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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet der Schweißreparatur und insbesondere auf die Schweißreparatur einer großen Schaufel mit Hochfrequenz und extrem geringem Wärmeeintrag.
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STAND DER TECHNIK
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Die Weiterentwicklung der fortschrittlichen Materialtechnologie und die Entwicklung der modernen Industrie haben die breite Anwendung von Hochtemperaturlegierungen, vertreten durch Nickelbasislegierungen und Titanlegierungen, in Bereichen wie Luft- und Raumfahrtbereich, großem Schiffsbereich, Kernkraftbereich, petrochemischem Bereich in China gefördert. Das Schweißen ist ein bevorzugtes Herstellungsverfahren für Komponenten aus Hochtemperaturlegierung. Mehr als 50 % der Komponenten aus Hochtemperaturlegierung wie Triebwerksschaufeln werden durch Schweißen hergestellt. Allerdings reagieren sie äußerst empfindlich auf den Wärmeeintrag beim Schweißprozess und sind anfällig für Defekte wie Vergröberung der Schweißkörner, Aufweichung der Verbindungen, Verringerung der Festigkeit und Bildung von Rissen aufgrund eines übermäßigen Wärmeeintrags. Solche großen Schaufeln sind andererseits sind häufig in komplexen Umgebungen wie bei hohen Temperaturen und hohem Druck betrieben, unterliegen zwangsläufig verschiedenen Abnutzungen bzw. Fehlern und sind äußerst teuer in ihrer Herstellung. Daher besteht ein dringender Bedarf an einer Schweißreparaturtechnik, mit der ein äußerst geringer Wärmeeintrag erreicht werden kann. Mit Blick auf das Problem, dass der Wärmeeintrag bei der Schweißreparatur großer Schaufeln bei hoher Temperatur zu groß ist und schwer zu kontrollieren ist, wird beispielsweise im chinesischen Erfindungspatent „Verfahren zur Schweißreparatur einer Kompressorschaufel aus Titanlegierung“ (Veröffentlichungsnummer:
CN112453824A ) ein gepulster Drahtvorschub zur Reduzierung von Wärmeeintrag verwendet, was aber nur geringe Auswirkungen hat, wobei nach der Schweißreparatur noch ein mehrstündiger Wärmebehandlungsprozess erforderlich ist, um die verbleibende thermische Spannung zu beseitigen. Als weiteres Beispiel wird das chinesische Erfindungspatent „Aviation Engine Blade Welding Repair Flexible Runner Cooling System“ (Veröffentlichungsnummer:
CN109514146A ) genannt, bei dem durch einen Klemmvorrichtung-Mechanismus und eine Kühlungssteuerung ein Kühlmittel-Umlaufkühlsystem gebildet ist, das ein großes Volumen aufweist und kompliziert in der Handhabung ist, wobei zur Anpassung an den Schweißreparaturprozess eine dynamische Steuerung der Kühlsystemparameter in Echtzeit erforderlich ist, was aber das Problem des Einflusses des Wärmeeintrags auf die Schweißqualität nicht grundsätzlich löst und einen geringen Wirkungsgrad bewirkt.
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Daher ist es dringend erforderlich, ein System zur Schweißreparatur einer großen Schaufel mit Hochfrequenz und extrem geringem Wärmeeintrag zu entwickeln.
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INHALT DER VORLIEGENDEN ANMELDUNG
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Um die Nachteile und Mängel im Stand der Technik zu überwinden, besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein System zur Schweißreparatur einer großen Schaufel mit Hochfrequenz und extrem geringem Wärmeeintrag bereitzustellen. Mit diesem System können große Schaufeln unter ausreichender Schutzgasatmosphäre flexibel repariert und Schweißparameter abhängig von Echtzeit-Schweißzuständen verstellt werden, so dass eine feine Closed-Loop-Regelung des Wärmeeintrags im Schweißvorgang realisiert wird und die Prozessqualität der Schweißreparatur verbessert wird.
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Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, werden bei der vorliegenden Erfindung folgende technische Lösungen verwendet: ein System zur Schweißreparatur einer großen Schaufel mit Hochfrequenz und extrem geringem Wärmeeintrag, dadurch gekennzeichnet, dass es durch das System zur Schweißreparatur einer großen Schaufel mit Hochfrequenz und extrem geringem Wärmeeintrag erreicht wird und folgende Schritte umfasst:
- Schritt S1: Einlegen eines Reparaturteils für große Schaufeln in eine Vorrichtung zur gleichmäßigen Schutzgasverteilung und Befestigen desselben;
- Schritt S2: Einführen eines Schweißbrenners in die Vorrichtung zur gleichmäßigen Schutzgasverteilung durch einen Manipulator und Verschließen der Vorrichtung zur gleichmäßigen Schutzgasverteilung;
- Schritt S3: Verstellen einer Position und einer Haltung des Manipulators und des Schweißbrenners sowie Einstellen eines Startpunkts, eines Endpunkts und eines Bewegungspfads einer Bewegung, abhängig von einem durch das Reparaturteil für große Schaufeln zu reparierenden Bereich; Einstellen, abhängig von der Art eines zu reparierenden Fehlers, einer Bewegungsgeschwindigkeit des Manipulators, einer Drahtvorschubgeschwindigkeit einer Drahtvorschubvorrichtung, eines Luftversorgungsdrucks der Vorrichtung zur gleichmäßigen Schutzgasverteilung und elektrischer Parameter einer Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle;
- Schritt S4: Einschalten einer Wasserkühlvorrichtung, um Kühlwasser zuzuführen, und Einschalten der Vorrichtung zur gleichmäßigen Schutzgasverteilung, um ein Schutzgas zuzuführen; Ausgeben durch die Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle beim Leerlauf bis zum erfolgreichen Zünden eines Lichtbogens, um formell einen Schweißreparaturvorgang zu starten; Ausgeben eines gepulsten wellenförmigen Hochfrequenzstroms durch die Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle, Durchführen eines Drahtvorschubs durch die Drahtvorschubvorrichtung, Durchführen, abhängig von dem Bewegungspfad, einer Schweißreparatur durch den Schweißbrenner, der durch den Manipulator getragen wird;
wobei während eines Schweißreparaturvorgangs ein System zur Erkennung von Schweißbildfehlern Schweißbilder sammelt, in Echtzeit analysiert, ob ein Schweißfehler vorliegt, und beim Vorliegen eines Schweißfehlers eine Art und einen Fehlerschweregrad des Schweißfehlers ermittelt; wobei Schweißparameter abhängig von der Art und dem Fehlerschweregrad des Schweißfehlers verstellt werden; wobei die Schweißparameter ein oder mehr der folgenden Parameter umfasst: Ausgangsstrom der Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle, Bewegungsgeschwindigkeit des Manipulators und Drahtvorschubgeschwindigkeit der Drahtvorschubvorrichtung;
- Schritt S5: Stoppen des Ausgebens durch die Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle und die Drahtvorschubvorrichtung nach dem Abschluss der Schweißreparatur; Ausschalten der Wasserkühlvorrichtung und der Vorrichtung zur gleichmäßigen Schutzgasverteilung nach einer Verzögerung einer eingestellten Zeitdauer, damit das Reparaturteil für große Schaufeln ausreichend geschützt wird; Warten auf die nächste Schweißreparaturaufgabe nach einem erfolgreichen Abschluss.
