Сварочный тренажер. Замена санкционных Soldamatic и Lincoln16.11.2022 17:17

Из России ушли крупные компании-производители сварочных тренажеров — Soldamatic и Lincoln Electric, а они нужны учебным центрам, колледжам, вузам и крупным компаниям. И поэтому … продолжим тему импортозамещения и совершенствования тренажера сварщика. Назначение компьютерного имитационного тренажера »Электросварка» — формирование и совершенствование знаний, умений и навыков электрической сварки. Тренажер обеспечивает обучение четырем видам ручной сварки: полуавтоматической в защитных газах, ручной неплавящимся электродом в инертных газах, ручной дуговой и механизированной сварки порошковой проволокой, во всех рабочих положениях.

Выполнена имитация переноса металла при полуавтоматической сварке: струйный, крупнокапельный, короткой дугой. Имитация дефектов сварки — прожоги, наплывы, брызги и т.д.

Первые удачные попытки были описаны в https://habr.com/ru/post/597041/. После этого мы решили использовать AR вместо использования относительно сложной конфигурации с использованием системы HTC LightHouse (трекеры HTC VIve). В целом получилось, но точность и скорость трекинга нас не устроили и мы вернулись на использование трекеров.

Эксперимент с AR-сваркой для клиентов из КазахстанаЭксперимент с AR-сваркой для клиентов из Казахстана

В качестве нормативной базы были использованы ГОСТ. Параметры, определяющие качество получаемого сварного соединения регламентированы ГОСТ 5264–80, 11534–75, 16037–80.

В качестве основных математических моделей были использованы детерминированные, реализуемые на современных ПК с разбивкой на группы моделируемых явлений в сварной конструкции:

1) математические модели полей температур, напряжений и деформаций во всей свариваемой конструкции;

2) математические модели процессов в зоне термического влияния;

3) математические модели явлений и процессов, происходящих в жидком металле сварочной ванны;

4) математические модели магнитогазодинамических процессов в плазме сварочной дуги;

5) математические модели поведения капли электродного металла на торце электрода, переноса металла и процессов нагрева и расплавления электрода;

6) математические модели расчета химического состава и уровня выделения сварочного аэрозоля при дуговой сварке.

В качестве основного математического метода использован метод конечных элементов и конечных объемов.

Моделирование процесса методом конечных элементов (показан процесс распределения тепла при сварке)Моделирование процесса методом конечных элементов (показан процесс распределения тепла при сварке)

Достигнутые преимущества VR-тренажера сварки:

  1. Адекватная и универсальная математическая модель точно воспроизводит все физические и физико-химические процессы по время сварки (с учетом всех возможных условий).

  2. Отсутствие затрат на расходные материалы (заготовки, электроды, газ и т.д.) и затрат на электроэнергию.

  3. Мобильность, отсутствие специального рабочего места.

  4. Абсолютная безопасность обучения, в т.ч. воспроизведение в VR «опасных» условий.

  5. Полная имитация различных типов сварочных аппаратов, свариваемых изделий, СИЗ, дополнительно: поворотные сварочных столы, монтажные столы, спец.устройства, используемые при сварке.

  6. Показ последствий некачественного шва через время.

  7. Показ дефектов шва в разрезе, снижение свойств шва со временем, т.е. наблюдение внутренней структуры шва и ускорение времени с показом последствий.

  8. Возможность сварки любых изделий любыми электродами и в любых средах.

  9. Не нужен профессиональный индивидуальный инструктор который следит за процессом обучения, т.к. в тренажере уже имеется виртуальный инструктор.

  10. Дополнительные модули — нарушения при проведении сварочных работ, промышленная безопасность, такелажные и стропальные работы, работы на высоте и т.д. — расширяют функционал тренажера.

  11. Возможность использования в системах управления обучением (LMS) с передачей аналитики обучения в систему хранения учебных записей.

  12. Совместимость с открытой платформой полигон — возможность бесшовной стыковки с другими тренажерами, в т.ч. для совместной работы.

