Владимир Петров - Законы развития систем

8.6.1.1.1. Анализ по S-кривой

Мировой рынок сварочной техники и услуг возрастает пропорционально росту мирового потребления стали. Дуговая сварка в настоящее время занимает доминирующие позиции и находится на этапе II развития по S-образной кривой.

«Дуговая и контактная сварка останутся по-прежнему доминирующими способами соединения металлов. Предполагается, что доля ручной дуговой сварки покрытыми электродами к 2010 г. составит 20 — 25% от общего объема сварки» 437. Исследования, опубликованные в Frost & Sullivan 438, показывают, что рынок дуговой сварки будет расти, по крайней мере, до 2017—2018 года.

«Мировой рынок оборудования дуговой сварки и сварочных материалов получил $11,70 млрд. в 2010 году, и оценивает это до $19290 млн. в 2017 году» 439

На рис. 8.16 звездочкой указано современное состояние дуговой сварки.

Рис. 8.16. S -образная кривая роста для дуговой сварки

Где

P — распространенность дуговой сварки; t — время;

— значение параметра Pдля дуговой сварки в настоящее время.

В ближайшие годы эта тенденция вряд ли изменится, поэтому следует развивать дуговую сварку дальше .

8.6.1.1.2. Анализ с помощью системы стандартов

Анализ по стандартам лучше всего проводить по «Таблице применения системы 76 стандартов на решение изобретательских задач» (Приложение 6).

Сварка относится к системам на изменение . Следовательно, необходимо исследовать только 1—3 классы стандартов.

Подкласс 1.1 уже использован.

Подкласс 1.2 для прогнозирования не используется.

Подклассы 2.1 — 2.3 использованы полностью, а 2.4 — частично. Использованы стандарты 2.4.1 и 2.4.2.

Многие из стандартов класса 3 использованы к отдельным элементам сварки, например, электродам.

Таким образом, развитие может идти по стандартам 2.4.3—2.4.12, частично по стандартам класса 3 и классу 5.

8.6.1.1.3. Анализ по законам развития технических систем

Расчет значений параметров использования каждого из законов и закономерностей показан в приложении 9.

Диаграмма приведена на рис. 8.17.

Рис. 8.17. Диаграмма развития дуговой сварки

где число — это номер закона/закономерности:

1. Увеличение степени идеальности.

2. Идеализация процесса

3. Общая тенденция увеличения степени управляемости.

4. Уменьшение участия человека в работе технической системы.

5. Переход от неуправляемой к управляемой системе.

6. Линия увеличения степени динамичности.

7. Увеличение степени вепольности.

8. Использование «умных» веществ.

9. Увеличение концентрации вещества.

10. Увеличение степеней свободы.

11. Увеличение степени дробления.

12. Переход к капиллярно-пористым материалам (КПМ).

13. Увеличения степени пустотности.

14. Увеличение концентрации энергии.

15. Замена вида поля.

16. Переход МОНО-БИ-ПОЛИ-поле.

17. Динамизация полей.

18. Увеличение концентрации информации.

19. Переход системы на микроуровень.

29. Переход системы в надсистему.

21. Свертывание.

22. Развертывание.

23. Согласование.

24. Неравномерность развития частей системы.

V — Степень использования закона.

8.6.1.2. Прогнозирование

8.6.1.2.1. Прогнозирование с помощью системы стандартов

Продемонстрируем имеющиеся решения.

Рассмотрим класс 1.

С момента изобретения cварки это была вепольная система: свариваемая часть (В 1), электрод (В 2) и электрическое поле (П) — стандарт 1.1.1.

Электрод делается из трубки, засыпанной металлическим порошком — стандарт 1.1.2. На электроде сделали обмазку — стандарт 1.1.3.

В качестве защитной среды стали использовать газ — стандарт 1.1.4. Газ делали с различными добавками — стандарт 1.1.5.

При сваривании больших толщин используют максимальный режим (максимальный ток) и, если это необходимо, охлаждают некоторые участки — стандарт 1.1.6. В некоторых случаях в шов добавляют экзотермическую смесь и получают локально высокую температуру — стандарт 1.1.8.

Подкласс 1.1 уже использован.

Подкласс 1.2 для прогнозирования не используется.

Рассмотрим класс 2.

Гравитационная сварка — это дуговая сварка, при которой покрытый электрод располагается наклонно вдоль свариваемых кромок, опираясь на них, и по мере расплавления движется под действием силы тяжести или пружины, а дуга перемещается вдоль шва (рис. 8.18). Это решение по стандарту 2.1.1.

Рис. 8.18. Схема гравитационной сварки

1 — заготовка, 2 — сварной шов, 3 — шлак, 4 — дуга, 5 — покрытый электрод, 6 — направляющая, 7 — источник питания.

Воздействие второго поля на дугу или сварочную ванну рассматривались в п. 7.6.4.2.1 — стандарт 2.1.2.

Использование более управляемых полей была показана в п. 7.6.4.2.1 — стандарт 2.2.1.

Тенденция дробления — это использование флюсов, порошковых электродов, защитных газов — стандарт 2.2.2.

Стандарты 2.2.3—2.2.6 и 2.3.1 были продемонстрированы в п. 7.6.4.2.1.

Измерение термоэлектродвижущей силы осуществляют в паузах между импульсами сварочного тока 440 — стандарт 2.3.3.

Подклассы 2.1 — 2.3 использованы полностью, а 2.4 — частично. Использованы стандарты 2.4.1 и 2.4.2.

Рассмотрим развитие систем по классу 3.

Многие из стандартов класса 3 использованы к отдельным элементам сварки, например, к электродам.

Образование би-систем — использование двух электродов.

Сварка неплавящимся электродом использует еще присадочную проволоку — БИ система (рис. 8.19).

Рис. 8.19. Схема сварки неплавящимся электродом

В примере 5.12 (рис. 5.6 б) описано использование многих электродов. Это примеры на стандарт 3.1.1.

Электроды могут быть одинаковые и на них подаваться одинаковый ток. Этим можно добиться большей производительности — сваривается более широкий шов 441или одновременно наплавляется большая площадь на металл.

Примеры на стандарты 3.1.2—3.1.3 приедены в п. 7.6.4.2.1.

Электродами, сделанными из разных составов металлов можно создавать различные свойства шва, комбинируя их в необходимой последовательности.

Если на электроды подавать различные напряжения и опускать их на различную глубину 442, то можно более эффективно обрабатывать швы большой глубины.

Два скрученных электрода — электроды свернуты в один (п. 7.10.3, пример 7.271, рис. 7.195) демонстрирует стандарт 3.1.4. Как мы уже описывали раньше таким электродом можно делать шов более широкий или более глубокий.

Свертывание многих электродов в один осуществляется в порошковом электроде, где могут быть собраны вместе материалы многих электродов. Такой электрод представляет собой оболочку в виде трубки, в которой находится порошкообразный металл.

Использование различных полей и процессов, происходящих при сварке — это стандарт 3.2.1.

Мы выявили состояние развития дуговой сварки по стандартам.

Дальнейшее развитие может идти по стандартам 2.4.3—2.4.12, частично по стандартам класса 3 и по классу 5.