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Das erfindungsgemäße System zur Schweißreparatur verwendet einen Manipulator zur Durchführung von Schweißreparaturen an komplexen Positionen, kann ein zuverlässiges Klemmen des Reparaturteils für große Schaufeln und eine ausreichende Schutzgasatmosphäre sicherstellen, kann sich an veränderliche Schweißreparaturanforderungen von Komponenten anpassen, und kann an komplexen Positionen gelangen und dort arbeiten; das System zur Erkennung von Schweißbildfehlern überwacht die Schweißsituation in Echtzeit, bestimmt, ob beim Schweißen ein Fehler auftritt und verstellt beim Vorliegen eines Fehlers abhängig von der Fehlerart und dem Fehlerschweregrad die Schweißparameter, so dass eine feine Closed-Loop-Regelung des Wärmeeintrags im Schweißvorgang realisiert wird und die Prozessqualität der Schweißreparatur verbessert wird.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass während des Schweißreparaturvorgangs das Verstellen des Ausgangsstroms der Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle, der Bewegungsgeschwindigkeit des Manipulators und der Drahtvorschubgeschwindigkeit der Drahtvorschubvorrichtung bedeutet: Bestimmen, ob der Fehlerschweregrad größer oder gleich einem eingestellten Schwellenwert ist, und wenn ja, Verstellen abhängig von der Art des Schweißfehlers, bis ein detektierter Fehlerschweregrad unter dem eingestellten Schwellenwert liegt.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Verstellen abhängig von der Art des Schweißfehlers bedeutet:
- Reduzieren eines durchschnittlichen Ausgangsstroms der Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle, wenn es sich bei der Art des Schweißfehlers um einen Durchschweißfehler handelt;
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Erhöhen des durchschnittlichen Ausgangsstroms der Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle und Reduzieren der Bewegungsgeschwindigkeit des Manipulators, wenn es sich bei der Art des Schweißfehlers um einen Fehler eines unvollständigen Einbrands handelt;
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Erhöhen des durchschnittlichen Ausgangsstroms der Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle und Reduzieren der Bewegungsgeschwindigkeit des Manipulators in größerem Maße als beim Fehler des unvollständigen Einbrands, wenn es sich bei der Art des Schweißfehlers um einen Fehler einer unvollständigen Verschmelzung handelt;
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Erhöhen des durchschnittlichen Ausgangsstroms der Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle und Reduzieren der Bewegungsgeschwindigkeit des Manipulators sowie der Drahtvorschubgeschwindigkeit der Drahtvorschubvorrichtung, wenn es sich bei der Art des Schweißfehlers um einen Drahtklebefehler handelt;
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Reduzieren der Bewegungsgeschwindigkeit des Manipulators und Steuern des Manipulators zu einer Mikrobewegung entgegen einer Richtung des Defekts, wenn es sich bei der Art des Schweißfehlers um einen Riss oder eine Fehlausrichtung handelt; und Stoppen der Schweißreparaturaufgabe, wenn der detektierte Fehlerschweregrad weiter ansteigt und einen eingestellten oberen Schwellenwert erreicht.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das System zur Erkennung von Schweißbildfehlern ein Modell zur Fehlererkennung umfasst; wobei die Funktionsweise des Systems zur Erkennung von Schweißbildfehlern darin besteht, dass ein Schweißbild in das Modell zur Fehlererkennung eingegeben wird und dann das Modell zur Fehlererkennung eine Art und einen Fehlerschweregrad des Schweißfehlers ausgibt; wobei sich das Modell zur Fehlererkennung auf ein Modell zur Fehlererkennung bezieht, das nach einem Training und Testen eines anfänglichen Modells zur Fehlererkennung erhalten wird.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine Trainings- und Testmethode für das anfängliche Modell zur Fehlererkennung wie folgt ist: Schweißbildproben verschiedener Arten von Schweißfehlern sind gesammelt, wobei die Schweißbildproben in drei Kategorien, nämlich Trainingssatz, Verifizierungssatz und Testsatz, unterteilt sind; zunächst wird eine Faltungsbasis des Modells zur Fehlererkennung geladen, wobei die Schweißbildproben als Eingabe der Faltungsbasis dienen und eine Ausgabe der Faltungsbasis ein von der Faltungsbasis extrahiertes abstraktes Merkmal auf hoher Ebene ist; ein vollständig verbundener Klassifikator wird auf der Faltungsbasis erstellt, wobei ein Eingang des vollständig verbundenen Klassifikators mit einem Ausgang der Faltungsbasis verbunden ist, wobei eine Ausgabe des vollständig verbundenen Klassifikators eine Wahrscheinlichkeitsverteilung der eingegebenen Schweißbildproben in verschiedenen Arten des Schweißfehlers ist; dann wird die Faltungsbasis eingefroren, wobei der vollständig verbundene Klassifikator trainiert wird, wobei das trainierte Modell zur Fehlererkennung einer Feineinstellung unterzogen wird; danach wird der Verifizierungssatz dazu verwendet, die Leistung des trainierten Modells zur Fehlererkennung zu verifizieren, wobei ein Hyperparameter des Modells zur Fehlererkennung abhängig von einem Verifizierungsergebnis verstellt wird; schließlich wird der Testsatz zur Überprüfung, ob die endgültige Leistung des Modells zur Fehlererkennung einem erwarteten Index entspricht, verwendet, bis der erwartete Index erreicht ist.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass während des Schweißreparaturvorgangs eine Inline-Überwachungsvorrichtung für Schweißvorgänge stets überwacht, ob eine Rückmeldung von Fehlersignalen eines Überstroms, einer Überspannung, einer Überhitzung bzw. einer Kollision vorliegt, wobei beim Vorliegen der Rückmeldung von Fehlersignalen das Ausgeben durch die Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle sofort gestoppt wird und der Drahtvorschub durch die Drahtvorschubvorrichtung gestoppt wird.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das System zur Schweißreparatur einer großen Schaufel mit Hochfrequenz und extrem geringem Wärmeeintrag eine Vorrichtung zur gleichmäßigen Schutzgasverteilung, einen Manipulator, eine Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle, ein Hauptsteuerungssystem, ein interaktives Mensch-Maschine-System, eine Inline-Überwachungsvorrichtung für Schweißvorgänge, ein System zur Erkennung von Schweißbildfehlern, eine Drahtvorschubvorrichtung, einen Schweißbrenner und eine Wasserkühlvorrichtung umfasst;
