Розробка процесу одностороннього зварювання труб з використанням електромагнітного поля зварювального струму - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Розробка процесу одностороннього зварювання труб з використанням електромагнитного поля зварювального струмуНа даний час якісне формування зварних швів при односторонньому зварюванні забезпечується за рахунок утримання рідкого металу зварювальної ванни спеціальними підкладками, флюсами, мідними і флюсомідними подушками, поперечним магнітним полем. Більш надійним і ефективним є поліпшення формування швів при односторонньому зварюванні за рахунок зменшення тиску дуги і спрямованих униз електромагнітних сил, під дією яких рідкий метал витікає зі зварювальної ванної. Метою дисертаційної роботи є оцінка впливу форми виробу і електроду на електромагнітне поле і тиск зварювальної дуги і розробка способу одностороннього зварювання газо-і нафтопровідних труб для стабілізації рівноваги сил, які діють на рідкий метал ванни, на основі моделювання і досліджень закономірностей розподілу електромагнітного поля зварювального струму і тиску зварювальної дуги, математичного модулювання температурного поля, досліджень впливу швидкості зварювання i погонної енергії на механічні властивості зварних зєднань i формування зварних швів при зварюванні труб. Обєкт дослідження - процеси і сили, які діють на рідкий метал зварювальної ванни і визначають формування швів при односторонньому зварюванні труб на флюсовій подушці. Встановлено, що при зварюванні змішаним електродом значно знижується максимальне значення тиску дуги і спрямованих униз електромагнітних сил, що забезпечує якісне формування швів при односторонньому зварюванні.Для дослідження впливу форми виробу на електромагнітне поле струму, що протікає по виробу, розроблена методика, яка полягає в такому. По пластинах пропускається зварювальний струм, і проводяться виміри індукції електромагнітного поля в зазорі стику на верхній і нижній поверхні і на відстані від поверхні виробу (рис. Теслаамперметром Ф4355/1, розмір щупа котрого 1х5х80 мм, можна виміряти індукцію в зазорі стику. Зонд для виміру електромагнітної індукції встановлюється в зазорі стику таким чином, щоб силові лінії електромагнітного поля входили в датчик Холла. При віддаленні від поверхні пластини індукція електромагнітного поля зварювального струму спочатку різко, а потім повільно знижується.В результаті досліджень, проведених при пропусканні постійного струму величиною 4800 А по пластинах розміром (4ґґ40ґґ300) ЧЧ10-3 м, (10ґґ40ґґ300) ЧЧ10-3 м і (16ґґ40ґґ300) ЧЧ10-3 м відповідно до розробленої методики, установлено, що зі збільшенням товщини металу з 4ЧЧ10-3 м до 16ЧЧ10-3 м індукція електромагнітного поля, яка максимальна на поверхні, зростає з 0, 035 до 0, 15 Т (рис. Незалежно від товщини металу при протіканні струму по пластинах індукція на середині товщини металу дорівнює нулю і змінює напрямок на протилежний при переході від верхньої до нижньої поверхні. При протіканні струму по трубі змінюється розподіл електромагнітного поля, зростає індукція і максимальне значення досягається на середині товщини металу труби. У той же час індукція, електромагнітна сила й електромагнітний тиск на поверхнях зростають, що відповідає даним, отриманим при протіканні струму по пластинах. Порівняння розподілу електромагнітного поля при протіканні струму по трубі свідчить, що зі збільшенням товщини стінки зростає магнітний потік, який можна оцінити за площею, обмеженою кривою розподілу індукції.При односторонньому зварюванні дуга занурюється в основний метал, посилюється тепловідвід і охолодження активних плям і стовпа дуги, розміри яких зменшуються. Це призводить до зміни електромагнітного опору, розтікання струму в області активної плями, електромагнітного поля зварювального струму, збільшення тиску дуги і порушення формування швів при односторонньому зварюванні. Для поліпшення формування швів при односторонньому зварюванні за рахунок регулювання електромагнітного поля і тиску дуги розроблений спосіб одностороннього зварювання змішаним електродом, який складається з двох зміщених з осі дротів і U-подібної стрічки, яка охоплює їх, прямолінійні ділянки якої розташовуються перед дротами за напрямком зварювання. Внаслідок зменшення спрямованих вниз електромагнітних сил і тиску дуги при зварюванні змішаним електродом забезпечується якісне формування швів. Рикаліна методом накладання в рухомій системі координат, вісь ОХ якої розміщена на осі шва, а вісь ОУ на середині прямолінійних дільниць стрічки, отримано рівняння процесу поширення тепла при зварюванні змішаним електродом: (1) де q1 - потужність джерел тепла на дротових електродах;Форма електрода є основним параметром технологічного процесу зварювання, тому що дуга, переміщуючись по торці електрода, концентрується при зварюванні дротом і розконцентровується при зварюванні стрічкою, у залежності від розташування якої вона рухається уздовж повздовжньої осі або поперек зварювальної ванни.