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](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/f34/5d8/0e5/f345d80e5b7569922d76161e399767c2.webp)
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)](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/324/f21/d7a/324f21d7a05a006c6b009ff97a63f3e1.webp)
Достигнутые преимущества VR-тренажера сварки:
-
Адекватная и универсальная математическая модель точно воспроизводит все физические и физико-химические процессы по время сварки (с учетом всех возможных условий).
-
Отсутствие затрат на расходные материалы (заготовки, электроды, газ и т.д.) и затрат на электроэнергию.
-
Мобильность, отсутствие специального рабочего места.
-
Абсолютная безопасность обучения, в т.ч. воспроизведение в VR “опасных” условий.
-
Полная имитация различных типов сварочных аппаратов, свариваемых изделий, СИЗ, дополнительно: поворотные сварочных столы, монтажные столы, спец.устройства, используемые при сварке.
-
Показ последствий некачественного шва через время.
-
Показ дефектов шва в разрезе, снижение свойств шва со временем, т.е. наблюдение внутренней структуры шва и ускорение времени с показом последствий.
-
Возможность сварки любых изделий любыми электродами и в любых средах.
-
Не нужен профессиональный индивидуальный инструктор который следит за процессом обучения, т.к. в тренажере уже имеется виртуальный инструктор.
-
Дополнительные модули – нарушения при проведении сварочных работ, промышленная безопасность, такелажные и стропальные работы, работы на высоте и т.д. – расширяют функционал тренажера.
-
Возможность использования в системах управления обучением (LMS) с передачей аналитики обучения в систему хранения учебных записей.
-
Совместимость с открытой платформой полигон – возможность бесшовной стыковки с другими тренажерами, в т.ч. для совместной работы.
![Прожигание Прожигание](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/074/957/e53/074957e53224ae1ba39a445c2ddd930c.webp)
![Подрез Подрез](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/aa3/765/72f/aa376572f11e524ce919de496175d774.webp)
![обрушение сварочного шва обрушение сварочного шва](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/e89/54f/5b5/e8954f5b5855d22cb0d9e73ff139dba7.webp)
![излишняя высота излишняя высота](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/8cd/9c2/a7e/8cd9c2a7ec9b13efc66944305881713b.webp)
![плохая равномерность плохая равномерность](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/032/a80/6c6/032a806c62950e7ec6c8d49135a89299.webp)
![Поры Поры](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/a3f/495/333/a3f495333eeb1929b132827932346416.webp)
![Брызги металла Брызги металла](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/cca/ab9/9fa/ccaab99fa9401c86abcce7fd0f20ef2f.webp)
![Анализ напряжения в сварном шве и метод ACPD для инициирования усталостной трещины Анализ напряжения в сварном шве и метод ACPD для инициирования усталостной трещины](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/6ee/839/3de/6ee8393de7d8923ae3ee10b7e020f33c.png)
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](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/b79/f34/978/b79f34978d02bc531c89e3dd74984ab4.webp)
-
T-соединение стык (Тавровое соединение) .
-
Соединение нахлест.
-
V-соединение стык (Стыковое соединение) .
-
Труба V-соединение стык (Соединение труба к трубе (6″)).
-
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](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/898/208/529/8982085290e38e9c022a344e3a58b5d2.webp)
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](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/d3e/0ad/7cf/d3e0ad7cfa516426325afb547d186ab9.webp)
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](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/00d/362/a6d/00d362a6d171f3b201017bdc8397bc2f.webp)
![Комплект тренажера Комплект тренажера](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/f8e/050/89f/f8e05089f967568418623be37b367f99.webp)
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».
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/ff6/dae/d5f/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.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/90b/849/676/90b8496767826a02ab5636c594ebdc33.webp)
ссылка на оригинал статьи https://habr.com/ru/articles/699690/
Добавить комментарий