wobei die Vorrichtung zur gleichmäßigen Schutzgasverteilung, der Manipulator, die Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle, das interaktive Mensch-Maschine-System, die Inline-Überwachungsvorrichtung für Schweißvorgänge, die Drahtvorschubvorrichtung und die Wasserkühlvorrichtung jeweils in Signalverbindung mit dem Hauptsteuerungssystem stehen; wobei der Schweißbrenner am Manipulator angeordnet ist, wobei der Schweißbrenner jeweils mit der Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle und der Wasserkühlvorrichtung verbunden ist.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Vorrichtung zur gleichmäßigen Schutzgasverteilung einen mit einer Gaskammer versehenen Kastenkörper, eine unter dem Kastenkörper angeordnete Basis, einen in der Gaskammer angeordneten Stütztisch zum Platzieren des Reparaturteils für große Schaufeln, und eine mit dem Stütztisch verbundene Klemmvorrichtung zur Befestigung des Reparaturteils für große Schaufeln umfasst;
wobei am Kastenkörper eine Öffnung für den Ein- und Austritt des Manipulators und des Schweißbrenners vorgesehen ist, wobei die Öffnung mit einem Flansch versehen ist; wobei durch Aufsetzen eines flexiblen Rohrkörpers auf den Manipulator der flexible Rohrkörper am Flansch der Öffnung befestigt ist, so dass ein Verschließen der Gaskammer ermöglicht wird;
wobei an der Basis ein Lufteinlasskanal vorgesehen ist, der mit der Gaskammer in Verbindung steht, wobei der Lufteinlasskanal mit der Vorrichtung zur gleichmäßigen Schutzgasverteilung verbunden ist; wobei an einem Eingang des Lufteinlasskanals eine Eingabesteuerung vorgesehen ist, wobei am Kastenkörper eine Abluftöffnung sowie eine Ausgabesteuerung vorgesehen sind. Das Schutzgas kann ein vorhandenes Gas sein, beispielsweise Argon.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle einen Pulsstrom-Hauptstromkreis, einen Grundstrom-Hauptstromkreis und einen Hochfrequenzstrom-Schaltkreis umfasst; wobei der Pulsstrom-Hauptstromkreis mit dem Hochfrequenzstrom-Schaltkreis verbunden ist; wobei der Grundstrom-Hauptstromkreis parallel zu einem Ausgangsende des Hochfrequenzstrom-Schaltkreises geschaltet ist; und wobei der Hochfrequenzstrom-Schaltkreis ein Hochfrequenz-Schaltmodul und ein Anti-Rückspeisungsmodul umfasst, die nacheinander geschaltet sind.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Hauptsteuerungssystem ein zentrales Steuermodul und ein Leistungsantriebsmodul, ein Modul zur Probenentnahme von Schweißreparatur-Kenngrößen sowie ein Schaltersteuermodul, die jeweils in Signalverbindung mit dem zentralen Steuermoduls stehen, umfasst.
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Gegenüber dem Stand der Technik hat die vorliegende Erfindung folgende Vorteile und vorteilhafte Wirkungen:
- 1. Das erfindungsgemäße System zur Schweißreparatur verwendet einen Manipulator zur Durchführung von Schweißreparaturen an komplexen Positionen, kann ein zuverlässiges Klemmen des Reparaturteils für große Schaufeln und eine ausreichende Schutzgasatmosphäre sicherstellen, kann sich an veränderliche Schweißreparaturanforderungen von Komponenten anpassen, und kann an komplexen Positionen gelangen und dort arbeiten. Das System zur Erkennung von Schweißbildfehlern überwacht die Schweißsituation in Echtzeit, bestimmt, ob beim Schweißen ein Fehler auftritt und verstellt beim Vorliegen eines Fehlers abhängig von der Fehlerart und dem Fehlerschweregrad die Schweißparameter, so dass eine feine Closed-Loop-Regelung des Wärmeeintrags im Schweißvorgang realisiert wird und die Prozessqualität der Schweißreparatur verbessert wird.
- 2. Bei der vorliegenden Erfindung wirken die Vorrichtung zur gleichmäßigen Schutzgasverteilung und der Manipulator zusammen, wobei die Gaskammer über einen gewissen Grad an Dichtheit verfügt, um eine ausreichende Schutzgasatmosphäre bereitzustellen und es dem Manipulator zu ermöglichen, den Schweißbrenner zum Arbeiten in den Kastenkörper zu tragen, wobei gleichzeitig sichergestellt wird, dass die durch Schweißen zu reparierende große Schaufel zuverlässig eingespannt wird und die Schutzgasatmosphäre ausreichend ist, wodurch die Vorder- und Rückseite der Schweißnaht beim Schweißen wirksam geschützt werden und eine Wurzeloxidation vermieden wird. Der Manipulator kann sich an veränderliche Schweißreparaturanforderungen von Komponenten anpassen, an komplexen Positionen gelangen und dort arbeiten, und verfügt über eine hohe Bewegungspräzision und Flexibilität.
- 3. Bei der vorliegenden Erfindung ermöglicht Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle eine präzise Steuerung des beim Schweißen auftretenden Wärmeeintrags bei einem niedrigen durchschnittlichem Strom durch eine Hochfrequenz- bzw. Niederfrequenz-Pulsmodulation, was eine gute Effizienz und Qualität bei der Schweißreparatur von Komponenten der großen Schaufel, die aus Hochtemperaturlegierung bestehen, sicherstellen kann. Als Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle wird eine Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle mit einer Struktur, bei der zwei Stromkreise parallel zueinander geschaltet sind, und mit hoher Leistung verwendet, wobei die Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle beim Erfüllen der Gesamtausgangsleistung den Leistungsbedarf eines einzelnen Stromkreises reduzieren, die Schaltfrequenz eines einzelnen Stromkreises erhöhen, das Volumen magnetischer Komponenten verringern und die dynamische Anpassungsleistung der Stromquelle verbessern kann. Ein vom ausgegebenen Hochfrequenz-Pulsstrom erzeugtes elektromagnetisches Feld wird dazu verwendet, den Lichtbogen zu komprimieren und die Wärmeeinflusszone zu reduzieren; und es hat eine starke elektromagnetische Schwingungs- und Rührwirkung auf das Metall im Schmelzbad, wodurch eine Kornverfeinerung erzielt und eine effiziente Schweißreparatur der zu reparierenden großen Schaufel gewährleistet werden kann, ohne andere Bereiche zu beeinträchtigen.
