коротких волнах менее 400 нм также низкая. На уменьшение потерь линзы также влияет длина волны.Поэтому точное количественное сравнение затруднено без корректировки чувствительности и разрешения. Однако качественное рассмотрение становится проще с помощью спектроскопической визуализации.

Динамический диапазон глубины данных и диапазон оптических частот являются наиболее важными факторами при использовании измерений. Динамический диапазон в компьютерном зрении означает глубину данных, а общая глубина данных составляет 8 бит. Глубина данных 8 бит совершенно мала для оптической диагностики. Обычно требуется более 12 бит. Другой важный динамический диапазон — это чувствительность устройств формирования изображения твердых тел, таких как ПЗС (устройство с зарядовой связью) и КМОП (дополнительный металлооксидный полупроводник).Нормальный динамический диапазон ПЗС-камеры составляет порядка 10 ³ . Это значение намного меньше для точных измерений. КМОП-камера со специально настроенным электронным устройством для чувствительности в широком динамическом диапазоне 10 ^10-12 доступна для использования. Однако глубина данных по-прежнему является важным фактором защиты научного использования. Практические методы использования твердотельных устройств для визуализации: (1) использование хорошо спроектированного оптического фильтра, (2) управление временем и продолжительностью срабатывания затвора, (3) использование широкого динамического датчика и (4) коррекция данных изображения, снятых с помощью различные условия захвата, такие как выдержка, диафрагма и различные фильтры нейтральной плотности.

Рис. 8.

Влияние газосодержания на состояние плазмы дуги.

3. Наблюдение переходной характеристики

3.1. Наблюдение метастабильной стадии зажигания дуги

В процессе GTAW обычно используются аргон и гелий. При гелиевой дуговой сварке на сварочном валике и вокруг него появляется много грязи. Это довольно простой признак испарения металла во время дуговой сварки. У металла гораздо меньший потенциал ионизации по сравнению с аргоном или гелием. Поэтому влияние паров металла на свойства дуги и впоследствии на конфигурацию сварного шва изучается с 1950-х годов (Pattee, 1973).Эмиссионная спектроскопия и монохроматическое изображение использовались для определения присутствующих и распределения заметных металлических частиц в дугах.

До начала процесса сварки температура основного металла и вольфрамового электрода такая же, как в помещении. Температуры основного металла и вольфрамового электрода быстро повышаются. Однако у них есть некоторая теплоемкость, поэтому есть ветоши для поддержания стабильной температуры. Высокоскоростное видео — хороший инструмент для захвата динамического поведения.Но не очень хорошо показывать фильмы, чтобы понять динамическое поведение. Захват видео длится очень быстро. Но просмотр отснятого фильма занимает довольно много времени. Другая проблема — демонстрация поведения динамического отклика. Показывать подсказку с изображением в порядке времени — это один ответ, но трудно определить количество отображаемых изображений и временной шаг. Использование штрихового изображения в важном месте — хороший ответ, чтобы сразу понять динамическое поведение, как показано на рисунке 9. Вертикальная линия на центральной линии электрода проведена по времени.На верхней временной диаграмме показано динамическое поведение центральной линии между началом дуги и 15 секундами позже. Сильно меняется поведение в первые 1 секунду. Для стабилизации состояния требуется около 4-5 секунд. На втором верхнем рисунке подробно показано поведение переходного состояния. На третьем и четвертом изображениях показано поведение горизонтальных линий на кончике катода и на 0,5 мм ниже кончика катода. Эти изображения показывают поведение плазмы. Эти изображения полос — хороший способ качественно понять время отклика.Изображения, показанные справа, представляют собой одноцветные изображения при 694 нм. Их принимают одновременно. Снимки с разной длиной волны — хороший способ рассмотреть реальное поведение процесса. Когда состояние катода становится стабильным, верхний диапазон катода становится ярче. Оксид вольфрама на поверхности становится влажным в этой области, потому что температура вольфрамового электрода становится достаточно высокой для плавления оксида вольфрама на поверхности и вблизи нее. Это высокоскоростное изображение показывает от зажигания дуги до стабильной стадии.Однако скорость видео и разрешение изображения недостаточны для понимания реального динамического поведения.

Рисунок 9.

Типичный пример GTAW на стадии зажигания дуги.

3.2. Качественные методы для отображения переходных явлений

На рисунке 10 показаны примеры сверхвысоких изображений, снятых со скоростью 54k кадров в секунду (fps). Картинка перед №1 абсолютно черная. Есть большая разница между изображениями №1 и №2. Между электродом и основным металлом в No.1 изображение. Этот коричневый цвет, окутывающий верхнюю часть электрода, ярче, чем остальная часть. А на основном металле показаны три ярких пятна. Эти три пятна имеют синий цвет, который является цветом рекомбинации паров металла. На снимке №2 осталось одно светлое пятно. Зона синего цвета выглядит так, будто полярное сияние занимает почти все пространство между электродом и основным металлом. Зона коричневого цвета исчезла. На верхнем месте электрода появляется одно яркое пятно. В момент зажигания поведение дуги резко меняется.Использование более высокой скорости видео лучше для анализа в этот период зажигания дуги, но эта скорость видео является самой высокой в ​​этом пространственном разрешении (320×256 пикселей) этой высокоскоростной камеры. Картинки среди №3 и №12 выглядят практически одинаково. Это еще одна проблема, когда мы рассматриваем процесс на основе захваченного высокоскоростного видео. Время записи сверхвысокоскоростного видео составляет несколько секунд, но для просмотра всего видео требуется слишком много времени. Еще одна неприятная проблема — много времени, чтобы сохранить данные на жестком диске. Одним из решений для распознавания типичного переходного поведения является преобразование сложенных изображений в полосовое изображение, которое содержит важную информацию о временном отклике.

Рис. 10.

Временной ряд высокоскоростного видео на стадии зажигания дуги.

На рисунке 11 показан пример преобразования фильма в неподвижное изображение. Левый снимок — типичный выстрел на стадии зажигания. Это типичный случай зажигания дуги. Дуга загорается на воздухе, защитный газ отсутствует. Катод и анод легко окисляются, и их реакции выделяют много тепла. Зажигание дуги при хорошем экранировании показано на рис. 12. В этом случае дуга очень стабильна, но в первые 5 мс происходит резкое ее поведение.

Скорость видео 250 кадров в секунду, как показано на рисунке 9, недостаточна для понимания фактического зажигания дуги, потому что только два изображения на стадии зажигания дуги могут быть сняты с этой скоростью видео. Сверхвысокая скорость видео, показанная на рисунках 11 и 12, указывает на то, что в течение первых 5 мс появляется довольно сложный ответ. Для понимания точного переходного режима требуется высокая скорость видео, но переходные состояния сварочного процесса случаются только в коротком временном диапазоне. Процесс сварки обычно длится от 10 до 100 минут.И некоторое неожиданное переходное поведение во время устойчивого состояния также происходит за короткое время. Следовательно, для высокоскоростного видео требуется очень большой объем памяти.

Рис. 11.

Пример временных диаграмм для распознавания стадии зажигания дуги в воздухе.

Рис. 12.

Методы демонстрации поведения процесса GTAW в гелиевом экране.

Использование статистических данных по оси времени — еще один хороший способ понять пространственное поведение. Высокоскоростная камера делает много снимков во временных рядах. Выбор самого яркого значения, среднего значения и / или отклонения для каждого пикселя дает нам хорошую информацию.На рисунке 12 (а) показано максимальное значение во время стадии зажигания дуги 5 мс. Полная временная диаграмма для этой продолжительности начала дуги в течение 15 мс показана на рисунке 12 (d). Картина максимальных значений дает нам типичную количественную информацию о пространственном поведении. Расположение брызг указывает на размер частиц, скорость и направление полета с их происхождением. Размеры и положение анода и катода видны как светлая зона. Изображение среднего значения почти такое же, как и нормальное неподвижное изображение. Изображение стандартного отклонения указывает на активные области.Изображение максимальных значений подчеркивает особую ситуацию типа распыления. Таким образом, это изображение полезно для определения места, где существует несколько ненормальная ситуация. С другой стороны, изображение стандартного отклонения обычно скрывает одноразовое нерегулярное событие.

