Министерство образования и науки Украины
Донбасская государственная машиностроительная академия
Кафедра компьютерных информационных технологий
ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ (ДП) №____
Тема: Моделирование тепловых процессов при наплавке порошковой проволокой
Выполнил студент
гр. ІТ 01-1з В.М. Богдюк
Краматорськ, 2007 г.
Пояснительная записка к дипломной работе содержит _ страниц машинописного текста, 16 рисунков, 6 таблиц, 1 приложение.
Тема дипломной работы "Моделирование тепловых процессов при наплавке порошковой проволокой".
Объект исследования - тепловые процессы при наплавке порошковой проволокой.
Цель работы - разработка программно-методического комплекса для расчета температурного поля вылета порошковой проволоки.
В работе содержатся общие сведения о процессе наплавки, порошковых проволоках, их строении и применении. Рассматриваются тепловые процессы при наплавке порошковой проволокой. Описываются математические модели нагрева оболочки вылета и сердечника. Производится анализ решения дифференциального уравнения теплопроводности. Разработаны логическая и информационные модели программного комплекса.
Разработанный программный комплекс позволяет выполнить расчет температурного поля вылета порошковой проволоки, определить температуру в любой точке сердечника, зависимость температуры нагрева оболочки от плотности тока и теплофизических свойств. Результаты моделирования представлены в виде графических зависимостей и таблиц. Программный комплекс предусматривает сохранение полученных результатов на магнитных носителях и удобство использования для неподготовленного пользователя.
Данный комплекс программ предназначен для использования в научных разработках.
моделирование, тепловой процесс, порошковая проволока, оболочка, сердечник, уравнение теплопроводности, предварительный подогрев.
Ведомость работы
| Формат | №п/п | Наименованиедокумента | Наименование объекта или изделия | Кол-во листов |
| А4 | 1 | Пояснительнаязаписка | КИТ 982.00.00.00. ДР. ПЗ | |
| Графическая часть | ||||
| А4 | 2 | Тепловой баланс нагрева порошковой проволоки | КИТ 982.01.00.00 ДР. ПЛ | 2 |
| А4 | 3 | Математическая модель нагрева оболочки вылета порошковой проволоки | КИТ 982.02.00.00 ДР. ПЛ | 1 |
| А4 | 4 | Математическая модель нагрева сердечника порошковой проволоки | КИТ 982.03.00.00 ДР. ПЛ | 1 |
| А4 | 5 | Матем. модель нагрева порошковой проволоки при наплавке с предва-рительным подогревом | КИТ 982.04.00.00 ДР. ПЛ | 1 |
| А4 | 6 | Контекстная DFD-диаграмма програм-много комплекса | КИТ 982.05.00.00 ДР. ПЛ | 1 |
| А4 | 7 | Детализирующая DFD-диаграмма програм-много комплекса | КИТ 982.06.00.00 ДР. ПЛ | 1 |
| А4 | 8 | STD-диаграмма прог-раммного комплекса | КИТ 982.07.00.00 ДР. ПЛ | 1 |
| А4 | 9 | Структура программно-методического комплекса | КИТ 982.08.00.00 ДР. ПЛ | 1 |
| А4 | 10 | Структура отдельных модулей | КИТ 982.09.00.00 ДР. ПЛ | 3 |
| А4 | 11 | Исследование темпера-турного поля вылета порошковой проволоки | КИТ 982.10 00.00 ДР. ПЛ | 3 |
Содержание
Реферат
Введение
1. Анализ состояния вопроса и постановка задачи
1.1 Тепловые процессы при наплавке порошковой проволокой
1.2 Анализ и выбор средств разработки программного обеспечения
1.3 Техническое задание на разработку программно-методического комплекса
1.4 Цель и задачи исследований
2. Математическое моделирование теплового состояния вылета порошковой проволоки
2.1 Модель нагрева оболочки вылета порошковой проволоки
2.2 Модель нагрева сердечника порошковой проволоки
2.3 Анализ решения дифференциального уравнения теплопроводности
2.4 Исследование теплового состояния вылета порошковой проволоки при наплавке с предварительным подогревом
2.4.1 Способ наплавки с предварительным подогревом
2.4.2 Исследование электротермических процессов на участке подогрева
2.4.3 Исследование теплового состояния сердечника подогреваемой на вылете порошковой проволоки
3. Разработка компонентов программно-методического комплекса
3.1 Разработка логической модели ПМК
3.1.1 Разработка диаграммы потоков данных
3.1.2 Разработка диаграммы переходов состояний
3.1.3 Разработка диаграммы компонентов
3.1.4 Разработка диаграммы использования
3.2 Структура программно-методического комплекса
3.3 Информационное обеспечение комплекса
3.4 Техническое обеспечение комплекса
3.5 Программное обеспечение комплекса
4. Специальная часть
4.1 Структура и функциональное назначение отдельных модулей ПМК
4.1.1 Модуль расчета
4.1.2 Модуль построения графиков
4.1.3 Модуль формирования отчетов
4.2 Описание интерфейса пользователя
4.3 Исследование температурного поля вылета порошковой проволоки
4.4 Программа и методика испытаний
5 Охрана труда
5.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов
5.2 Мероприятия по обеспечению безопасных и комфортных условий труда
5.3 Расчет естественного освещения
Выводы
Список использованных источников
Приложение А
Наплавка является важным технологическим процессом при изготовлении деталей машин, обеспечивающая экономию расхода металла.