- 4. Bei der vorliegenden Erfindung kann eine digitale Koordination des gesamten Systems zur Schweißreparatur realisiert werden, wobei eine präzise Steuerfunktion des beim Schweißen auftretenden Wärmeeintrags integriert ist, wobei dadurch, dass der Winkel und die Position des den Schweißbrenner tragenden Manipulators, der durch die Vorrichtung zur gleichmäßigen Schutzgasverteilung zugeführte Schutzgasdurchfluss und die Schweißstromparameter verstellt und gesteuert sind, unter nicht idealen Bedingungen (wie Schwankungen des Schmelzbades, unebenen Werkstücken und Vibrationen des Schweißbrenners) hinsichtlich unterschiedlicher Schweißreparaturanforderungen von verschiedenen großen Schaufeln eine stabile Schweißreparatur großer Schaufeln mit extrem geringem Wärmeeintrag ermöglicht wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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- 1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Schweißreparatur einer großen Schaufel mit Hochfrequenz und extrem geringem Wärmeeintrag;
- 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Prozess zum Trainieren und Testen eines Systems zur Erkennung von Schweißbildfehlern im Verfahren zur Schweißreparatur einer großen Schaufel mit Hochfrequenz und extrem geringem Wärmeeintrag gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 3 zeigt eine schematische Strukturansicht eines Systems zur Schweißreparatur einer großen Schaufel mit Hochfrequenz und extrem geringem Wärmeeintrag gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 4 zeigt eine schematische Strukturansicht einer Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle im System zur Schweißreparatur einer großen Schaufel mit Hochfrequenz und extrem geringem Wärmeeintrag gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 5 zeigt eine schematische Strukturansicht eines Hauptsteuerungssystems im System zur Schweißreparatur einer großen Schaufel mit Hochfrequenz und extrem geringem Wärmeeintrag gemäß der vorliegenden Erfindung; und
- 6 zeigt eine schematische Strukturansicht einer Vorrichtung zur gleichmäßigen Schutzgasverteilung im System zur Schweißreparatur einer großen Schaufel mit Hochfrequenz und extrem geringem Wärmeeintrag gemäß der vorliegenden Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Nachstehend wird die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und spezifischen Ausführungsformen näher beschrieben.
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Ausführungsbeispiele
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Wie in 1 gezeigt, ist ein Verfahren zur Schweißreparatur einer großen Schaufel mit Hochfrequenz und extrem geringem Wärmeeintrag dargestellt, das folgende Schritte umfasst:
- Schritt S1: Einlegen eines Reparaturteils für große Schaufeln in eine Vorrichtung zur gleichmäßigen Schutzgasverteilung und Befestigen desselben.
- Schritt S2: Einführen eines Schweißbrenners in die Vorrichtung zur gleichmäßigen Schutzgasverteilung durch einen Manipulator und Verschließen der Vorrichtung zur gleichmäßigen Schutzgasverteilung.
- Schritt S3: Verstellen einer Position und einer Haltung des Manipulators und des Schweißbrenners sowie Einstellen eines Startpunkts, eines Endpunkts und eines Bewegungspfads einer Bewegung, abhängig von einem durch das Reparaturteil für große Schaufeln zu reparierenden Bereich; Einstellen, abhängig von der Art eines zu reparierenden Fehlers, einer Bewegungsgeschwindigkeit des Manipulators, einer Drahtvorschubgeschwindigkeit einer Drahtvorschubvorrichtung, eines Luftversorgungsdrucks der Vorrichtung zur gleichmäßigen Schutzgasverteilung und elektrischer Parameter einer Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle.
- Schritt S4: Einschalten einer Wasserkühlvorrichtung, um Kühlwasser zuzuführen, und Einschalten der Vorrichtung zur gleichmäßigen Schutzgasverteilung, um ein Schutzgas zuzuführen; Ausgeben durch die Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle beim Leerlauf bis zum erfolgreichen Zünden eines Lichtbogens, um formell einen Schweißreparaturvorgang zu starten; Ausgeben eines gepulsten wellenförmigen Hochfrequenzstroms durch die Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle, Durchführen eines Drahtvorschubs durch die Drahtvorschubvorrichtung, Durchführen, abhängig von dem Bewegungspfad, einer Schweißreparatur durch den Schweißbrenner, der durch den Manipulator getragen wird;
wobei während eines Schweißreparaturvorgangs ein System zur Erkennung von Schweißbildfehlern Schweißbilder sammelt, in Echtzeit analysiert, ob ein Schweißfehler vorliegt, und beim Vorliegen eines Schweißfehlers eine Art und einen Fehlerschweregrad des Schweißfehlers ermittelt.
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Das System zur Erkennung von Schweißbildfehlern umfasst ein Modell zur Fehlererkennung; wobei die Funktionsweise des Systems zur Erkennung von Schweißbildfehlern darin besteht, dass ein Schweißbild in das Modell zur Fehlererkennung eingegeben wird und dann das Modell zur Fehlererkennung eine Art und einen Fehlerschweregrad des Schweißfehlers ausgibt; wobei sich das Modell zur Fehlererkennung auf ein Modell zur Fehlererkennung bezieht, das nach einem Training und Testen eines anfänglichen Modells zur Fehlererkennung erhalten wird.
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Eine Trainings- und Testmethode für das anfängliche Modell zur Fehlererkennung ist wie folgt: Wie in 2 gezeigt, sind Schweißbildproben verschiedener Arten von Schweißfehlern gesammelt, wobei die Schweißbildproben in drei Kategorien, nämlich Trainingssatz, Verifizierungssatz und Testsatz, unterteilt sind; zunächst wird eine Faltungsbasis des Modells zur Fehlererkennung geladen, wobei die Schweißbildproben als Eingabe der Faltungsbasis dienen und eine Ausgabe der Faltungsbasis ein von der Faltungsbasis extrahiertes abstraktes Merkmal auf hoher Ebene ist; ein vollständig verbundener Klassifikator wird auf der Faltungsbasis erstellt, wobei ein Eingang des vollständig verbundenen Klassifikators mit einem Ausgang der Faltungsbasis verbunden ist, wobei eine Ausgabe des vollständig verbundenen Klassifikators eine Wahrscheinlichkeitsverteilung der eingegebenen Schweißbildproben in verschiedenen Arten des Schweißfehlers ist; dann wird die Faltungsbasis eingefroren, wobei der vollständig verbundene Klassifikator trainiert wird, wobei das trainierte Modell zur Fehlererkennung einer Feineinstellung unterzogen wird; danach wird der Verifizierungssatz dazu verwendet, die Leistung des trainierten Modells zur Fehlererkennung zu verifizieren, wobei ein Hyperparameter des Modells zur Fehlererkennung abhängig von einem Verifizierungsergebnis verstellt wird; schließlich wird der Testsatz zur Überprüfung, ob die endgültige Leistung des Modells zur Fehlererkennung einem erwarteten Index entspricht, verwendet, bis der erwartete Index erreicht ist.
