Разработке
способов сварки с помощью концентрированных источников нагрева, в том
числе и процессам лазерной сварки, в последние годы уделяется особое
внимание. Наибольшее распространение лазерная сварка получила в
аэрокосмической, авиационной, трубной, судостроительной и электронной
промышленности при получении стыковых, нахлесточных и тавровых
соединений со сквозным и глубоким проплавлением, изготовлении панельных
и оболочковых конструкций, трубопроводов, теплообменников, корпусов
электронной аппаратуры, не требующих последующей механической
обработки. Существенную роль как при контроле качества сварных
соединений, так и при разработке систем управления технологическим
процессом лазерной сварки играет математическое моделирование.
Одними из основных характеристик, определяющих свойства шва при лазерной сварке
с глубоким (несквозным) проплавлением, являются глубина и форма
проплавления. Эти параметры удобно использовать в качестве критериев
качества сварного соединения, однако непосредственное измерение их в
процессе сварки, например, с помощью акустической эмиссии или
ультразвукового контроля, затруднительно.
Практически
единственным способом контроля параметров качества в процессе сварки
является прогнозирование, основанное на данных о состоянии
технологических параметров лазерной сварки и параметров объекта
источник нагрева - сварочная ванна - сварное соединение.
В
МГТУ им. Н. Э. Баумана для прогнозирования и управления качеством
лазерной сварки предложено использовать динамические модели с
элементами искусственных нейронных сетей. В данных моделях сделана
попытка учесть основные физические особенности формирования сварного
соединения при лазерной сварке, влияющие на глубину проплавления и
форму проплавления. Основной средой моделирования является система
инженерных и математических расчетов «Матлаб».
Характер
поведения пароплазменного факела в процессе сварки нестабилен. В связи
с нестабильностью самого процесса лазерной сварки постоянно изменяется
глубина проплавления металла. В корне шва формируются пики и впадины -
спайсы, которые определяют глубину проплавления и соответственно
качество сварного соединения. Нестабильность формирования сварного
соединения по глубине определяет необходимость использования
динамических нелинейных моделей для прогнозирования глубины
проплавления и качества сварки.
