Розроблено нову динамічну модель зварювальної ванни за умов зварювання зануреною дугою. Показано, що активна пляма безупинно блукає по передній стінці кратера та відповідно до "принципу мінімуму" розташовується у зоні мінімальної відстані між ванною й електродом. Такий напрямок стовпа дуги, який не збігається з віссю електрода, визначається електричним полем, вплив якого на рух електронів у ньому на порядок більше, ніж вплив магнітного поля. У розробленій моделі зварювальної ванни показано, що блукаюча зона максимального тиску дуги, яка знаходиться на передній стінці кратера, сприяє формуванню хвиль рідкого металу лише у головній частині ванни, які поширюються з деяким загасанням по всьому її об'єму. Доведено, що переміщення рідкого металу з передньої стінки до дна ванни та у хвостову її частину відбувається під дією електромагнітної сили, яка виникає від взаємодії струму, що розтікається у ванні, з власним магнітним полем. У розробленій моделі показано, що глибина проплавлення основного металу визначається реактивним тиском на дно ванни струменя плазми, який виникає за умов зміни його напрямку та кількості руху у цій зоні. Оскільки цей тиск пропорційний квадрату швидкості плазми, яка залежить від щільності струму в електроді, та збільшення глибини проплавлення досягається за максимальної щільності. Установлено, що глибина проплавлення за умов впливу пульсуючої дуги на зварювальну ванну залежить від частоти імпульсів струму. У діапазоні від нуля до 10 Гц ця залежність має вигляд нормального розподілу. Максимальний ефект збільшення проплавлювальної здатності дуги спостерігається за частоти імпульсів струму, яка дорівнює

  Скачати повний текст

Створено й апробовано системи автоматичної стабілізації (САС) процесу імпульсно-дугового зварювання плавким електродом (ІДЗПЕ) матеріалів з різними теплофізичними властивостями за умов дії збурень. На підставі теоретичних та експериментальних досліджень, а також аналітичного та числового моделювання розроблено двоканальні САС середніх значень напруги на дузі і зварювального струму з застосуванням зворотних зв'язків та керуючими діями як на частоту імпульсів джерела живлення дуги, так і на швидкість подачі зварювального дроту. Показано, що практичне застосування розроблених САС дозволяє поліпшувати якість металу швів під час ІДЗПЕ на рівні показників, одержаних без збурень.

Исследовано влияние изменений вылета электрода на геометрические параметры швов при импульсно-дуговой сварке плавящимся электродом. Установлено, что применение системы автоматической стабилизации средних значений напряжения на дуге с воздействием на параметры импульсов источника не позволяет компенсировать изменения ширины шва. Система автоматической стабилизации средних значений напряжения на дуге и сварочного тока с воздействием соответственно на параметры импульсов источника и скорость подачи электродной проволоки устраняет уменьшение ширины шва, вызванное увеличением вылета электрода.

Приведены результаты исследований разработанной двухконтурной системы автоматической стабилизации средних значений напряжения на дуге и сварочного тока процесса импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом (ИДСПЭ) с воздействием на параметры импульсов источника питания и скорость подачи электродной проволоки соответственно. Изучено раздельное и совместное влияние возмущающих производственных факторов (изменения вылета электродной проволоки, уменьшения напряжения питающей сети) на процесс ИДСПЭ углеродистых сталей и качество металла швов.

Рассмотрены особенности ручной дуговой сварки с порционным формированием сварных швов. Преимущества такого способа по сравнению со сваркой непрерывной дугой состоят в расширении возможностей управления структурой металла шва и зоной термического влияния, повышении механических свойств и технологической прочности сварных соединений.

Описаны разработанные системы автоматической стабилизации процесса импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом (ИДСПЭ), позволяющие при действии возмущений стабилизировать средние значения напряжения на дуге и сварочного тока. Это приводит к снижению вероятности появления пористости и несплавлений на алюминиево-магниевых сплавах, стабилизации геометрических размеров швов, уменьшению разбрызгивания и набрызгивания, а также стабилизации ширины швов при ИДСПЭ углеродистых сталей.

Показаны некоторые особенности двухдуговой импульсной сварки плавящимися электродами алюминиевого сплава АМг6 с использованием двух импульсных источников питания с синергетическим управлением параметрами режимов и сварочной горелки, обеспечивающей подачу изолированных друг от друга электродных проволок.

Приведены результаты анализа и моделирования частотных свойств сварочного контура при импульсно-дуговых процессах сварки. Рассмотрены три различных подхода к реализации этих процессов: с помощью модуляции выходного напряжения источника сварочного тока, путем вибрации горелки и за счет импульсной подачи электродной проволоки. Показано, что рабочий диапазон частот импульсов сварочного тока существенно зависит от используемого подхода.

Представлен анализ области применения импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом различных материалов, а также рассмотрены особенности, тенденции и перспективы развития этого процесса сварки. Показано, что указанный способ сварки характеризуется определенными технологическими преимуществами перед другими способами сварки плавящимся электродом в защитных газах и активно применяется в современных высокопроизводительных технологиях.

Рассмотрены основные трудности, возникающие при дуговой сварке изделий с защитным эмалевым покрытием внутренней поверхности. Показано, что эмаль способна кратковременно (до 3 - 5 с) выдерживать высокотемпературное воздействие, вплоть до температур плавления стали. Столь малую длительность пребывания металла сварного соединения при указанных температурах обеспечивает импульсно-дуговая сварка.