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Die Schweißparameter werden abhängig von der Art und dem Fehlerschweregrad des Schweißfehlers verstellt; wobei die Schweißparameter ein oder mehr der folgenden Parameter umfasst: Ausgangsstrom der Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle, Bewegungsgeschwindigkeit des Manipulators und Drahtvorschubgeschwindigkeit der Drahtvorschubvorrichtung.
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Insbesondere wird bestimmt, ob der Fehlerschweregrad größer oder gleich einem eingestellten Schwellenwert ist; wenn ja, erfolgt ein Verstellen abhängig von der Art des Schweißfehlers, bis ein detektierter Fehlerschweregrad unter dem eingestellten Schwellenwert liegt;
wobei das Verstellen abhängig von der Art des Schweißfehlers bedeutet:
- Reduzieren eines durchschnittlichen Ausgangsstroms der Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle, wenn es sich bei der Art des Schweißfehlers um einen Durchschweißfehler handelt;
- Erhöhen des durchschnittlichen Ausgangsstroms der Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle und Reduzieren der Bewegungsgeschwindigkeit des Manipulators, wenn es sich bei der Art des Schweißfehlers um einen Fehler eines unvollständigen Einbrands handelt;
- Erhöhen des durchschnittlichen Ausgangsstroms der Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle und Reduzieren der Bewegungsgeschwindigkeit des Manipulators in größerem Maße als beim Fehler des unvollständigen Einbrands, wenn es sich bei der Art des Schweißfehlers um einen Fehler einer unvollständigen Verschmelzung handelt;
- Erhöhen des durchschnittlichen Ausgangsstroms der Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle und Reduzieren der Bewegungsgeschwindigkeit des Manipulators sowie der Drahtvorschubgeschwindigkeit der Drahtvorschubvorrichtung, wenn es sich bei der Art des Schweißfehlers um einen Drahtklebefehler handelt;
- Reduzieren der Bewegungsgeschwindigkeit des Manipulators und Steuern des Manipulators zu einer Mikrobewegung entgegen einer Richtung des Defekts, wenn es sich bei der Art des Schweißfehlers um einen Riss oder eine Fehlausrichtung handelt; und Stoppen der Schweißreparaturaufgabe, wenn der detektierte Fehlerschweregrad weiter ansteigt und einen eingestellten oberen Schwellenwert erreicht.
- Während des Schweißreparaturvorgangs überwacht eine Inline-Überwachungsvorrichtung für Schweißvorgänge stets, ob eine Rückmeldung von Fehlersignalen eines Überstroms, einer Überspannung, einer Überhitzung bzw. einer Kollision vorliegt, wobei beim Vorliegen der Rückmeldung von Fehlersignalen das Ausgeben durch die Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle sofort gestoppt wird und der Drahtvorschub durch die Drahtvorschubvorrichtung gestoppt wird.
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Schritt S5: Stoppen des Ausgebens durch die Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle und die Drahtvorschubvorrichtung nach dem Abschluss der Schweißreparatur; Ausschalten der Wasserkühlvorrichtung und der Vorrichtung zur gleichmäßigen Schutzgasverteilung nach einer Verzögerung einer eingestellten Zeitdauer, damit das Reparaturteil für große Schaufeln ausreichend geschützt wird; Warten auf die nächste Schweißreparaturaufgabe nach einem erfolgreichen Abschluss.
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Das Verfahren zur Schweißreparatur einer großen Schaufel mit Hochfrequenz und extrem geringem Wärmeeintrag wird durch ein System zur Schweißreparatur einer großen Schaufel mit Hochfrequenz und extrem geringem Wärmeeintrag erreicht. Der Aufbau des Systems zur Schweißreparatur einer großen Schaufel mit Hochfrequenz und extrem geringem Wärmeeintrag ist in 3 dargestellt und umfasst eine Vorrichtung zur gleichmäßigen Schutzgasverteilung, einen Manipulator, eine Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle, ein Hauptsteuerungssystem, ein interaktives Mensch-Maschine-System, eine Inline-Überwachungsvorrichtung für Schweißvorgänge, ein System zur Erkennung von Schweißbildfehlern, eine Drahtvorschubvorrichtung, einen Schweißbrenner und eine Wasserkühlvorrichtung.
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Die Vorrichtung zur gleichmäßigen Schutzgasverteilung, der Manipulator, die Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle, das interaktive Mensch-Maschine-System, die Inline-Überwachungsvorrichtung für Schweißvorgänge, die Drahtvorschubvorrichtung und die Wasserkühlvorrichtung stehen jeweils in Signalverbindung mit dem Hauptsteuerungssystem; wobei der Schweißbrenner am Manipulator angeordnet ist, wobei der Schweißbrenner jeweils mit der Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle und der Wasserkühlvorrichtung verbunden ist.
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Der Manipulator umfasst eine Fingerbasis, Antriebsteile und flexible Finger, wobei der Manipulator vor dem Arbeiten entsprechend den Schweißreparaturanforderungen verschiedener großer Schaufeln den Schweißbrenner mit hoher Bewegungspräzision und Flexibilität in eine komplexe, zu reparierende Position bringt; während des gesamten Schweißreparaturvorgangs führt er Interaktionen über ein Feldbus und das Hauptsteuerungssystem durch, sendet sowie empfängt relevante Start- und Stoppsignale und bewegt sich mit einer gegebenen Geschwindigkeit und entlang einem gegebenen Pfad.
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Die Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle wird durch das Hauptsteuerungssystem zur Stromumwandlung gesteuert, um die Energie bereitzustellen, die für den Vorgang zur Schweißreparatur der großen Schaufel mit Hochfrequenz und extrem geringem Wärmeeintrag erforderlich ist.
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Das Hauptsteuerungssystem ist für die Steuerung des Ablaufs, den Empfang von Prozessparametern, die Probenahme von Kenngrößen, die PWM-Ausgabe, die Verstellung der Schweißreparaturstabilität und die Steuerfunktion zugehöriger Schnittstelle verantwortlich; Während des Schweißvorgangs steuert das Hauptsteuerungssystem die Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle, die Drahtvorschubvorrichtung, die Vorrichtung zur gleichmäßigen Schutzgasverteilung, den Manipulator und die Wasserkühlvorrichtung in Echtzeit.