Рис. 13.

Примеры методов рисования для отображения времени отклика.

Полосовое изображение удобно для быстрого понимания времени отклика. И существует множество точек зрения, позволяющих получить ценную информацию о времени отклика, как показано на рисунке 13.Один из них — проверить типичную линию, подобную центральной линии катода, как показано на рисунке 13 (d). Процесс дуги обычно предполагает цилиндрическую симметрию, однако это предположение всегда неверно на стадии зажигания дуги и при неправильных условиях сварки. Эти условия являются основными случаями, когда нам необходим анализ с помощью высокоскоростной камеры. Однако разница между изображением полосы максимального значения и изображением на центральной линии дает много полезной информации для анализа. Полосное изображение среднего значения также важно для распознавания глобальной временной реакции процесса.Изображение с вертикальной полосой просто сравнить с изображением с горизонтальной полосой. На горизонтальной полосе есть три типичных области: катодная, плазменная и анодная. Они показаны на рисунке 13 (d \ ‘, g, h и i) соответственно. Изображения типичных моментов очень важны для понимания процесса. Мы можем реконструировать трехмерное поведение процесса, чтобы использовать типичные особенности полосатых изображений в нашем мозгу. Однако нам нужны другие изображения для реконструкции пространственных объектов.

Рисунок 14.

Примеры методов отображения типичных символов.

На рисунке 14 показано синтезированное изображение, состоящее из различных изображений признаков. На рис. 14 (б) синим цветом показаны средние значения сложенных изображений. На рисунке 14 (c) одно временное свойство выделено красным цветом, используемые значения — это максимальные значения минус среднее значение. Рисунок 14 (d) показывает отклонение зеленым цветом. Рисунок 14 (а) представляет собой собранное изображение среди этих трех цветов с разными характеристиками. Этот вид синтетического изображения, содержащего различные признаки, помогает понять пространственные свойства в любые периоды.Обсуждение этого параграфа носит несколько деликатный или качественный характер. Достоинством использования высокоскоростной камеры является то, что огромные объемы данных получаются в цифровом виде, и в этой области ожидается количественный анализ.

На рисунке 15 показана временная характеристика неподходящих условий сварки. Поведение стадии зажигания дуги почти такое же, как и в подходящем состоянии. Потому что высокочастотный источник питания способствует зажиганию дуги. Но сила тока слишком мала, чтобы нагреть катод до температуры и поддерживать устойчивую дугу. Когда высокочастотное питание отключается, катодное пятно (область зажигания дуги) начинает перемещаться неравномерно.Он становится стабильным через 243 мс зажигания дуги. Однако на плече катода остается пятно дуги. В этом случае делается одноцветное изображение 957 нм, чтобы получить хороший контраст, чтобы показать дугу и катодное пятно. Реакции на катоде и аноде выделены зеленым цветом, а реакция в плазме — красным. Цветовой тон подсказывает место происшествия.

Цветное изображение содержит много информации. Но цвета, захваченные камерой, имеют разные характеристики. Изображение, снятое обычной цветной камерой, настраивается под человеческую чувствительность на естественной сцене.Излучение от дуги имеет дискретный линейчатый спектр. Поэтому цветовой оттенок полученного изображения дуги сильно различается в зависимости от производителей и типов датчиков. Обычно мы используем наборы цветов (R, G, B) на изображениях. Некоторые камеры используют цветовую систему (Y, U, V) для обработки данных в камере. Цветовая система YUV подходит для естественной сцены, которая имеет постоянное свойство по частоте цвета. Цветовые тона процесса дуговой сварки различаются в зависимости от типа камеры. Некоторые хорошие камеры имеют возможность корректировать цветовые тона, но очень сложно добиться одного и того же цветового тона с разных камер.

Рис. 15.

Примеры временной реакции на катод неподходящей геометрии.

3.3. Количественные методы для отображения переходных явлений

Яркость — это только кажущиеся количественные данные на первом этапе анализа. Многие количественные элементы, такие как размер катода и распределение яркости катодного пятна, максимальная яркость дуги, размер области дуги, распределение яркости в дуге, размер ванны, средняя яркость ванны, скорость потока металла в ванне и т. Д. Яркость хорошая индикатор, чтобы подобрать необычную особенность.Одна из проблем при анализе собранных данных — это глубина данных. Нормальная глубина данных составляет 8 бит, это означает, что цифровой диапазон значений яркости составляет от 0 до 255. Этот диапазон данных настолько мал для реального процесса дуговой сварки. Когда мы фокусируем анализ на периоде зажигания дуги, значение яркости основной цели на этом этапе меньше, чем в установившемся режиме.

Рисунок 16.

Временная характеристика яркости в каждом кадре.

На рисунке 16 показан пример значений яркости. На этом рисунке показано максимальное значение (вверху), 50-е значение сверху, 1000-е значение сверху и средние значения для каждого цвета.Условия камеры настроены так, чтобы получить четкое изображение брызг во время периода зажигания дуги, поэтому используется скорее условие переэкспозиции, и некоторые данные в яркой области являются насыщенными. На графике отображаются первые 1000-е данные, и многие из топ-50-х данных также показаны на рисунке. Размер данных этого видео составляет 320×256 (= 81 920 элементов), то верхние 1000-е данные означают верхние 3% значения. В этом смысле условия захвата этого рисунка почти лучше всего понять на стадии зажигания дуги. На рисунке 16 также показана яркость на конечном этапе.Яркость увеличивается со временем, пока не станет стабильной. Итак, все верхние значения насыщены. Излучение плазмы внезапно прекращается с гашением дуги, однако много горячих частиц остается в космосе. Излучение паров горячего металла появляется только на этой конечной стадии, как показано на рисунке 12 (h), поэтому среднее значение синего цвета увеличивается в этот конечный момент.

Среднее значение низкое по сравнению с верхними значениями, потому что оно содержит низкие значения на темном фоне. На рисунке 17 показана разница среднего уровня для всего изображения и на дуге и соответствующей области.Тенденция обоих данных почти одинакова, за исключением чувствительности к изменению. Источник питания использует инверторное управление на высокой частоте. Яркость дуги изменяется с этой частотой, а частота близка к скорости захвата изображения 54kfps. Таким образом, возникает некоторая интерференция, как показано на рисунке 17 (b). Однако размер области цели почти такой же, поэтому среднее значение для всего изображения имеет определенный смысл. Также выполняется спектроскопическая визуализация с высокой скоростью, но скорость видео составляет 2kfps. Временные диаграммы горизонтального распределения показывают разницу.Излучение за счет рекомбинации атома необходимо при зажигании дуги до образования иона.

Рисунок 17.

Примеры яркостных характеристик.

Оценка температуры катода и анода важна для понимания процесса сварки. Использование значения теплового излучения — хороший способ оценить распределение температуры, даже если оно обычно превышает оценку температуры из-за воздействия дуги. Другой способ оценить температуру катода — использовать размер площади катодного пятна. Электронная плотность является функцией температуры, поэтому оценка средней температуры катодного пятна становится возможной, если мы посчитаем размер этой области по изображению.На рисунке 18 показано влияние содержания газа на температуру катода. Катодное пятно в аргоне сосредоточено на острие. Размер пятна увеличивается с добавлением гелия. Размер катодного пятна внезапно увеличивается, когда содержание гелия превышает 25%. Температура катода становится высокой с увеличением размера катода. Это резкое изменение вызвано охлаждающим эффектом электрода. Когда катодное пятно небольшое и располагается сверху, ток, проходящий через конусообразный электрод, эффективно нагревается за счет концентрированного тока в конусообразном электроде.Эффект охлаждения также эффективен за счет теплопроводности в конусе. Когда катодное пятно увеличивается за счет добавления гелия в аргоне, эффективность нагрева снижается. Нагрев за счет столкновения горячего гелия на верхнее положение электрода также увеличивается.

