Как стать автором
Обновить

Сварочный тренажер. Замена санкционных Soldamatic и Lincoln

Unity *Учебный процесс в IT Разработка под AR и VR *Разработка под Arduino *AR и VR

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 системы HTC LightHouse (трекеры HTC Vive). В целом получилось, но точность и скорость AR-трекинга нас не устроили и мы вернулись на использование трекеров HTC Vive.

Эксперимент с AR-сваркой для клиентов из Казахстана
Эксперимент 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.

Прожигание
Прожигание
Подрез
Подрез
обрушение сварочного шва
обрушение сварочного шва
излишняя высота
излишняя высота
плохая равномерность
плохая равномерность
Поры
Поры
Брызги металла
Брызги металла
Анализ напряжения в сварном шве и метод ACPD для инициирования усталостной трещины
Анализ 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 РосАтома
Аппаратная 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 соединения
Типовые 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 3мм, 6мм, 10мм. 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 корпусов
Процесс 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 сварщика
Маска сварщика
Комплект тренажера
Комплект 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».

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. 

Теги:
Хабы:
Всего голосов 18: ↑18 и ↓0 +18
Просмотры 4.2K
Комментарии 22
Комментарии Комментарии 22

Публикации

Истории

Работа