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Das interaktive Mensch-Maschine-System wird dazu verwendet, die grundlegenden Prozessparameter der Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle einzustellen, und während des Vorgangs den Echtzeitzustand der Drahtvorschubvorrichtung, der Vorrichtung zur gleichmäßigen Schutzgasverteilung und des Manipulators anzuzeigen.
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Während des gesamten Schweißreparaturvorgangs wird eine Inline-Überwachungsvorrichtung verwendet, um eine zuverlässige Ausführung des Schweißreparaturvorgangs sicherzustellen.
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Das System zur Erkennung von Schweißbildfehlern umfasst zusätzlich zum Modell zur Fehlererkennung ein Modul zur Dateneingabe, wie hochdynamische Kameras und Industriecomputer, das zum Erhalten von zu erkennenden Schweißbildern dient. Das Modell zur Fehlererkennung basiert auf einer Kombination von Deep-Learning- und Transfer-Learning-Technologie, wobei die zu erkennenden Schweißbilder in das Modell zur Fehlererkennung eingegeben werden können, um das Vorliegen eines Fehlers, die Art des Fehlers und den Fehlerschweregrad zu bestimmen.
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Die Drahtvorschubvorrichtung dient zum Füllen von Drähten entsprechend der gegebenen Drahtvorschubgeschwindigkeit.
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Der Schweißbrenner wird zur Energieumwandlung verwendet und stellt Energie und Leistung für das Schmelzen der Metallmatrix und das Füllen bzw. den Vorschub von Drähten zur Reparatur bereit. Als der Schweißbrenner kann ein Allzweck-WIG-Schweißbrenner verwendet werden.
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Die Wasserkühlvorrichtung dient zur Kühlung des Schweißbrenners.
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Die Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle, wie in 4 gezeigt, umfasst einen Pulsstrom-Hauptstromkreis, einen Grundstrom-Hauptstromkreis und einen Hochfrequenzstrom-Schaltkreis; wobei bei einer kleinen Stromabgabe auch die Genauigkeit der Steuerung gewährleistet werden kann; wobei der Pulsstrom-Hauptstromkreis mit dem Hochfrequenzstrom-Schaltkreis verbunden ist; wobei der Grundstrom-Hauptstromkreis parallel zu einem Ausgangsende des Hochfrequenzstrom-Schaltkreises geschaltet ist; und wobei der Hochfrequenzstrom-Schaltkreis ein Hochfrequenz-Schaltmodul und ein Anti-Rückspeisungsmodul umfasst, die nacheinander geschaltet sind.
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Der Pulsstrom-Hauptstromkreis umfasst einen Eingangsgleichrichter-Filterkreis, einen Hochfrequenz-Wechselrichterkreis, einen Hochfrequenz-Transformator und einen Ausgangsgleichrichter-Filterkreis, die nacheinander geschaltet sind; wobei der Eingangsgleichrichter-Filterkreis mit einem Dreiphasenstrom verbunden ist; und wobei der Ausgangsgleichrichter-Filterkreis mit dem Hochfrequenzstrom-Schaltkreis verbunden ist.
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Der Eingangsgleichrichter-Filterkreis umfasst ein Gleichrichter- und Filtermodul BR1 und einen Kondensator C11. Der Hochfrequenz-Wechselrichterkreis umfasst SiC-basierte MOSFET-Leistungsschaltröhren M1 bis M4, Widerstände R1 bis R4, Kondensatoren C1 bis C4 und Kondensator C9. Der Hochfrequenz-Transformator ist ein Hochfrequenz-Transformator T1. Der Ausgangsgleichrichter-Filterkreis umfasst Gleichrichterdioden VD1, VD2 und eine Filterreaktanz L1. Das Arbeitsprinzip ist wie folgt: Der Eingangsgleichrichter-Filterkreis wandelt einen Dreiphasenstrom von 380 V in einen Sammelschiene-Gleichstrom um; der Hochfrequenz-Wechselrichterkreis wandelt den Sammelschiene-Gleichstrom in eine Wechselstrom-Rechteckwelle auf einer Primärseite des Hochfrequenz-Transformators um; die Frequenz der Wechselstrom-Rechteckwelle kann 200 kHz erreichen, wobei eine Verstellung der Konstantstrom-Eigenschaften durch die Steuerung des Tastverhältnisses der SiC-basierten MOSFET-Leistungsschalterröhre realisiert werden kann, wobei der Hochfrequenz-Transformator die Rechteckwellenenergie an eine Sekundärseite koppelt; der Ausgangsgleichrichter-Filterkreis wandelt den Wechselstrom über die Gleichrichterdiode und die Filterreaktanz in einen glatten Gleichstrom um.
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Der Grundstrom-Hauptstromkreis ist in der Topologie identisch mit dem Pulsstrom-Hauptstromkreis.
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Dabei kann jeder der zwei parallel geschalteten Stromkreise einen Gleichstrom von maximal 650 A ausgeben, wobei der Pulsstrom-Hauptstromkreis einen niederfrequenten Pulsstrom ausgibt, der ein einer Hochfrequenz-Stromwandlung unterzogener Gegenstand ist und eine Energiequelle für die Gleichgewichtsschwingung des Schmelzbades darstellt; wobei der Grundstrom-Hauptstromkreis einen Grundstrom ausgibt, der eine Energiequelle für das Aufrechterhalten einer Verbrennung des Schweißdrahtes und der Verschmelzung der Metallmatrix darstellt.
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Der Hochfrequenzstrom-Schaltkreis umfasst eine Parallel-Leistungsschaltröhre Q1, eine Reihen-Leistungsschaltröhre Q2 und eine Anti-Rückspeisungsdiode VD5; die Parallel-Leistungsschaltröhre Q1 ist parallel zwischen einem Pluspol und einem Minuspol eines Ausgangsanschluss des Pulsstrom-Hauptstromkreises geschaltet; der Pluspol des Ausgangsanschlusses des Pulsstrom-Hauptstromkreises ist in Reihe mit der Reihen-Leistungsschalterröhre Q2 und der Anti-Rückspeisungsdiode VD5 nacheinander geschaltet; während des Betriebs werden die Parallel-Leistungsschalterröhre Q1 und die Reihen-Leistungsschalterröhre Q2 abwechselnd eingeschaltet, wobei der vom Pulsstrom-Hauptstromkreis ausgegebene Gleichstrom einer Choppermodulation unterzogen ist, in einen Hochfrequenzimpuls umgewandelt und mit dem Gleichstromausgang des Grundstrom-Hauptstromkreises überlagert wird. Insbesondere wenn die Reihen-Leistungsschaltröhre Q2 eingeschaltet und die Parallel-Leistungsschaltröhre Q1 ausgeschaltet ist, überträgt der Hochfrequenzstrom-Schaltkreis die von dem Pulsstrom-Hauptstromkreis ausgegebene Energie an den Ausgangsanschluss. Wenn die Reihen-Leistungsschaltröhre Q2 ausgeschaltet und die Parallel-Leistungsschaltröhre Q1 eingeschaltet ist, blockiert der Hochfrequenzstrom-Schaltkreis die vom Pulsstrom-Hauptstromkreis ausgegebene Energie.
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Die Parallel-Leistungsschaltröhre Q1 und die Reihen-Leistungsschaltröhre Q2 werden abwechselnd mit einer bestimmten Frequenz, die höher als 20 kHz sein kann, eingeschaltet, wodurch die Hochfrequenzstrom-Schaltfunktion realisiert und ein Hochfrequenzimpuls, der eine Frequenz von höher als 20 kHz oder sogar mehr als 100 kHz aufweisen kann, ausgegeben werden kann. Dabei wird die Anti-Rückspeisungsdiode VD5 dazu verwendet, zu verhindern, dass der vom Grundstrom-Hauptstromkreis ausgegebene Strom in die Schleife zurückspeist.
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Als die Parallel-Leistungsschaltröhre Q1 bzw. die Reihen-Leistungsschaltröhre Q2 wird eine der folgenden Komponenten verwendet: Si-basierte MOSFET-Leistungsschaltröhre, Si-basierte IGBT-Leistungsschaltröhre, SiC-MOSFET-Leistungsschaltröhre SiC-IGBT-Leistungsschaltröhre und GaN-Leistungsschaltröhre.
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Der Hochfrequenz-Stromschaltkreis wird dazu verwendet, den vom Pulsstrom-Hauptstromkreis bereitgestellten Niederfrequenz-Pulsstrom einer Choppermodulation zu unterziehen, eine Überlagerung des Hochfrequenz-Pulsstroms mit verstellbarer Amplitude, verstellbarer Frequenz sowie verstellbarem Tastverhältnis zu vervollständigen und die Gleichgewichtsschwingung des Schmelzbades während der Schweißreparatur mit extrem geringem Wärmeeintrag zu realisieren.
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Der Leistungsteil der Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle der vorliegenden Erfindung nimmt eine Struktur mit zwei parallel zueinander geschalteten Stromkreisen an, die beim Erfüllen der Gesamtausgangsleistung den Leistungsbedarf eines einzelnen Stromkreises reduzieren kann, wodurch das Volumen magnetischer Komponenten wie Induktoren und Transformatoren verringert wird, die dynamische Anpassungsleistung der Stromquelle verbessert wird und eine größere Steuerbandbreite erreicht wird, so dass der einer Choppermodulation in hinterer Stufe unterzogene Hochfrequenzimpuls nicht ungeordnet und verzerrt wird, wobei die Wirksamkeit der Gleichgewichtsschwingung des Schmelzbades während des Schweißreparaturvorgangs mit extrem geringem Wärmeeintrag sichergestellt wird.
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Das Hauptsteuerungssystem, wie in 5 gezeigt, umfasst ein zentrales Steuermodul und ein Leistungsantriebsmodul, ein Modul zur Probenentnahme von Schweißreparatur-Kenngrößen sowie ein Schaltersteuermodul, die jeweils in Signalverbindung mit dem zentralen Steuermoduls stehen.
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Das zentrale Steuermodul umfasst einen DSC-Steuerchip, der ein ARM-Steuerchip, ein DSP-Steuerchip oder ein MCU-Steuerchip sein kann. Eine bevorzugte Lösung ist die Verwendung eines ARM-Steuerchips, wobei die verwendeten ARM-On-Chip-Peripheriegeräte umfassen: einen Allzweck-Eingangs- und Ausgangsport GPIO, einen Pulsweitenmodulations-Signalkanal PWM, einen Controller-Area-Network-Transceiver CAN, einen universellen asynchronen Transceiver UART und einen Analog-Digital-Wandler ADC. Das zentrale Steuermodul empfängt über UART die vom interaktiven Mensch-Maschine-System gesendeten Prozessparameter, und sendet über CAN Informationen, wie Position, Haltung sowie Bewegungsbetrag des Manipulators, und die Einstellmenge des Gasdurchflusses der Vorrichtung zur gleichmäßigen Schutzgasverteilung, und sendet Signale, wie Startsignal, Stoppsignal und Drahtvorschubgeschwindigkeit, an die Drahtvorschubvorrichtung.
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Das zentrale Steuermodul dient zur Steuerung des Schweißablaufs, zum Empfang von Prozessparametern, zur Erzeugung von PWM-Signalen und zur Erzeugung von Steuersignalen für die Stabilität der Schweißreparatur. Die vom zentralen Steuermodul erzeugten Steuersignale für die Stabilität der Schweißreparatur umfassen ein Stromwellenform-Verstellungssignal, ein Verstellungssignal für Position, Haltung und Bewegungsbetrag des Manipulators sowie ein Verstellungssignal für den Gasdurchfluss der Vorrichtung zur gleichmäßigen Schutzgasverteilung.
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Das Leistungsantriebsmodul umfasst ein Hochfrequenz-Wechselrichter-Unterantriebsmodul und ein Hochfrequenz-Chopper-Unterantriebsmodul. Die vordere Stufe des Hochfrequenz-Wechselrichter-Unterantriebsmoduls ist mit einer PWM-Schnittstelle verbunden, während dessen hintere Stufe mit dem Pulsstrom-Hauptstromkreis und dem Grundstrom-Hauptstromkreis der Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle verbunden ist und diese antreibt, wobei die Ausgangsleistung mit einer sehr hohen Frequenz, die bis zu 200 kHz betragen kann, fein verstellt wird. Die vordere Stufe des Hochfrequenz-Chopper-Unterantriebsmoduls ist mit der PWM-Schnittstelle verbunden, während dessen hintere Stufe mit dem Hochfrequenzstrom-Schaltkreis der Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle verbunden ist und diesen antreibt, wobei ein Choppermodulationssignal in einem bestimmten Frequenzbereich ausgebeben wird, wobei die Frequenz des Modulationssignals bis zu 100 kHz oder mehr betragen kann. Das Leistungsantriebsmodul dient zur Isolierung und Verstärkung des vom zentralen Steuermodul erzeugten PWM-Antriebssignals, um so die Energieabgabe der Schweißstromquelle zu steuern.
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Als Hochfrequenz-Wechselrichter-Unterantriebsmodul kann ein vorhandenes Module verwendet werden, zum Beispiel ein Ultrahochfrequenz-Antriebsmodul, das im chinesischen Erfindungspatent „Sic-based Ultrahigh-Frequency Inversion Type Manual Welding Power Source“ (Veröffentlichungsnummer:
CN106392263B ) beschrieben ist.