ПрожиганиеПрожиганиеПодрезПодрезобрушение сварочного шваобрушение сварочного шва излишняя высотаизлишняя высота плохая равномерностьплохая равномерностьПорыПорыБрызги металлаБрызги металлаАнализ напряжения в сварном шве и метод ACPD для инициирования усталостной трещиныАнализ напряжения в сварном шве и метод ACPD для инициирования усталостной трещины

Тренажер обеспечивает обучение четырем видам ручной сварки: полуавтоматической в защитных газах, ручной неплавящимся электродом в инертных газах, ручной дуговой и механизированной сварки порошковой проволокой, во всех рабочих положениях. Выполнена имитация переноса металла при полуавтоматической сварке: струйный, крупнокапельный, короткой дугой. Имитация дефектов сварки — прожоги, наплывы, брызги и т.д. Комплект с макетами заготовок разных моделей, которые в процессе работы имитируют реальные сварные соединения.

Аппаратная реализация тренажера сварки для РосАтомаАппаратная реализация тренажера сварки для РосАтома

  1. T-соединение стык (Тавровое соединение) .

  2. Соединение нахлест.

  3. V-соединение стык (Стыковое соединение) .

  4. Труба V-соединение стык (Соединение труба к трубе (6″)).

  5. Труба T-соединение стык (Стыковое соединение труба к плоскости (6″)) .

    Тренажер имеет аппаратную реализацию в виде корпуса сварочного аппарата с регулировками: силы тока (A), напряжения (V), скорости подачи проволоки, расхода газа, переключение переменный/постоянный ток±, кнопка 2х/4-х тактный режим сварки.

Типовые сварочные соединенияТиповые сварочные соединения

Достигнутые характеристики тренажера:

  • Сварочные позиции согласно международным стандартам ISO 6947: 2011 ANSI/AWS A3.0M/A3.0:2011 — PA, PC, PF/PG, PE, PH/PJ, H-L045/J-L045, PB, PD, 1F, 2F, 3F, 4F, 1G, 2G, 3G, 4G, 5G, 6G. Положение заготовки — горизонталь, вертикаль, фланец, потолочный.

  • Выбор напряжения диапазон не меньше — 10V — 36V для механизированной сварки в инертном газе, диапазон не меньше 12V-36V для механизированной сварки в активном газе.

  • Выбор силы тока — сварка покрытым электродом — диапазон не меньше 50A-240A, сварка в защитном газе — диапазон не меньше 25A-270A.

  • Выбор полярности — прямая, обратная, переменны ток.

  • Выбор защитного газа — диоксид углерода (Углекислота), смесь Аргоновая и Диоксид углерода, аргон. Выбор скорости подачи проволоки — диапазон не меньше 1.2–20.0 м/мин.

  • Выбор основного материала — углеродистая сталь, Выбор толщины заготовки 3 мм, 6 мм, 10 мм. Выбор покрытия электрода — основной, рутил.

  • Выбор диаметра покрытого электрода — 2.50, 3.25 и 4 мм. Выбор диаметра проволоки, не меньше — сплошная 0.8, 1 и 1.2 мм, порошковая 1.2 и 1.6 мм. Выбор диаметра неплавящегося электрода — 2 и 2.4 мм.

Комплектация:

  • поворотный кронштейн для размещения заготовок

  • крепления для держателя электрода и горелки

  • крепление для маски и маска

  • штанга для крепления заготовки, регулируемая по высоте

  • заготовки для сварки

  • стойка

  • держатели электродов и горелка

  • 3D очки

  • компьютер ± презентационный экран

Возможности тренажёра

  • изучение функционала и основных принципов работы на сварочном аппарате

  • обучение практическим правилам пользования сварочным оборудованием

  • воспроизводит процесс: ручной дуговой сварки

  • воспроизводит процесс: полуавтоматической сварки

  • автоматически формирует статистические данные по результату выполнения упражнений

Возможности оборудования

  • визуализация работы сварочного аппарата

  • реалистичная имитация звука сварки в виртуальном мире

  • имитация работы сварочным аппаратом

  • согласование виртуальной сцены в режиме реального времени с воздействиями обучаемого на органы управления