Рис. 18.

Влияние содержания газа на поведение дуги.

Рис. 19.

Влияние давления на поведение дуги и температуру электрода.

Изменение температуры в зависимости от давления окружающей среды также оценивается, как показано на рисунке 19.Защитным газом в этом случае является чистый аргон, но в этом случае аргон используется в экспериментальной камере давления. Таким образом, нет потока аргона по электроду, отсутствует охлаждающее действие защитным газом. И система охлаждения катода отличается, это реакции, при которых температура катода в атмосферных условиях выше, чем температура, показанная на рисунке 18. Аргонная дуга при низком давлении выглядит как гелиевая дуга в атмосферных условиях.

На рисунке 20 показан динамический отклик теплового излучения.Оба электрода вольфрамовые. Верхний — катодный, нижний — анодный. Этот фильм снят с помощью интерференционного фильтра 532 нм. Псевдо-цветной дисплей выбран для отображения разницы яркости, потому что глубина данных этой высокоскоростной камеры составляет 10 бит. Много тепла теряется из-за испускания электронов на катоде. Анод нагревается за счет столкновения электронов. По этой причине анод намного ярче катода. На рисунке 21 показано влияние длины волны на яркость. Верхние изображения показывают исходное монохромное изображение, а нижние изображения — псевдоцветное изображение.Тепловое излучение на короткой длине волны намного меньше по сравнению с длинной волной, потому что максимальное излучение происходит на длине волны 950–1100 нм. Для каждой длины волны задаются правильные значения условий захвата. Яркость также нормализована, поэтому контурная линия показывает приблизительное распределение яркости.

Рисунок 20.

Динамический отклик теплового излучения.

Рисунок 21.

Влияние длины волны на излучение.

Оценка температуры по яркости — простой метод.Но исправить полученные данные сложно. Есть много неизвестных факторов, которые необходимо исправить. Один простой способ исправить данные — использовать данные в области затвердевания. Скрытая теплота затвердевания вызывает некоторые типичные особенности в этой области. Когда данные яркости представлены в виде временной диаграммы, то же значение сохраняется на стадии затвердевания, как показано между точками b и c на рисунке 22. Период между «a» и «b» — стадия плавления без влияния дуги. Падение значений от стадии дуги к стадии отсутствия дуги составляет около 1500 в точке D, 1000 в точке C и 750 в точке A.На эти значения влияет излучение дуги. Точка А не плавится. Затвердевание начинается в точке b и заканчивается в точке c, когда почти весь металл около точки c затвердевает. Данные за период таяния, который находится между «a» и «b», почти одинаковы. Данные о яркости увеличиваются, когда начинается затвердевание, поверхность твердого тела шероховатая и покрыта оксидом, поэтому эффективность излучения выше, чем в жидком состоянии. Одна из проблем заключается в том, почему данные яркости в точках C и D различаются. Время затвердевания больше в точке D, это разумно, потому что теплоемкость на площади жира выше.

Рисунок 22.

Измерение температуры поверхности.

Рисунок 23.

Пример одноцветного видео для каскада зажигания дуги.

На рисунке 23 показано распределение температуры, рассчитанное по данным яркости. В этом случае в качестве защитного газа используется аргон, и выполняется сварка валиком на пластину. Используемые полосовые фильтры 957 нм и 970 нм. Условия съемки устанавливаются так, чтобы яркость на вольфрамовом электроде становилась чуть ниже насыщенности. Причина, по которой используется длина волны, близкая к длине волны, заключается в оценке влияния излучения дуги.Расчетные результаты для обоих случаев практически одинаковы. Температура в верхнем положении становится высокой на ранней стадии зажигания дуги. Дуга концентрируется вверху, поэтому температура становится высокой. Через 2–3 секунды температура стабилизируется. Значения температур выше, чем на рисунке 18. Необходима разумная корректировка данных яркости.

На рисунке 24 показано распределение температуры нижней поверхности сварочной ванны. Здесь нет воздействия излучения дуги, и в этом случае четко видна граница между жидкостью и твердым телом.Температуру плавления можно использовать для корректировки данных яркости по температуре. Яркость на сплошной области выше, чем на сплошной, поэтому для определения значения температуры используются другие формулы подгонки. Внутри области красного цвета находится ванна расплава, а справа показано точное распределение температуры по сварочной ванне. Верхний рисунок показывает начальную стадию сварки, а нижний — распределение в установившемся режиме. Длина сварочной ванны увеличивается.

Рисунок 24.

Псевдоцветное изображение распределения температуры.

4.1. Влияние активного флюса на поведение дуги

На рисунке 25 показано влияние активного флюса на поведение сварочного процесса. Верхние изображения сняты в наклонном положении. Нижние снимки сделаны в горизонтальном положении, чтобы увидеть пары металла в бассейне. Основное отличие — это размер анодной области. Площадь анода для нормальной сварки широкая. Анодная область для активного флюса узкая, и на анодной области видна струя пара. Следующее отличие заключается в расположении цвета металлических паров на катоде.Пары металла в дуге понижают температуру плазмы, поскольку потенциал ионизации металла намного ниже, чем у аргона и гелия. А металлический пар полностью ионизируется в дуге. Ион металла движется к катоду электрическим полем. Площадь анода для активного потока очень узкая. Это означает, что электрон сжимается до этого размера, и почти все электроны сталкиваются с этой областью. Напротив, в нормальном случае электрон распространяется на широкую площадь анода.

На рисунке 26 показан динамический отклик поведения дуги от нормальной области до области, где окрашен активный флюс.Дуга начинается слева (нормальная область) направо (активная область потока). Площадь анода на нормальном корпусе широкая. Когда сварочная ванна достигает области активного флюса, расплавленный активный флюс проникает в ванну. А область анода отодвигается к тыльной стороне из-за проникновения слоя флюса. Верхние изображения и нижние изображения были сняты камерой разных производителей. Изображения, снятые камерой на рис. 26, также изготовлены другим производителем. Угол конуса электродов, обработка поверхности и зафиксированная дата такие же, но условия сварки и материал такие же.Цвета этих картинок очень разные. Еще одно различие между нормальной дугой и активным флюсом — это поведение ванны. Переднее положение бассейна становится ближе на корпусе активного флюса. При этом длина бассейна не меняется, поэтому при активном потоке конец бассейна перемещается назад. Уровень вибрации увеличивается при активном потоке, образуется много мелких волн.

Рисунок 25.

Влияние активного флюса на процесс дуги.

Рис. 26.

Влияние активного потока на поведение дуги и ванны.

Рисунок 27.

Влияние активного потока на плазму дуги.

На рисунке 27 показаны типичные изображения конфигурации плазмы и распределения спектра в псевдоцвете. Дуга генерируется в аргоне. Слева представлены одноцветные изображения при 950 нм, в этом диапазоне нет сильных спектров для аргона, для нормальной нержавеющей стали и нержавеющей стали с активным потоком. Эти изображения отображаются в псевдоцвете, чтобы усилить разницу в обоих условиях. Это одноцветные изображения, и более яркая точка указывает на более высокую температуру.На верхнем правом рисунке показано распределение спектра вдоль центральной линии катода при нормальной сварке. Нижний правый рисунок показывает разницу между нормальным случаем и активным потоком. Область, в которой яркость нормальной пластины выше, чем яркость активного потока, отображается зеленым цветом. Красный цвет показывает обратный случай. Интенсивность показывает величину разницы яркости. Излучение от нормальной пластины возле ванны расплава больше. Напротив, яркость активного потока выше на поверхности электрода и во внешнем пространстве основной плазмы, как показано красным цветом.Излучение из области активного потока вблизи поверхности очень мало.