Производители металлоконструкции всегда стоят перед проблемой выбора сварочных материалов, способных обеспечить требуемое качество металла шва и сварного соединения при максимальной производительности сварки.
Сегодня на отечественных заводах для механизированной сварки в среде защитных газов применяют, в основном, сварочную проволоку сплошного сечения марок Св-08Г2С, Св-08ГС. Одним из достоинств сварочной проволоки является ее сравнительно низкая цена. Однако при изготовлении конструкций ответственного назначения производственники затрачивают столько людских ресурсов и средств на зачистку швов и околошовной зоны, доводку формы шва и его поверхности, отвечающих требованиям технической документации, что это достоинство проволоки становится ее недостатком.
Необходимость применения других видов сварочных материалов, а это, прежде всего, должна быть порошковая проволока, особенно остро ощущают производители сварных конструкций, выполняющие зарубежные заказы. В этом случае предъявляют требования не только к надежности конструкции, но и к внешнему виду сварных швов и эффективности (стоимости) изготовления.
На многих крупных заводах-производителях металлоконструкций, где основным способом сварки является механизированная в среде защитных газов, и большой объем применения сплошной проволоки, основными причинами ограниченного использования порошковой проволоки является не столько изношенность сварочного оборудования или недостаточное количество специализированных подающих механизмов, сколько недооценка технологических и экономических преимуществ применения порошковой проволоки.
Порошковая проволока обеспечивает мягкое стабильное горение дуги, мелкокапельный перенос и минимальное разбрызгивание электродного металла, отличное формирование шва. Тонкая шлаковая корка легко удаляется с поверхности шва, в том числе и при сварке в узкий зазор. Поверхность шва гладкая, блестящая, аналогичная поверхности швов при сварке под флюсом.
Порошковая проволока обладает хорошими сварочно-технологическими свойствами в широком диапазоне режимов сварки, чем выгодно отличается от проволок сплошного сечения.
Производственные испытания новых порошковых проволок на ряде машиностроительных заводов показали высокую технико-экономическую эффективность их применения
Применение порошковой проволоки взамен сплошной обеспечивает рост производительности сварки. При сварке, преимущественно в нижнем положении, увеличение производительности сварки составляет 20-40%. Если доля швов, которые необходимо выполнять в вертикальном и потолочном положениях более 50% от общего количества швов, то производительность сварки порошковой проволокой увеличивается в два и более раза.
При использовании сплошной порошковой проволоки подобная производительность может быть достигнута при сварке на форсированных режимах. Однако в этом случае растет расход углекислого газа, увеличивается количество выбросов вредных веществ в зону дыхания сварщика, растет интенсивность излучения дуги, увеличиваются затраты на вспомогательные операции и т.д. Все это не повышает, а снижает суммарный эффект от сварки на форсированном режиме.
Применение порошковой проволоки позволяет решать не только проблемы повышения производительности сварки. Основным достоинством сварки порошковой проволокой является обеспечение хорошего формирования шва правильной формы с блестящей, гладкой поверхностью, малого разбрызгивания электродного металла, глубокого проплавления корня шва.
При сварке порошковыми проволоками обеспечивают более высокие механические свойства металла шва (ударная вязкость, пластичность), чем при сварке сплошной проволокой.
Порошковые проволоки рутилового типа находят широкое применение при изготовлении ответственных металлоконструкций, когда необходимо выполнять сварку в вертикальном или потолочном положениях, например, в судостроении.
В современных рыночных условиях для производителя сварных конструкций при выборе того или иного сварочного материала, определяющим является не только технические характеристики материала, но и его стоимость.
При более высокой стоимости главное преимущество порошковой проволоки в сравнении с проволокой сплошного сечения - возможность изготовить в 1,3-1,5 раза больше готовой продукции высокого качества [1].