  • отображение на экране монитора текущих параметров имитируемого сварочного процесса

  • статистическая обработка результатов

  • изучение виртуального сварочного шва после завершения упражнения с разных ракурсов и разного расстояния

  • возможность выбирать упражнения из набора

  • возможность выбирать заготовку для сварочных работ

  • отображение сварочного процесса в трехмерном пространстве с использованием: очков виртуальной реальности, монитора компьютера

  • менять силу тока для ручной сварки

  • менять скорость подачи проволоки для полуавтоматической сварки

  • получить основные моторные навыки зажигания и поддержания сварочной дуги

  • локация, моделирующая помещение для сварочных работ

  • режим имитации процесса расхода и смены электрода в режиме ручной дуговой сварки

  • формирование статистики о результатах выполнения упражнений

Перечень учебных упражнений на отработку точности движений

  • Упражнение №1. Наплавка сварочного шва в виде двух горизонтальных линий

  • Упражнение №2. Наплавка сварочного шва в виде пяти горизонтальных линий

  • Упражнение №3. Наплавка сварочного шва в виде двух вертикальных линий

  • Упражнение №4. Наплавка сварочного шва в виде пяти вертикальных линий

  • Упражнение №5. Наплавка сварочного шва в виде квадрата

  • Упражнение №6. Наплавка сварочного шва в виде двух вложенных квадратов

  • Упражнение №7. Наплавка сварочного шва в виде ромба

  • Упражнение №8. Наплавка сварочного шва в виде двух вложенных ромбов

  • Упражнение №9. Наплавка сварочного шва в виде окружности

  • Упражнение №10. Наплавка сварочного шва в виде двух вложенных окружностей

  • Упражнение №11. Наплавка сварочного шва в виде синусоидальной линии

Процесс сборки корпусовПроцесс сборки корпусов

Перечень учебных заданий на отработку навыков наложения сварочного шва на заготовках, расположенных в различных плоскостях

  • Задание №1. Сварка в нижнем стыковом положении

  • Задание №2. Сварка в нижнем угловом положении

  • Задание №3. Сварка в вертикальном стыковом положении

  • Задание №4. Сварка в потолочном угловом положении

  • Задание №5. Сварка стыковых швов на пластине в вертикальном угловом положении

  • Задание №6. Сварка в вертикальном угловом положении, с ведением снизу-вверх

  • Задание №7. Сварка в потолочном стыковом положении

Маска сварщикаМаска сварщикаКомплект тренажераКомплект тренажера

Тестирование тренажера сварки в Госкорпорации «Росатом»

Изначально на строящуюся атомную электростанцию «Аккую» планировали приобрести сварочный тренажер Soldamatic. Однако в конкурсе победили мы и сегодня завершилась приемка виртуального сварочного тренажера нашей компании.

Для обучения и тестирования навыков на столь ответственном объекте закупается большое количество различных тренажеров. Тренажер сварки прошел строгую контрольную приемку специалистов Росатома и теперь тоже займет достойное место в системе подготовки персонала АЭС «Аккую».Кроме того, после успешного внедрения продукции, наша компания получила статус «проверенного поставщика» Госкорпорации »Росатом».

ff6daed5fe5417984c38ac9274afc38c.webp

Сварочный тренажер на конкурсе профмастерства «Абилимпикс-2022»

Представили свой VR — тренажер на конкурсе профмастерства среди инвалидов «Абилимпикс». Четыре дня прямо у стен кремля на площадке Гостиного двора проходил конкурс. Все четыре дня отбоя не было от желающих попробовать свои силы в сварке в виртуальном пространстве. Тренажер практически не простаивал. Посетители отмечают высокую востребованность такого тренажера в обучении. Ведь он позволяет быстро войти в профессию, не тратить дорогие материалы при неизбежных ошибках в обучении. 

90b8496767826a02ab5636c594ebdc33.webp

© Habrahabr.ru