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Als das Hochfrequenz-Chopper-Unterantriebsmodul kann ein vorhandenes Modul verwendet werden, zum Beispiel eine Treiberschaltung für eine Modulationsschaltröhre, die in der chinesischen Erfindungspatentanmeldung „SiC-based Fast Frequency Pulse Tungsten Inert Gas (TIG) Welding Power Source Digital Control Circuit“ (Veröffentlichungsnummer:
CN110076421A ) beschrieben ist.
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Das Modul zur Probenentnahme von Schweißreparatur-Kenngrößen umfasst ein Untermodul zur Stromerfassung und ein Untermodul zur Spannungserfassung. Die vordere Stufe des Untermoduls zur Stromerfassung ist mit der Ausgangsschleife des Pulsstrom-Hauptstromkreises und der Ausgangsschleife des Grundstrom-Hauptstromkreises verbunden, während dessen hintere Stufe mit einer ADC-Schnittstelle verbunden ist, wodurch zwei Strom-Rückkopplungsschleifen gebildet sind. Die vordere Stufe des Untermoduls zur Spannungserfassung ist mit zwei Ausgangsanschlüssen der Hochfrequenz-Pulsschweißstromquelle verbunden, während dessen hintere Stufe mit einer ADC-Schnittstelle verbunden ist, wodurch eine Spannung-Rückkopplungsschleife gebildet ist. Das Modul zur Probenentnahme von Schweißreparatur-Kenngrößen wird für die synchrone Echtzeiterfassung eines Pulsstrom-Hauptstromkrei s- Stromsignal s, eines Grundstrom-Hauptstromkreis-Stromsignals und eines Lichtbogenspannungssignals verwendet, wobei diese Signale zur Ausgangsstrom-Rückkopplungsregelung dienen und als Grundlage für die Generierung von Signalen zur Stabilitätskontrolle der Schweißnahtreparatur verwendet werden.
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Als das Untermodul zur Stromerfassung bzw. das Untermodul zur Spannungserfassung kann ein vorhandenes Modul verwendet werden, solange es die Erfassung von Stromsignalen bzw. Spannungssignalen realisieren kann.
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Die vordere Stufe des Schaltersteuermoduls ist mit einer GPIO-Schnittstelle verbunden, während dessen hintere Stufe mit der Wasserkühlvorrichtung verbunden ist und diese steuert, um das Ein- und Ausschalten des Kühlwasserkreislaufs während des Schweißvorgangs zu steuern. Das Schaltersteuermodul dient zur Erzeugung logischer Schaltsignale, um den Betriebszustand der Wasserkühlvorrichtung zu steuern.
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Als das Schaltersteuermodul kann ein vorhandenes Modul verwendet werden, solange es das Ein- und Ausschalten der Wasserkühlvorrichtung realisieren kann.
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Das System nutzt die volldigitale Steuerungstechnologie, verwendet einen Hochfrequenz-Pulsstrom zur Schweißreparatur einer großen Schaufel mit extrem geringem Wärmeeintrag, und realisiert eine präzise Steuerung des beim Schweißen auftretenden Wärmeeintrags bei einem niedrigen durchschnittlichem Strom durch eine Hochfrequenz- bzw. Niederfrequenz-Pulsmodulation, wobei gleichzeitig ein vom Hochfrequenz-Pulsstrom erzeugtes elektromagnetisches Feld dazu verwendet wird, den Lichtbogen zu komprimieren und die Wärmeeinflusszone zu reduzieren. Und es hat eine starke elektromagnetische Schwingungs- und Rührwirkung auf das Metall im Schmelzbad, wodurch die Wirkungen der Kornverfeinerung und der Reduzierung von Schweißnaht-Fehlern erzielt werden und die Effizienz sowie die Qualität der Schweißreparatur der Komponenten der großen Schaufel, die aus Hochtemperaturlegierung bestehen, sichergestellt werden.
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Die Vorrichtung zur gleichmäßigen Schutzgasverteilung, wie in 6 dargestellt, umfasst einen mit einer Gaskammer versehenen Kastenkörper 2, eine unter dem Kastenkörper 2 angeordnete Basis 8, einen in der Gaskammer angeordneten Stütztisch 7 zum Platzieren des Reparaturteils für große Schaufeln, und eine mit dem Stütztisch 7 verbundene Klemmvorrichtung 6 zur Befestigung des Reparaturteils für große Schaufeln ;
wobei an der Basis 8 ein Lufteinlasskanal 10 vorgesehen ist, der mit der Gaskammer in Verbindung steht, wobei der Lufteinlasskanal 10 mit der Vorrichtung zur gleichmäßigen Schutzgasverteilung verbunden ist; wobei an einem Eingang des Lufteinlasskanals 10 eine Eingabesteuerung 9 vorgesehen ist, wobei am Kastenkörper 2 eine Abluftöffnung 4 sowie eine Ausgabesteuerung 3 vorgesehen sind. Sowohl die Eingabesteuerung 9 als auch die Ausgabesteuerung 3 können ein vorhandenes Mittel, beispielsweise ein Magnetventil, sein kann.
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Am Kastenkörper 2 ist eine Öffnung 1 für den Ein- und Austritt des Manipulators und des Schweißbrenners vorgesehen, wobei die Öffnung 1 mit einem Flansch versehen ist; wobei durch Aufsetzen eines flexiblen Rohrkörpers, beispielsweise eines vulkanisierten Silikonrohrs, auf den Manipulator der flexible Rohrkörper am Flansch der Öffnung 1 befestigt ist, wodurch beim Arbeiten nicht nur sichergestellt werden kann, dass der Manipulator den Schweißbrenner trägt und ihn in das Innere der Gaskammer bewegt, sondern auch eine gewisse Gasdichtheit an der Öffnung 1 realisiert werden kann. Dabei wird sichergestellt, dass die durch Schweißen zu reparierende große Schaufel zuverlässig eingespannt wird und die Schutzgasatmosphäre ausreichend ist, wobei die Vorder- und Rückseite der Schweißnaht beim Schweißen wirksam geschützt werden und eine Wurzeloxidation vermieden wird.
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Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele sind bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht durch die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Alle anderen Änderungen, Modifikationen, Ersetzungen, Kombinationen und Vereinfachungen, die nicht von dem Geist und den Prinzipien der vorliegenden Erfindung abweichen, sollten als äquivalente Substitutionen gelten und in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fallen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- CN 112453824 A [0002]
- CN 109514146 A [0002]
- CN 106392263 B [0053]
- CN 110076421 A [0054]