Розроблено методику та досліджено розподіл електромагнітного поля зварювального струму в проміжку стику. Адекватність моделі реальним умовам підтверджено промисловими експериментами. Встановлено закономірності та вплив форми виробу на розподіл електромагнітного поля зварювального струму. Розроблено спосіб та отримано рівняння процесу поширення тепла за умов одностороннього зварювання змішаним електродом. За результатами досліджень встановлено, що у разі зварювання змішаним електродом внаслідок збільшення розміру активної плями значно зменшується тиск дуги. Доведено, що зниження електромагнітного тиску та тиску дуги забезпечує якісне формування швів під час одностороннього зварювання змішаним електродом на флюсовій подушці.

Досліджено та розроблено нові процеси одностороннього високошвидкісного зварювання та наплавлення. Теоретично доказано електромагнітну природу міжатомних сил зв'язку та електродугового зварювання. Розроблено електромагнітну природу утворення підрізів та спосіб одностороннього високошвидкісного зварювання складовим електродом, який збільшує розмір активної плями та знижує тиск дуги. Встановлено, що дуга та рідкий метал ванни рухаються під дією електромагнітних сил. Одержано математичні моделі індукції магнітного поля. Обгрунтовано зростання магнітного дуття під час зварювання труб і розроблено механізм регулювання поля. Розроблено способи для одностороннього високошвидкісного зварювання труб і наплавлення на низькій погонній енергії, які підвищують ударну в'язкість і тріщиностійкість.

Мета роботи - підвищення тріщиностійкості наплавленого металу і розробка процесу високошвидкісного наплавлення (ВШН) на низькій погонній енергії бандажованих опорних валків (БОВ). Для досягнення поставленої мети розроблено процес підвищення тріщиностійкості за рахунок ВШН БОВ на низькій погонній енергії. Відповідно до рівняння процесу розповсюдження тепла за ВШН на низькій погонній енергії з підвищенням швидкості наплавлення зменшується тепловкладення, ширина ізотерм плавлення і зона термічного впливу. Розрахунково-експериментальним шляхом встановлено, що у разі підвищення швидкості наплавлення в результаті зменшення тепловкладення знижуються деформації та зварювальні напруги, скорочується зона термічного впливу, в якій утворюються холодні тріщини, що запобігає відшаровуванню наплавленого металу. Швидкість розплавлення та кристалізації зростають, зменшується час перебування ванни в рідкому стані, що запобігає витіканню рідкого металу зі зварювальної ванни і покращує формування наплавленого металу. На підставі встановлених закономірностей розроблено процес ВШН на низькій погонній енергії, за якого знижуються тепловкладення та зварювальні напруги, скорочується зона термічного впливу і запобігається відшаровування наплавленого металу, підвищуються швидкість розплавлення і кристалізації, зменшується час перебування ванни в рідкому стані і підвищується тріщиностійкість БОВ. Розроблений процес ВШН на низькій погонній енергії БОВ забезпечує зниження тепловкладення і зварювальних напруг, зменшення зони термічного впливу, збільшення швидкості розплавлення і кристалізації, підвищення стійкості до утворення тріщин, відсутність відшаровування наплавленого металу та поломок бандажів.

Мета роботи - підвищення тріщиностійкості наплавленого металу і розробка процесу високошвидкісного наплавлення (ВШН) на низькій погонній енергії бандажованих опорних валків (БОВ). Для досягнення поставленої мети розроблено процес підвищення тріщиностійкості за рахунок ВШН БОВ на низькій погонній енергії. Відповідно до рівняння процесу розповсюдження тепла за ВШН на низькій погонній енергії з підвищенням швидкості наплавлення зменшується тепловкладення, ширина ізотерм плавлення і зона термічного впливу. Розрахунково-експериментальним шляхом встановлено, що у разі підвищення швидкості наплавлення в результаті зменшення тепловкладення знижуються деформації та зварювальні напруги, скорочується зона термічного впливу, в якій утворюються холодні тріщини, що запобігає відшаровуванню наплавленого металу. Швидкість розплавлення та кристалізації зростають, зменшується час перебування ванни в рідкому стані, що запобігає витіканню рідкого металу зі зварювальної ванни і покращує формування наплавленого металу. На підставі встановлених закономірностей розроблено процес ВШН на низькій погонній енергії, за якого знижуються тепловкладення та зварювальні напруги, скорочується зона термічного впливу і запобігається відшаровування наплавленого металу, підвищуються швидкість розплавлення і кристалізації, зменшується час перебування ванни в рідкому стані і підвищується тріщиностійкість БОВ. Розроблений процес ВШН на низькій погонній енергії БОВ забезпечує зниження тепловкладення і зварювальних напруг, зменшення зони термічного впливу, збільшення швидкості розплавлення і кристалізації, підвищення стійкості до утворення тріщин, відсутність відшаровування наплавленого металу та поломок бандажів.

Встановлено закономірності впливу товщини наплавленого металу і погонної енергії на зварювальні напруги і тріщиностійкість валків. Зі зростанням товщини наплавленого металу та погонної енергії зварювальні напруги підвищуються, що приводить до утворення холодних тріщин і відшаровування наплавленого металу. Розроблено процес високошвидкісного наплавлення на низькій погонній енергії, який забезпечує зниження зварювальних напруг, здрібнення мікроструктури, попередження утворення тріщин, підвищення тріщиностійкості та зносостійкості валків.

Встановлено закономірності регулювання енергетичної характеристики зварювальної дуги, суми приелектродних падінь напруги і градієнта потенціалу в стовпі при різних способах зварювання. Розроблено процес одностороннього високошвидкісного зварювання труб для газо- і нафтопровідних магістралей, який забезпечує за рахунок аргону зниження суми приелектродних падінь напруги, градієнта потенціалу і напруги дуги, зменшення погонної енергії, тепловкладення, зварювальних напруг, подрібнення мікроструктури, саморегулювання дуги, стабільність процесу, підвищення якості і ударної в'язкості зварних з'єднань.

Встановлено закономірності впливу концентрації дуги і енергії на магнітне поле зварювального струму і тріщиностійкість валків. Зі зменшенням діаметра електрода індукція магнітного поля зварювального струму, електромагнітна сила і магнітний тиск зростають, що приводить до збільшення пінч-ефекту, здрібненню мікроструктури і підвищенню тріщиностійкості. Розроблено процес аргонодугового високошвидкісного наплавлення на низькій погонній енергії, який забезпечує концентрацію дуги і енергії, зниження зварювальних напруг, здрібнення мікроструктури, попередження утворення тріщин, підвищення тріщиностійкості та зносостійкості валків.

Встановлено закономірності впливу криволінійної поверхні на взаємодію дуги і рідкого металу зварювальної ванни, порушення рівноваги в ванні, зниження стабільності процесу, формування швів і тріщиностійкості наплавленого металу. Розроблено процес високошвидкісного наплавлення на низькій погонній енергії циліндричних деталей зі зміщенням електроду з осі в напрямку, протилежному обертанню деталі, на величину зварювальної ванни, що забезпечує стабільність процесу, рівновагу дуги і рідкого металу зварювальної ванни, зростання швидкості кристалізації рідкого металу, здрібнення мікроструктури, зменшення міжатомної відстані та підвищення міжатомних зв'язків і тріщиностійкості наплавленого металу.

Встановлені закономірності регулювання переміщення дуги по торцю електрода і ванні при зварюванні складовим електродом. Розроблено процес одностороннього високошвидкісного зварювання труб для газо- і нафтопровідних магістралей складовим електродом, що забезпечує за рахунок регулювання переміщення дуги по торцю електрода і зварювальній ванні, зниження тиску дуги і якісне формування зворотного валику на флюсовій подушці, зменшення магнітного поля, відсутність підрізів, стабільність процесу, зниження тепловкладення, зварних напруг, здрібнення мікроструктури і підвищення ударної в'язкості зварних з'єднань.

Встановлено, що зі зменшенням довжини дуги, напруга на дузі знижується, дуга і енергія концентруються, ефективність процесу збільшується, що забезпечує підвищення пінч-ефекту, зменшення енергії і зварювальних напруг, збільшення швидкості кристалізації, здрібнення мікроструктури і підвищення ударної в'язкості зварних з'єднань. Розроблено процес одностороннього високошвидкісного зварювання труб для газо- і нафтопровідних магістралей складовим електродом на низькій енергії, який, за рахунок низької напруги на дузі, забезпечує концентрацію дуги і енергії, стабільність, зниження зварювальних напруг, здрібнення мікроструктури, підвищення ударної в'язкості зварних з'єднань.