name: Автоматизированная система управления процессом индукционной пайки
keyword_list: Автоматизированная система управления математическая модель индукционного нагрева вихревые токи повышение качества паяных соединений пирометрический контроль Моделирование электротермических процессов
abstract: Индукционная пайка изделий зарекомендовала себя как результативный метод создания неразъемных соединений, способный решать поставленные перед промышленностью задачи по снижению трудоемкости процессов, повышению их производительности и качества продукции.
  Применяется индукционная пайка и для соединения волноводных трактов космических аппаратов. Процесс индукционной пайки волноводных трактов и трубопроводов усложняется наличием ряда внешних факторов, среди которых низкая степень повторяемости не автоматизированного, ручного процесса пайки, сложность, а порой и невозможность, визуального контроля нагрева деталей, искажение электромагнитного поля индуктора, вследствие взаимодействия его с различными проводящими телами, находящимися вблизи зоны пайки, влияние человеческого фактора. Совокупность этих и других факторов приводит к образованию бракованных соединений, подлежащих переделке (до 40%) и неисправимых дефектов, не подлежащих исправлению (до 5 %). Для снижения влияния указанных особенностей индукционной пайки и повышения качества паяных соединений ответственных деталей необходимо автоматизировать процесс управления индукционной пайки. Поэтому тема диссертационного исследования является актуальной.
  Цель работы: повышение качества паяных соединений, путем создания принципов управления автоматизированной технологии индукционной пайки. 
  Для достижения поставленной цели необходимо решить комплекс задач:
  1. Осуществить анализ методов и устройств автоматизации процесса индукционной пайки, средств и методов контроля качества паяных соединений.
  2. Провести моделирование электротермических процессов, проходящих при индукционном нагреве паяных соединений.
  3. Разработать экспериментальную установку для автоматизированного управления индукционной пайкой.
  4. Провести моделирование системы управления экспериментальной установки индукционной пайки и разработать алгоритмы управления процессом.
  5. Выполнить экспериментальные исследования процесса пайки экспериментальных образцов с помощью экспериментальной установки управления индукционной пайкой и для подтверждения полученных алгоритмов управления процессом пайки.
  Для достижения поставленных целей и решения задач использованы основные положения теории электромагнитных и тепловых полей, методы теории автоматического регулирования и управления. При моделировании электротермических процессов индукционной пайки использовались программные пакеты Elcut 5.1 и COMSOL Multiphysics 5.3. Для проведения исследований двухконтурной системы управления применялся программный пакет MATLAB.
  1.	Получена математическая модель индукционного нагрева элементов волноводной сборки из фланцев и трубопроводов, учитывающая конструкцию и размеры волноводов и трубопроводов, физические параметры материалов, начальные и граничные условия процесса, а также неравномерное распределение плотности вихревого тока в системе, позволяющая более точно рассчитывать и имитировать технологические параметры процесса индукционной пайки для повышения качества паяных соединений.
  2.	Моделирование электротермических процессов в пакетах Comsol Multiphysics и Elcut показало, что плотность вихревых токов распределена по детали неравномерно. Она резко увеличивается на угловых поверхностях деталей, а также плотность вихревого тока резко снижается в толщине стенок деталей. Области протекания вихревых токов хорошо локализованы и зависят от расположения детали относительно индуктора. Область нагрева деталей совпадает с распределением плотности вихревых токов. Нагрев начинается с поверхности деталей, и только потом температурное поле распространяется на всю нагреваемую область детали.
  3.	Разработана экспериментальная установка двухконтурной автоматизированной системы управления процессом индукционной пайки, основанная на пирометрическом контроле температуры элементов паяного соединения и управлением мощностью генератора и позиционированием заготовки.
  4.	Разработана модель двухконтурной автоматизированной системы управления процессом индукционной пайки, позволяющая рассчитать требуемое распределение температур на нагреваемых элементах деталей и течение технологического процесса получения паяных соединений при различных алгоритмах управления.