Разработаны и описаны математические модели, устанавливающие связь между контролируемыми параметрами процесса импульсной сварки (ток и длительность импульса, скорость сварки) и параметрами валика шва (проплавление, ширина валика, коэффициент формы шва и площадь валика шва). Подтверждена адекватность моделей, основанных на регрессионном и дисперсионном анализах.

Экспериментально установлено влияние снижения напряжения питающей сети на разбрызгивание и характеристики наплавленного металла при импульсно-дуговой сварке плавящимся электродом углеродистых сталей в защитных газах. Показано, что при указанном возмущении эффективно применение двухканальных систем автоматической стабилизации.

Создан экспериментальный комплекс для изучения процессов импульсной гибридной (лазерно-микроплазменной) сварки и обработки материалов с использованием изучения импульсно-периодического Nd:YAG-лазера с широким диапазоном регулирования параметров импульса и импульсной малоамперной дуги, объединяемых при помощи интегрированного плазмотрона. Предложенные алгоритмы пространственной и временной синхронизации двух импульсных источников энергии для комбинированного воздействия на материалы дают возможность исследовать процессы лазерно-микроплазменной сварки стали для автомобилестроения, обработки алюминиевых сплавов и спекания наноматериалов.

Приведен вариант реализации режима сварки пульсирующей дугой на малоамперном источнике сварного тока с регулированием широтно-импульсной модуляцией и экспериментальной системой управления с применением микропроцессорной техники.

Исследованы технологические особенности автоматической односторонней импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом в аргоне стыковых соединений тонколистовых алюминиевых сплавов АМг6 и 1915Т толщиной до 3 мм без применения подкладных формирующих элементов (сварка "на весу"). Показано влияние модуляции параметров режима сварки на геометрическую форму швов и их макроструктуру. Даны рекомендации по технологии сварки "на весу".

Індекс рубрикатора НБУВ: К641.510.35 + К641.8

Рубрики:

Зварювання металів пульсуючою електродугою

Обробка зварних виробів

Шифр НБУВ: Ж26970 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Предложены схемы приставок к существующим источникам питания для создания импульсных хаотических колебаний тока сварочной дуги. Разработка схемных решений базировалась на результатах проведенных ранее исследований детерминированного хаоса в RLC-цепях с электрической дугой. Обсуждены преимущества и недостатки различных цепей с целью выбора схем приставок для практической реализации.

Запропоновано схеми приставок до існуючих джерел живлення для створення імпульсних хаотичних коливань струму зварювальної дуги. Розробка схемних рішень базувалася на результатах проведених раніше досліджень детермінованого хаосу в RLC-колах з електричною дугою. Обговорено переваги і недоліки різних кіл з метою вибору схем приставок для практичної реалізації.

Phenomenon of deterministic chaos in nonlinear systems is of interest to researchers first of all for its fundamental aspects. Recently the tendency has changed from fundamental to applied research. Deterministic chaos was found in electrical circuitswith a welding arc and its fundamental properties were investigated. The technological advantages of pulsed oscillations in circuits with laser-arc discharge over welding processes were shown earlier. The authors have reason to believe that the application of chaotic oscillations also has a positive effect. Only experimental studies can confirm this assumption. The purpose of this work is to develop promising circuit solutions for specialized power supply with current chaotic oscillations. Application of set-top boxes to the existing power sources to create chaotic oscillations of pulsed current arc has been proposed. The development of circuit design has been based on the results of previous studies of deterministic chaos in RLC-circuits with electricarc. The advantages and disadvantages of various circuits have been discussed in order to select schemes of set-top boxes for the practical implementation.

Отмечено, что к перспективным областям применения суперконденсаторов (СК) можно отнести точечную контактную сварку, контактную сварку сопротивлением, а также импульсно-дуговую сварку, где их можно использовать как модуляторы сварочного тока. Приведены основные технические характеристики СК и батарей СК (БСК), построенных на основании последовательного соединения отдельных СК. Даны основные расчетные соотношения, предназначенные для оценки электрических параметров БСК; экспериментально определены зарядно-разрядные характеристики для разработанных БСК. Показано, что при последовательном соединении ячеек СК в батарею основным недостатком является разброс по напряжению, который предлагается исключить путем применения специального зарядного устройства - эквалайзера. Рассмотрены различные схемы эквалайзеров, описаны их преимущества и недостатки при использовании в генераторах импульсных токов. Показана целесообразность применения энергосберегающей схемы эквалайзера для импульсных способов сварки. Предложена и описана схема такого устройства, даны расчетные соотношения, аналитически описывающие ее работу. В качестве примера приведена схема для точечной контактной сварки, выполненная на основе эквалайзера и батареи из шести СК, и даны технические характеристики предложенного устройства.

Рассмотрены основные проблемы развития и возможные перспективы дальнейшего совершенствования импульсно-дуговой сварки неплавящимся электродом в инертных газах. Приведены основные технологические возможности и теплофизические характеристики процесса в зависимости от вариаций параметров режимов сварки. Рассмотрены направления в развитии методов математического моделирования процесса сварки и возможные пути их совершенствования. Обоснована необходимость дальнейших исследований процесса для установления параметрических зависимостей и получения в инженерных и научных целях оптимальных режимов сварки импульсной дугой неплавящимся вольфрамовым катодом.