Фактический физико-химический процесс влияет на яркость. Яркость на катоде низкая. При просмотре обычного видео человеческим глазом сложно распознать разницу. Однако есть некоторая разница частот в пространстве и / или времени. Псевдоцветное отображение — хороший способ показать пространственную разницу, как показано на рисунке 28 (a, b). Небольшая разница из-за химической реакции также может быть извлечена, как показано на рисунке 28 (c, d). Расплавленный оксид тория на электроде перемещается из верхней стороны в верхнее положение.Поведение этой химической и физической реакции становится видимым после некоторой численной обработки. Эти реакции остаются свидетельством на электроде. Эти доказательства можно наблюдать с помощью SEM и EDM.

Рисунок 28.

Влияние кислорода на реакции на катоде.

4.2. Влияние силы тяжести на поведение дуги

На рисунке 29 показано влияние силы тяжести на процесс сварки. Высокоскоростное видео снимается с помощью эксперимента с башней. Высота зоны свободного падения 10 м, длительность микрогравитации 1.3сек. Этот период времени короткий, но его достаточно, чтобы обнаружить переходное движение от нормального состояния гравитации к состоянию микрогравитации. Нет ограничений по времени для продолжения процесса сварки до испытания на удар. Форма расплавленного металла явно зависит от силы тяжести. Нет видимых изменений в потоке расплавленного металла по сварочной ванне. Однако сила инерции действует на поток металла, и время действия силы инерции неизвестно. Период восстановления для уравновешивания статических сил завершается через 10 мс, а некоторая вибрация из-за перебега остается около 10 мс.

Рис. 29.

Результаты эксперимента с башней для падения.

4.3. Высокоскоростная визуализация переноса металла в процессе GMAW

Высокоскоростная визуализация процессов плавления проволоки и капельного переноса проводилась в течение длительного времени. Визуализация силуэта с использованием сильного внешнего света была важна для наблюдения за переносом металла во время процесса газовой дуговой сварки (GMAW). Процесс GMAW имеет периодические колебания при переносе металла. Использование полосовых фильтров в ближней инфракрасной области спектра становится удобным, поскольку они содержат информацию о температуре (Ogawa, 2004).

На рис. 30 показан типичный перенос металла при сварке GMA с помощью интерференционного фильтра 950 нм без внешнего освещения. Построение полос также полезно для демонстрации динамического поведения. Реакции на границе раздела плазма / металл включают удаление кислорода на аноде, а также разряд и захват ионов кислорода на катоде. На рис. 30 показана реакция проникновения кислорода в расплавленный металл в расплавленной проволоке. Комбинация проникшего кислорода и углерода в проволоку образует газообразный оксид углерода. Газ резко расширяется из-за высокой температуры и взрывается по пути к заготовке.На изображении полосы показаны точки разбрызгивания и необычная ситуация. Брызги распознаются как линии шипов, выходящие за пределы центра провода, а скорость полета определяется как угол его геометрического места. Резкое расширение капли распознается как узел неправильной формы. Эта сцена автоматически определяется обработкой изображения этой фигуры. Достоинством высокоскоростной системы визуализации является то, что она использует цифровые данные; поэтому эффективный анализ может выполняться автоматически (Ogawa et al., 2003).

Одноцветное видео — это своего рода тепловизионное изображение, которое отображается в псевдоцвете, чтобы подчеркнуть физические изменения.Катодное пятно существует в первом кадре. Плавящаяся часть в верхней части проволоки увеличивается, и область между этой плавящейся частью и сплошной проволокой становится более тонкой. Плотность тока в этой тонкой части становится высокой, и температура в этой области быстро увеличивается. В этой области также действует сила сжатия. Сочетание этих сил приводит к высвобождению металла. Вскоре между новым наконечником и каплей образуется дуга с небольшими брызгами. Этот набор изображений дает визуальное представление о режимах передачи в GMAW.

Рис. 30.

Временная диаграмма для выявления ненормального состояния.

4.4. Высокоскоростное отображение процесса лазерной сварки

Лазерная сварка — это метод высокоскоростной сварки. Гибридные системы, такие как гибридная лазерная дуга и гибридная лазерная горячая проволока, часто используются для повышения эффективности соединения больших конструкций. Для нормального наблюдения за процессом дуговой сварки используется фиксированная система горелок. Заготовка движется во время сварки. Высокоскоростная камера тяжелая и большая, чтобы носить ее с лазерным фонариком. Когда движущийся объект фиксируется фиксированной камерой, объект, за которым нужно наблюдать, перемещается по сцене, как показано на рисунке 31 (a).Реконструировать сцену как систему статического факела легко, как показано на рисунке 31 (b). Однако для этой системы требуется широкий диапазон размеров изображения. Статическая система координат позволяет сохранить размер изображения и / или улучшить пространственное разрешение, как показано на рисунке 31 (c).

Система перемещения горелки имеет хорошие возможности для представления информации о качестве всего результата сварки, как показано на рисунке 32. Эти изображения получены с использованием информации гистограммы. Источники света имеют несколько сведений об их происхождении, и они фигурируют в статистических характеристиках.Поведение дуги, дыма и брызг, по-видимому, определяется статистическими характеристиками. Сам лазер невидим. Но лазер действует на дым и шлейф, и его стоимость меняется. Таким образом, лазерный канал может быть показан из восстановленного изображения, как показано на рисунке 33. Рисунок 33 показывает псевдоцветное отображение изображения среднего значения, исходного изображения среднего значения и изображений отклонения, соответственно. Канал лазерного луча виден на этом рисунке.

Рисунок 31.

Сравнение систем координат.

Рисунок 32.

Примеры методов визуализации ..

Рисунок 33.

Статистическое изображение гибридной лазерной дуговой сварки.

4.5. Мониторинг и оценка процесса GTAW.

На рисунке 34 показана система обучения сварщиков стыковой сварки тонкой нержавеющей стали с одной стороны. Эта система использует четыре камеры для определения квалификации сварщика. Сварочные испытания проводятся вручную. Камера горелки фиксирует сварочную ванну и дугу. Камеры 2 и 3 закреплены на каретке для захвата положения поверхности и дна сварной пластины.Камера 4 — это стационарная камера для наблюдения за движением сварщиков. Камера 3 — самая важная камера для определения качества сварки. Эта камера фиксирует состояние донного бассейна, а система показывает проанализированное состояние вскрытого состояния звуком в реальном времени. Пять тонов используются для того, чтобы заметить сварщику фактическое состояние. Сварщик может наблюдать за нижним положением на маленьком ЖК-мониторе внутри крышки. Этот монитор отображает только изображение с камеры 3. Сигналы напряжения и тока также записываются и отображаются на экране в цвете.Когда сигнал выходит за пределы допустимого диапазона, нормальный зеленый цвет меняется на красный. Собранные данные хранятся в папке данных. В этот же момент наставник сварщика рассказывает сварщику о важных моментах, и этот голос также записывается в системе. Сварщик может наблюдать за своей работой, чтобы выбрать свои данные. Практически те же функции воспроизводятся системой с указанием голоса наставника. Несколько справочной информации по работе наставников и редакционные видео хранятся в справочной папке.Стажер может посмотреть справочное видео в любое время. Таким образом, он может изучить свое мастерство без каких-либо стрессов, связанных с реальной сваркой. Другая цель этой системы — изучить взаимосвязь между сигналами напряжения и силы тока, изображением с камеры фонаря и проникаемой ситуацией. Для улучшения алгоритма оценки были получены данные более 200 сварщиков нескольких сварочных компаний по изображению с камеры горелки и электрическим сигналам ручной сварки. Те же данные о работе автоматической сварки также получены в различных режимах сварки.Оценка качества сварного шва с помощью одной камеры становится возможной, если характеристика сварщика была сохранена в базе данных. В реальном производственном процессе используется одна система камер, и весь ручной процесс записывается для оценки качества продукции.

Рисунок 34.

Учебная машина GTA-сварщиков по односторонней стыковой сварке с проплавлением.

2. Явление рекристаллизации во время прокатки

Статическая рекристаллизация, вероятно, является предпочтительным явлением для сталей во время черновых проходов, а для простых углеродистых сталей она продолжается и между чистовыми проходами.Статической рекристаллизации способствует низкий уровень легирования и высокие температуры, деформации и скорости деформации.

Возврат подавляется во время чистовых переходов, но поскольку плотность дислокаций увеличивается из-за наклепа при чистовой прокатке, динамическая рекристаллизация (рис. 3) начинается после превышения критического значения деформации ε _C . Динамическая рекристаллизация отчетливо проявляется по зеренной структуре типа ожерелья. После динамической рекристаллизации во время прокатки рекристаллизованные зародыши продолжают расти после завершения деформации, что приводит к явлению, называемому метадинамической рекристаллизацией.

Рисунок 3.

Распределение напряжения-деформации с началом рекристаллизации во время прокатного прохода.

В процессе контролируемой прокатки CCR добавление микролегирующих элементов преднамеренно для предотвращения статической рекристаллизации. Однако при низких температурах прокатки, повышенных скоростях деформации и меньшем времени между проходами в сочетании с меньшими выделениями предпочтение отдается динамической рекристаллизации. Как показано на Рисунке 3, деформация накапливается до максимальной деформации, а затем уменьшается, что зависит от типа стали.

Была установлена ​​взаимосвязь [1] между максимальным пиковым напряжением σp и предельным параметром Зинера-Холломона Z, который задается как

sinhασPn ′ = AZE1

типичные значения n ′ = 4,5 и A = 0,12.

Z = ε̇ · exp300000RTE2

, в то время как Sun и Hawbolt [2] сообщили о пике Z, зависящем от исходного размера зерна d0

ZLIM = 5×105 · exp − 0,0155d0E3

Максимальный пик деформации εp [2], который может быть достигнут для заданной температуры T скорость деформации ε̇ и деформация ε была определена как

εp = 1.32×10-2d00.174ε0.165exp2930TE4

Пороговая деформация при динамической рекристаллизации εc инициируется, когда деформация достигает 0,7-кратного значения εp.

2.1 Определение параметров прокатки для горячей прокатки

Чтобы получить хорошие допуски на размеры и оптимальные механические свойства после прокатки, необходимо установить оптимальные параметры прокатки. Обычный метод достижения этого состоит в том, чтобы рассчитать средние динамические напряжения течения (MFS) на каждой прокатной клети чернового стана и, что более важно, на чистовом прокатном стане.MFS в основном зависит от легирующих элементов, обжатия при прокатке и температуры на каждом проходе прокатки, и на основе этих факторов было предложено несколько моделей [3].

Наиболее широко используемый метод, упрощенная нагрузка прокатки в зависимости от обратной температуры, нанесен на график для определения условий прокатки и изображен на рисунке 4. Когда среднее напряжение течения, которое напрямую связано со значением нагрузки прокатного стана, наносится на график в зависимости от обратная абсолютная температура, наблюдается наклонный излом, обозначающий окончание статической рекристаллизации.Если прокатка осуществляется ниже этой температуры, представленной как TNR (температура прекращения рекристаллизации), происходит внезапный скачок среднего напряжения течения, что связано с аддитивным характером деформационного упрочнения, вызываемого при каждом проходе [4].

Рис. 4.

График зависимости среднего напряжения течения от величины, обратной абсолютной температуре.

Начало рекристаллизации во время чистовой прокатки в значительной степени контролируется временем между проходами прокатки. Сообщалось [4], что для интервалов между проходами, значительно превышающих 1 секунду, имеет место статическая рекристаллизация, тогда как при интервалах между проходами 15–100 мс предпочтение отдается динамической или метадинамической рекристаллизации.Еще один важный фактор, который следует учитывать, — это осаждение, вызванное деформацией, которое подавляет явление перекристаллизации.

При чистовой прокатке высокопрочных низколегированных сталей дополнительное нарастание деформации вызывает последовательное увеличение MFS после каждого прохода. При превышении критического значения деформации начинается динамическая рекристаллизация, и в конце прокатки наблюдается небольшое падение нагрузки, вызванное метадинамической рекристаллизацией. В марганцево-углеродных марках это может быть связано с превращением аустенита в феррит.

2.2 Моделирование среднего напряжения течения для оценки критических параметров прокатки

Поскольку термомеханическая обработка включает в себя эволюцию микроструктуры с точки зрения статической и динамической рекристаллизации, которая имеет место в процессе прокатки, среднее напряжение течения также должно зависеть от этих соображений.

Модельное уравнение для прогноза среднего напряжения течения для марок углерод-марганца Мисака [5] было предложено следующим образом:

MFSMISAKA = e0,126−1,75C + 0.594C2 + 2851 + 2698C − 1120C2TE5

Различные исследователи (Siciliano et al. [3], Sun и Hawbolt [2]) работали над уточнением уравнения, чтобы включить эффект перекристаллизации, который может повлиять на значение MFS.

Критерии рекристаллизации являются функцией исходного размера зерна d ₀ , деформации ε̇, скорости деформации ε̇ и температуры T во время прокатки и инициируются, когда деформация на проходе превышает критическую деформацию ε _C , чему способствует соответствующая температура.

2.2.1 Оценка критической деформации для статической рекристаллизации

Если d0 — начальный размер зерна, критическая деформация для инициирования динамической кристаллизации определяется как

εC = 5.6×10-4d00.3Z0.17E6

, где Z — параметр Зинера-Холломана, определяемый формулой

Z = ε̇ · exp300000RTE7

Для расчета типа кристаллизации, которая происходит на конкретном проходе, значения деформации необходимо сравнить со значением критической деформации.

2.2.2 Оценка размера зерен для статической рекристаллизации

Если ε _a (деформация при проходе) меньше критической деформации ε _c , статическая рекристаллизация предпочтительна, что приводит к размеру зерна, определяемому уравнением:

dSRX = 343ε − 0.5d00.4exp − 45000RTE8

Время завершения рекристаллизации на 50% (статическое) составляет

t0.5SRX = 2.3×10−15ε − 2.5d02exp230000RTE9

Рост зерна во время межпроходного промежутка зависит от

d2 = dSRX2 + 4X107tip− 4.32t0.5exp − 113000RTE10

2.2.3 Оценка размера зерен для динамической рекристаллизации

Если ε _a (деформация при проходе) больше критической деформации ε _c , предпочтительна динамическая рекристаллизация, приводящая к размеру зерна определяется уравнением:

dMDRX = 2.6x104Z − 0,23E11

Время завершения рекристаллизации на 50% (динамическое) составляет

t0,5MDRX = 1,1xZ − 0,8exp230000RTE12

Рост зерна во время межпроходного промежутка зависит от

d2 = dMDRX2 + 1,2X107tip − 2,65t0 .5exp − 113000RTE13

2.2.4 Оценка деформационного упрочнения и частичного разупрочнения

Накопленная деформация εa на каждом проходе определяется следующим уравнением:

εa = εn + 1 − Xεn − 1E14

, где регулируется дробное размягчение X перекристаллизацией:

X = 1 − exp0.693tt0.5qE15

Значение q должно зависеть от типа рекристаллизации.

Для статической рекристаллизации (SRX) q = 1,0.

Для метадинамической рекристаллизации (MDRX) q = 1,5.

2.2.5 Оценка для прогнозирования среднего напряжения течения (MFS) в каждом проходе прокатки

Модифицированное уравнение моделирования среднего напряжения течения, учитывающее влияние добавления марганца, должно быть

MFS = 0,78 + 0,137MnXMFSMISAKAX9,8X1 − XDYN + KσSSXDYNE16

где XDYN равно

XDYN = 1 − exp0.693ε − εcε0.52, E17

, где

ε0.5 = 1.44×10−3ε̇0.05d00.25exp6420T, E18

и где σSS определяется как установившееся состояние напряжения после достижения максимального напряжения:

σSS = 7.2ε̇exp300000RT0 .09E19

3. Влияние химического состава

Для высокопрочной стали в качестве основного требования требуются свойства прочности на растяжение, в то время как такие требования, как свариваемость и пластичность, также имеют первостепенное значение. Следовательно, углерод, который является основным источником прочности, не должен превышать очень высоких значений, и, следовательно, высокопрочная сталь требует добавления легирующих элементов.