  5.	Полученные алгоритмы управления скоростью нагрева и положением детали относительно индуктора, позволяют вести процесс управления индукционным нагревом одновременно по двум контурам управления  и эффективно перераспределять энергию индукционного нагрева в системе «индуктор – деталь».
  6.	Проведены исследования процесса индукционной пайки деталей различных типоразмеров с установкой границ перемещения, начального положения, стартовой мощности и выборе точек контроля температур. Исследования показали необходимость точного позиционирования деталей относительно индуктора, выбора величины начальной уставки мощности и скорости пайки от которых зависит качество управление процесса, а также влияние флюса на погрешность измерения температуры деталей.
  
  Предложенная математическая модель индукционного нагрева, а также результаты моделирования электротермических процессов, протекающих при индукционной пайке, позволяют проводить исследования в области создания эффективных технологических комплексов и проектировать автоматизированные системы для индукционной пайки ответственных деталей.
  Разработанные модель и алгоритмы могут быть востребованы в процессе теоретических разработок при переходе к передовым цифровым технологиям и интеллектуальным производственным технологиям, применяемым при создании ответственных деталей.
  Представленные результаты контроля качества паяных соединений волноводов подтверждают повышение стабильности качества паяных соединений элементов волноводных трактов путем устранения неисправимых дефектов.
chairman_dissertation_council.name: Игорь
chairman_dissertation_council.surname: Ковалев
chairman_dissertation_council.patronymic: Владимирович
chairman_dissertation_council.position: профессор
chairman_dissertation_council.degree: Доктор технических наук
chairman_dissertation_council.rank: Профессор
chairman_dissertation_council.wos_research_id: S-9633-2017
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 56441027200
chairman_dissertation_council.rinc_id: 108176
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Эдхам
organization_supervisor.surname: Акбулатов
organization_supervisor.patronymic: Шукриевич
organization_supervisor.position: ректор
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 50.47.31
rubrics.name: Автоматизированные системы управления дискретными технологическими процессами
oecds.code: 02.02.AC
oecds.name: AUTOMATION & CONTROL SYSTEMS
speciality_codes.name: Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
speciality_codes.code: 2.3.3.
supervisors.fio: Мурыгин А. В.
supervisors.scientific_degree: Доктор технических наук
supervisors.speciality_code: Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Лившиц А. В.
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Захаренко В. А.
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: СИБИРСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ НАУКИ И ТЕХНОЛОГИЙ, СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ, ФГБОУ ВО "СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НАУКИ И ТЕХНОЛОГИЙ ИМЕНИ АКАДЕМИКА М.Ф. РЕШЕТНЕВА", СИБГУ ИМ. М.Ф. РЕШЕТНЕВА
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НАУКИ И ТЕХНОЛОГИЙ ИМЕНИ АКАДЕМИКА М.Ф. РЕШЕТНЕВА"
protection_organization.ogrn: 1022402056038
protection_organization.supervisor_name: ЭДХАМ
protection_organization.supervisor_surname: АКБУЛАТОВ
protection_organization.supervisor_patronymic: ШУКРИЕВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: СИБИРСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ НАУКИ И ТЕХНОЛОГИЙ, СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ, ФГБОУ ВО "СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НАУКИ И ТЕХНОЛОГИЙ ИМЕНИ АКАДЕМИКА М.Ф. РЕШЕТНЕВА", СИБГУ ИМ. М.Ф. РЕШЕТНЕВА
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НАУКИ И ТЕХНОЛОГИЙ ИМЕНИ АКАДЕМИКА М.Ф. РЕШЕТНЕВА"
author_organization.ogrn: 1022402056038
author_organization.supervisor_name: ЭДХАМ
author_organization.supervisor_surname: АКБУЛАТОВ
author_organization.supervisor_patronymic: ШУКРИЕВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения