Наукові основи та технічні засоби підвищення продуктивності імпульсного ручного дугового зварювання - Автореферат

Серед них можна відзначити такі: радіальне стиснення стовпа дуги магнітним полем для підвищення концентрації потужності та збільшення глибини проплавлення; введення до складу середовища дуги хімічних елементів з більшою спорідненістю до електрона (фтор) і високою теплопровідністю (гелій, водень); створення уздовж вісі дуги газових потоків, які стабілізують її в просторі та справляють газодинамічний вплив на ванну та глибину занурення у зварювальний метал. Показано, що при дотриманні ряду умов при зварюванні пульсуючою дугою досягається збільшення її проплавляючої здатності та покращення якості зварних швів. Тому існує необхідність розробки основ теорії та технічних засобів реалізації імпульсних способів впливу дуги на ванну та збільшення глибини кратера в ній. зварювальна дуга сталь проплавлення Проаналізовано основні положення квазістатичної моделі зварювальної ванни та експериментальні дані про процеси, які протікають в ній, на основі яких розроблена динамічна модель ванни при зварюванні зануреною дугою. Розроблено технічні засоби для реєстрації коливань зварювальної ванни при зварюванні як стаціонарною, так і пульсуючою дугою, та встановлено їх звязок з її проплавлювальною здатністю.Ці поля поділені на три групи: 1) власні магнітні поля, які утворюються струмом дуги та електрода; 2) випадкові магнітні поля, створювані намагніченістю близько розташованих до дуги тіл або струмами в них; 3) накладені на дугу керовані магнітні поля з метою впливу на її технологічні властивості. Випадкові магнітні поля розглядаються як перешкода, без усунення якої неможливе магнітне керування дугою, оскільки вони впливають на дугу у вигляді, так званого “магнітного дуття”, відхиляють її від стику та сприяють утворенню непровару. Їх застосування дозволяє керувати проплавлювальною здатністю дуги, підвищити стабільність процесу зварювання, збільшити швидкість плавлення електрода, змінювати структуру зварних швів, здійснювати зварювання у всіх просторових положеннях. Відзначено, що подальшого вивчення вимагають процеси, що протікають у зварювальній ванні при впливі власних імпульсних магнітних полів, оскільки основними силами, що викликають рух металу в ній, є електромагнітні сили, які виникають від взаємодії струму, який розтікається у ванні, із власним магнітним полем; а також необхідність розробки технічних засобів для підвищення продуктивності дугового зварювання. Оскільки величина Fэм пропорційна квадрату струму дуги Ід, то при його збільшенні рідкий прошарок віддаляється з передньої стінки зі зростаючою інтенсивністю і товщина цього прошарку зменшується.При цьому на відміну від квазістатичної моделі, у якій зона максимального тиску розташовується на дні зварювальної ванни, згідно наших досліджень, при зварюванні зануреною дугою ця зона припадає на її передню стінку. Напрямок стовпа визначається електричним полем між передньою стінкою ванни та електродом, оскільки електростатична сила, яка направляє електрони уздовж вісі стовпа дуги та дорівнює Fэ=4,8·10-16 H, на порядок більше сили Лоренца (Fл=3,5·10-17 H). У запропонованій динамічній моделі ванни показано, що переміщення рідкого металу з передньої стінки до дна кратера та у хвостову її частину відбувається під дією електромагнітної сили, яка виникає від взаємодії струму, що розтікається у ванні, із власним магнітним полем дуги. Використання пульсуючого режиму горіння дуги при ручному дуговому зварюванні електродами з основним покриттям УОНИ 13/55 діаметром 5 мм в умовах “резонансу” при частоті імпульсів струму, яка дорівнює 3,1 Гц, у порівнянні зі зварюванням стаціонарною дугою, і при середньому струмі 200-220 А, дозволяє збільшити глибину проплавления основного металу до 5 мм та підвищити продуктивність зварювання. Якщо частоти імпульсів струму і власних коливань зварювальної ванни відрізняються друг від друга більш ніж на 25%, то імпульсний процес горіння дуги не справляє помітного впливу на глибину кратера.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