Добавку микролегирующих элементов можно разделить на две категории [6]:

1. Микролегирующие элементы: ниобий, ванадий, титан, алюминий и бор.

2. Замещающие элементы: кремний, марганец, молибден, медь, никель и хром.

3.1 Добавление ниобия, титана и ванадия

Микролегирующие элементы, такие как ниобий, титан и ванадий, в основном являются карбидообразующими элементами. Хотя добавление этих элементов в сталь повышает ее температуру Ar ₃ , они замедляют превращение аустенита в феррит, ограничивая диффузию углерода.Упрочнение путем добавления одного или всего ниобия, ванадия или титана показало заметное увеличение прочности стали. Явление упрочнения вызывается мелким выделением нитридов, карбидов или карбонитридов, которые связаны с ферритной матрицей, но вызывают упрочнение, препятствуя перемещению дислокаций.

Одним из наиболее значительных эффектов индивидуального или одновременного добавления V, Nb и Ti является снижение температуры рекристаллизации. Что способствует образованию гамма-зерен (аустенита) более мелкого размера во время чистовой прокатки.

Двумя основными механизмами, которые препятствуют рекристаллизации и, в конечном итоге, росту зерен, являются закрепление частиц и увлечение растворенным веществом.

Движение границ зерен можно объяснить вызванным деформацией выделением микрокарбидов на границах гамма-зерен, которые ограничивают размер гамма-зерен. Добавление титана или ниобия помогает подавить рост гамма-зерен за счет выделений нитридов или карбонитридов, которые в основном присутствуют на границах зерен и препятствуют их перемещению.

В случае добавления ванадия добавление азота может способствовать увеличению прочности и ударной вязкости. Осадки нитрида ванадия полезны для придания стали прочности. Однако добавление азота приводит к плохой свариваемости. Точно так же упрочнение может быть достигнуто путем добавления ниобия, но более высокое содержание ниобия обязательно приведет к плохой свариваемости. Следовательно, обычные методы требуют одновременного добавления V и Nb.

3.2 Упрочнение на основе марганца

Повышение ударной вязкости может быть достигнуто за счет добавления марганца, что приводит к снижению температуры Ar ₃ .Из-за уменьшения содержания Ar ₃ в сочетании с низкими температурами наматывания, зерна альфа (феррита) измельчаются, что увеличивает прочность. Кроме того, мелкий размер осадка обусловлен карбонитридами ниобия и нитридами ванадия.

4. Влияние контролируемых параметров горячей прокатки

4.1 Температура повторного нагрева в нагревательной печи

Обычно аустенитные зерна начинают рекристаллизоваться при температурах выше 1050 ° C. Поскольку начальный более мелкий размер гамма-зерна помогает создать конечный более мелкий размер альфа-частиц, эффективны более низкие температуры повторного нагрева.Кроме того, элементы микролегирования также способствуют уменьшению размера аустенитного зерна за счет нерастворенных карбидов и нитридов, которые ограничивают исходный размер аустенитного зерна.

В конце концов, более низкая температура повторного нагрева сляба за счет увеличения размера аустенитного зерна и более низкая температура прокатки на черновом стане приведет к еще более мелкому размеру зерна за счет обжатия при более низких температурах.

4.2 Повторная рекристаллизация на черновом стане

Из-за многократного обжатия на черновом стане рекристаллизация и осаждение являются конкурирующими явлениями.Однако при более высоких температурах перекристаллизация будет первым явлением. Поскольку основной принцип контролируемой прокатки требует, чтобы во время чистовой прокатки возникали осадки, рекомендуется использовать более высокие температуры черновой обработки наряду с более короткими более грубыми интервалами между проходами.

Гамма-зерно улучшается путем многократной статической рекристаллизации, вызванной работой чернового стана. Повышенная деформация прокатки оказывает заметное влияние на облегчение статической рекристаллизации, вызванной более высокой плотностью дислокаций и увеличением центров зародышеобразования из-за мелкого размера аустенита, что, в свою очередь, приводит к размягчению материала.Однако есть предельное значение измельчения зерна.

4.3 Чистовая прокатка при температурах без рекристаллизации

Как было разъяснено выше, температура без перекристаллизации (T _NR ) важна при разработке контролируемого процесса прокатки. Эта температура определяет, где усиливается деформация для зерен аустенита, что приводит к вызванному деформацией осаждению карбонитридов, а также к увеличенным участкам зародыша мелкозернистого феррита на этих участках. Горячая прокатка является динамическим процессом, поэтому температура без рекристаллизации зависит от параметров деформации.Факторами, влияющими на T _NR , являются состав стали, значения деформации, применяемые в каждом проходе, скорость деформации и время между проходами прокатки [7, 8].

Во время чистовой прокатки значение T _NR имеет тенденцию динамически снижаться по мере увеличения значения деформации или уменьшения. Это явление объясняется статической рекристаллизацией, вызванной увеличением мест рекристаллизации из-за более мелких зерен и более высокой плотности дислокаций, возникающих во время каждого прохода прокатки.

Значение скорости деформации также является определяющим фактором для начала динамического восстановления и способствует статической рекристаллизации, которая в конечном итоге снижает T _NR .

Во время контролируемой прокатки время между проходами во время каждого обжатия также играет важную роль, поскольку основное требование — прокатка при температурах ниже T _NR . Кинетика осаждения ускоряется из-за деформаций, возникающих при прокатке ниже T _NR . Предпочтительно меньшее время между проходами, так как более высокое время между проходами приведет к укрупнению размеров выделений, а также к повышенной тенденции рекристаллизации, что отрицательно скажется на конечном значении прочности стали.

4.4 Ускоренное охлаждение

Биометрический стол и моталка в целом действуют как установка для последующей термообработки, которая позволяет достичь фазового превращения за счет управления охлаждением для создания змеевиков с различными свойствами и микроструктурой.

Ускоренное охлаждение после горячей прокатки приводит к дальнейшему измельчению зерен и контролю фазы, что приводит к улучшению свойств. Феномен упрочнения микроструктуры — это фазовые превращения с точки зрения микроструктуры, исключающие перлитные превращения, дисперсионное упрочнение за счет карбидов и выделений нитридов, которые наряду с контролируемыми скоростями охлаждения приводят к уменьшению размера зерен в полученной микроструктуре.Ускоренное охлаждение можно разделить на два метода — непрерывное ускоренное охлаждение и прерывистое ускоренное охлаждение.

Окончательные механические свойства после ускоренного охлаждения в значительной степени зависят от содержания легирующих элементов и параметров горячей прокатки.

Общие требования для открытого доступа к результатам исследовательского проекта Horizon 2020 можно найти в Руководстве по открытому доступу к научным публикациям и данным исследований в Horizon 2020. В самом простом виде в руководстве указано, что если вы являетесь получателем Horizon 2020, вы должны обеспечьте открытый доступ к вашим научным публикациям, разрешив их скачивание, распечатку и чтение в Интернете.Кроме того, указанные публикации должны пройти рецензирование.

Публикация с помощью IntechOpen означает, что ваши научные публикации уже соответствуют этим основным требованиям. Это также означает, что благодаря использованию открытого лицензирования наши публикации также можно копировать, публиковать, искать, связывать, сканировать и добывать текст и данные, оптимизируя соблюдение нашими авторами требований в соответствии с рекомендациями Европейской комиссии.

Метаданные для всех публикаций также автоматически депонируются в репозиторий OAI IntechOpen, делая их доступными через поисковый интерфейс инфраструктуры открытого доступа для исследований в Европе (OpenAIRE), что дополнительно подтверждает наше соответствие.

При выборе публикации получателям грантов Horizon 2020 предлагается предоставить открытый доступ к различным типам научных публикаций, включая монографии, отредактированные книги и материалы конференций.

IntechOpen публикует все вышеупомянутые форматы в соответствии с требованиями и критериями, установленными Европейской комиссией для программы Horizon 2020.

Авторы, которым требуется дополнительная информация, могут присылать свои запросы по адресу funders @ intechopen.com

Публикация с помощью IntechOpen означает, что ваши научные публикации уже соответствуют этим основным требованиям. Это также означает, что благодаря использованию открытого лицензирования наши публикации также можно копировать, публиковать, искать, связывать, сканировать и добывать текст и данные, оптимизируя соблюдение нашими авторами требований в соответствии с рекомендациями Европейской комиссии.

Метаданные для всех публикаций также автоматически депонируются в репозиторий OAI IntechOpen, делая их доступными через поисковый интерфейс инфраструктуры открытого доступа для исследований в Европе (OpenAIRE), что дополнительно подтверждает наше соответствие.

При выборе публикации получателям грантов Horizon 2020 предлагается предоставить открытый доступ к различным типам научных публикаций, включая монографии, отредактированные книги и материалы конференций.

IntechOpen публикует все вышеупомянутые форматы в соответствии с требованиями и критериями, установленными Европейской комиссией для программы Horizon 2020.

Авторы, которым требуется дополнительная информация, могут присылать свои запросы по адресу funders @ intechopen.com

Преимущества лазерной сварки перед традиционными методами

Лазерная сварка перед традиционными методами сварки

Сварка TIG и MIG давно признана хорошим выбором для сварки небольших компонентов из-за их превосходной отделки. Однако такая сварка требует навыков и сноровки и, несмотря на их управляемость, имеет ряд недостатков. Лазерная сварка является отличной заменой, которая часто превосходит процессы дуговой сварки, а ее плотно сфокусированный луч ограничивает тепловые эффекты.Лазерная сварка позволяет решать сварочные задачи, превосходящие возможности традиционных методов сварки.

Традиционные методы сварки

В процессах TIG и MIG используется защитный газ для создания инертной атмосферы вокруг сварочной головки. При сварке TIG дуга создается вольфрамовым электродом и используется ручной присадочный материал, тогда как при сварке MIG электродом является присадочная проволока. Эти сварочные аппараты можно отрегулировать для сварки хрупких компонентов, а качество окончательного шва будет высоким.Другой часто используемый метод — это точечная сварка, при которой детали зажимаются между парой электродов и пропускается электрический ток. Во всех процессах дуговой и точечной сварки к заготовке передается значительное количество тепла, что влияет на металлургическую структуру вокруг сварного шва.

Лазерная сварка

Тепло, необходимое для сварки, передается сильно сфокусированным световым лучом диаметром всего две тысячных дюйма. Сварка проводится серией коротких импульсов, которые плавят металл для создания высококачественного сварного шва.В зависимости от конкретной сварочной задачи может потребоваться присадочный материал, как при сварке TIG. Поскольку лазерный луч сильно сфокусирован, тепловложение сводится к минимуму, и детали можно обрабатывать практически сразу.

Преимущества лазерной сварки

Точное управление лазерным лучом дает пользователям несколько преимуществ по сравнению с TIG, MIG и точечной сваркой:

• Прочность сварного шва: Узкий лазерный сварной шов с отличным соотношением глубины и ширины и более высокой прочностью.
• Зона термического влияния: Зона термического влияния ограничена, и из-за быстрого охлаждения окружающий материал не отжигается.
• Металлы: Лазеры успешно сваривают углеродистую сталь, высокопрочную сталь, нержавеющую сталь, титан, алюминий и драгоценные металлы, а также разнородные материалы.
• Прецизионная работа: Маленький, строго контролируемый лазерный луч позволяет выполнять точную микросварку миниатюрных компонентов.
• Деформация: Детали имеют минимальную деформацию или усадку.
• Нет контакта: Нет физического контакта между материалом и лазерной головкой.
• Односторонняя сварка: Лазерная сварка может заменить точечную сварку, требуя доступа только с одной стороны.
• Лом: Лазерная сварка поддается контролю и приводит к небольшому количеству лома.

Приложения

Уникальные свойства лазерной сварки дают ей значительное преимущество перед другими видами сварки, которые можно использовать несколькими способами:

• Прецизионные детали: Лазеры отлично подходят для сварки мелких и хрупких металлических деталей и создания минимальных внутренних напряжений благодаря минимальному тепловложению.
• Медицинские приборы: Бесконтактная сварка и отсутствие сварочных брызг обеспечивают гигиену при сварке медицинских изделий.
• Соленоиды и обрабатываемые детали: Лазеры идеально подходят для соединения обработанных компонентов, таких как соленоиды, и создают минимальные искажения из-за низкого тепловложения.
• Эстетика: Отличное качество лазерной сварки.
• Ограниченный доступ: Бесконтактный лазерный луч позволяет выполнять сварку в недоступных для других местах областях.
• Сварка ювелирных изделий и дорогостоящие изделия: Точная управляемость и незначительное тепловое воздействие делают его хорошим выбором для сварки дорогостоящих и высокоточных деталей, включая драгоценные металлы.

Повышение производительности с помощью лазерной сварки

Лазерная сварка может решить многие инженерные проблемы, особенно в отношении компонентов, которые чувствительны к воздействию чрезмерного тепловложения, подвержены деформации или требуют чрезвычайно точной сварки.Свяжитесь с нами в LaserStar, чтобы узнать, как наши сварочные системы могут улучшить ваши производственные процессы и производительность.

Сварка: снижение рисков при сварке

Если сварка является частью вашей рабочей деятельности, вы должны провести оценку рисков, чтобы определить, какие меры необходимы для контроля рисков, связанных с воздействием сварочного дыма.

• Обычные сварщики будут выполнять сварку большую часть своей смены и выполнять различные виды сварки и другие сопутствующие операции в один и тот же день, в зависимости от требований их работы.Воздействие сварочного дыма на них будет регулярным, длительным или интенсивным. Им потребуется адекватный контроль, чтобы защитить их от риска развития профессиональных заболеваний легких.
• Спорадические сварщики будут выполнять сварку нечасто, если это связано с их основной производственной операцией. Инженерные средства контроля дыма обычно не требуются для периодической сварки, выполняемой реже одного раза в неделю и продолжительностью менее 1 часа. В таких ситуациях убедитесь, что имеются средства защиты органов дыхания (СИЗ) и хорошая общая вентиляция для предотвращения воздействия сварочного дыма.Но вы также должны позаботиться о защите окружающих и убедиться, что общая вентиляция эффективна для удаления и рассеивания сварочного дыма.
  • Например, автомеханик, носящий RPE с хорошей общей вентиляцией на рабочем месте, время от времени выполняющий короткие сварочные работы на автомобиле со сломанным опорным кронштейном выхлопной системы, будет соответствовать минимальным требованиям.

Без контроля рабочие будут подвергаться воздействию сварочного дыма.В этом видео показаны типичные выбросы дыма, возникающие при сварке MIG.

Ваша оценка должна учитывать такие факторы, как:

• процесс сварки, объем работ и уровень образовавшегося дыма
• размер свариваемой детали
• свариваемый металл (низкоуглеродистая сталь, нержавейка и др.)
• Расходные материалы, используемые в процессе сварки

При снижении воздействия любого опасного вещества принципы контроля основываются на приоритетном подходе.По возможности следует рассмотреть возможность отказа от сварки, используя методы холодного соединения:

• крепеж механический (болты, заклепки и т. Д.), Или
• клея (такие технологии постоянно развиваются)

Если вы не можете исключить сварку, учитывайте:

• сокращение объема сварки
• с использованием расходных материалов, которые выделяют меньше дыма
• с использованием процесса сварки, который производит меньше дыма
• убедитесь, что металл был должным образом очищен и подготовлен
• автоматизация или механизация процесса или работы
• с использованием других технических средств управления, таких как LEV

LEV для наиболее распространенных видов ручной сварки

Самый эффективный способ уменьшить сварочный дым — улавливать его у источника, защищая сварщика и предотвращая распространение дыма.

Для адекватного контроля воздействия сварочного дыма по возможности следует использовать подходящий LEV. Они могут различаться в зависимости от сварочной деятельности.

Извлечение на горелке

Извлечение на горелке может быть очень эффективным при сварке MIG, и вам следует оценить, подходит ли он для вашей задачи. Современные, сделанные на заказ, высокоэффективные сварочные горелки со встроенным вытяжным устройством на горелке могут обеспечить действительно хороший контроль.

Скамейки выдвижные

Вытяжные столы — хороший выбор для средних и небольших сварочных работ, которые можно перенести на верстак.При сварке более крупных изделий могут быть подходящими вытяжные кабины, достаточно большие, чтобы вмещать заготовку, установленную на поворотном столе, чтобы дым отводился к вытяжке в задней части кабины. На этом видео показана извлеченная скамья.

Передвижной LEV

Подвижные блоки LEV с кожухами с поворотным рычагом требуют, чтобы рабочие правильно устанавливали кожухи и перемещали кожух во время работы. Для некоторых задач требуются специальные вытяжки.

На видео выше показано, как выглядит хороший контроль, когда для управления экспозицией используется LEV.Инструмент выбора BOHS поможет вам выбрать подходящий уровень LEV для вашего рабочего места.

Когда LEV разряжается в рабочей зоне, выпускаемый воздух необходимо фильтровать, чтобы уменьшить твердые частицы до незначительной концентрации.

Вытяжной воздух, выходящий за пределы рабочей зоны, должен покидать здание на достаточно высоком уровне, чтобы обеспечить его рассеивание. Также может применяться экологическое законодательство.

Публикация HSE «Контроль переносимых по воздуху загрязняющих веществ на рабочем месте» дает руководство по планированию, проектированию, вводу в эксплуатацию и испытанию эффективных УЭУ.

Информационный бюллетень COSHH по основам WL3 «Контроль сварочного дыма» дает больше рекомендаций.

Средства защиты органов дыхания (СИЗ)

Если вы не можете добиться адекватного контроля с помощью одного только LEV, или обеспечить LEV практически невозможно, вы должны предоставить своим работникам подходящее респираторное защитное оборудование (RPE). Также учитывайте любых других рабочих, подвергающихся воздействию сварочного дыма, учитывая уровень общей вентиляции и исключая незащищенных людей в местах проведения сварочных работ.

Невозможно положиться на LEV для эффективного улавливания сварочного дыма при работе на открытом воздухе. Таким образом, для любой сварки на открытом воздухе вы должны предоставить подходящие СИЗ и учитывать защиту окружающих.

Респиратор с приводом или респиратор с подачей воздуха, который сочетает в себе защиту органов дыхания, глаз и лица с APF не менее 20, является лучшим вариантом для сварщиков.В противном случае, если используется плотно прилегающий RPE, его будет неудобно носить, что приведет к ослаблению или снятию RPE рабочими.

Для работы, продолжительность которой, как ожидается, не превышает одного часа, может быть достаточно плотно прилегающей одноразовой маски FFP3 или многоразовой полумаски с фильтром P3 для защиты от твердых частиц, если пользователь чисто выбрит, но эти фильтры для твердых частиц не защитят рабочих от сварочных газов, содержащихся в дыме.

RPE должен подходить каждому владельцу. Испытания на посадку устройств с плотно прилегающими торцевыми уплотнениями гарантируют, что выбранное оборудование подходит для каждого рабочего.

У вас должна быть программа управления RPE, которая включает:

• подходящее испытание на посадку
• запас запчастей например аккумуляторы и фильтры
• чистое хранение СИЗ, когда они не используются
• совместимость с другими средствами индивидуальной защиты (СИЗ), которые вы предоставили для данной задачи, например, сварочный козырек

Публикация HSE по защите органов дыхания на работе дает больше указаний.

Прочие рабочие в области

Рабочим, эксплуатирующим автоматизированные или механизированные сварочные аппараты, или другим работникам поблизости, вряд ли понадобится СИЗО, если:

• эффективная общая вентиляция обеспечивает быстрое удаление дыма и сквозную тягу для рассеивания и удаления дыма, образующегося при сварке. В большинстве сварочных цехов потребуется механическая общая вентиляция, поскольку естественной вентиляции через открытые двери и окна недостаточно для рассеивания дыма, образующегося при выполнении работ
• они могут видеть образующиеся пары, но работают достаточно далеко, чтобы не приближаться к источнику дыма, и в воздухе не остается дымки

Может оказаться невозможным иметь систему LEV в роботизированных ячейках, способную улавливать весь дым.Таким образом, расстояние, на котором могут работать операторы, становится одним из основных факторов при принятии решения о необходимости общей механической вентиляции. В механической общей вентиляции используются вентиляторы, установленные на потолке или высоко на стене, чтобы вытягивать воздух из комнаты и втягивать чистый воздух для рассеивания переносимых по воздуху загрязняющих веществ.

Точечная контактная сварка

При контактной точечной сварке образуется гораздо меньше дыма, чем при других сварочных процессах, например, при сварке MIG. Хорошей общей вентиляции обычно достаточно для удаления сварочного дыма в процессе точечной сварки сопротивлением низкой интенсивности, когда сварка производится на чистом металле без покрытия.Защита глаз необходима для защиты от брызг. Лист WL3 COSHH Essentials дает больше советов по контролю дыма.

Предотвращение возникновения дуги с помощью сварочных штор

Назначение сварочной завесы или экрана — защита прохожих и ближайших рабочих от света сварочной дуги.

Огнестойкие тяжелые брезентовые экраны очень распространены, но многие люди предпочитают видеть, не сваривает ли кто-то внутри. Это означает, что многие экраны сделаны из «полупрозрачного» пластика.Эти полупрозрачные экраны позволяют вам видеть достаточно, чтобы знать, что кто-то занимается сваркой, но материал отфильтровывает вредные части света. Если нет необходимости видеть сварщика или для защиты между сварочными площадками, следует использовать более темные или непрозрачные экраны и занавески.

Сварочные завесы и экраны должны соответствовать британскому стандарту BS EN ISO 25980 или, по крайней мере, обеспечивать такой же уровень защиты, как этот стандарт. Некоторые поставщики сварочного оборудования могут называть это EN ISO 25980.

Стандарт не определяет какой-либо конкретный цвет, он просто требует, чтобы занавеска достигла определенного уровня производительности. Это означает, что подходящие шторы могут быть разных цветов и уровней «темноты». Авторитетный поставщик должен быть в состоянии подтвердить, соответствует ли занавес британскому стандарту. На данный момент HSE не известно о каких-либо прозрачных сварочных завесах, соответствующих стандарту BS EN ISO 25980.

Средства индивидуальной защиты (СИЗ)

Не допускайте воздействия прямого и отраженного ультрафиолетового (УФ) и инфракрасного излучения, надев защитную одежду и используя сварочные экраны.По возможности используйте покрытие для стен темного цвета, чтобы уменьшить блики.

Для защиты от брызг при сварке надевайте соответствующую одежду, закрывающую руки и ноги, и подходящие перчатки. Надевайте защитные очки при скалывании шлака или при очистке сварных швов проволочной щеткой во время подготовки или окончания работы.

Специальные средства защиты глаз, включая фильтры для сварщиков (для предотвращения возникновения дуги), должны соответствовать соответствующим британским и европейским стандартам. Существуют стандарты, касающиеся ударопрочности, сварочных фильтров с автоматическим затемнением и фиксированных фильтров.Авторитетные поставщики сварочного оборудования помогут сделать правильный выбор.