Удосконалення технології і обладнання для зварювання в середовищі вуглекислого газу з керованим переносом електродного металу - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття ученого ступеня кандидата технічних наук Удосконалення технології і обладнання для зварювання в середовищі вуглекислого газу з керованим переносом електродного металуДиссертация посвящена исследованию процесса плавления и переноса электродного металла при сварке в среде углекислого газа с целью разработки оборудования и технологии, позволяющих снизить разбрызгивание, улучшить формирование шва и расширить область изменения параметров режима. Разработана математическая модель процесса саморегулирования длины дуги, учитывающая качественные характеристики дуги, источника питания, характер переноса жидкого металла и характер возмущений. Установлено, что вероятность струйного переноса электродного металла увеличивается с ростом диаметра электрода, а приуменьшении диаметра перенос становится капельным. На основе анализа динамики роста капли показана возможность управляемого переноса электродного металла с частотой, кратной частоте сети (50, 100 Гц), что позволило осуществить управляемый перенос с применением однофазных выпрямителей, включаемых в промышленную сеть (50 Гц). Анализ осциллограмм разработанного процесса сварки показал, что при сварке с модуляцией скорости подачи проволоки частота коротких замыканий в 2 - 3 раза выше, чем при сварке с постоянной скоростью подачи электрода.Зварювання електродом, що плавиться, у середовищі вуглекислого газу широко застосовується у вітчизняному і зарубіжному виробництві. До переваг цього засобу варто віднести можливість механізувати, автоматизувати, роботизувати процес зварювання, простоту дозування і транспортування захисного середовища в зону горіння дуги, її дешевизну. Швидкість протікання перехідних процесів у системі джерело живлення - дуга, плавлення електродного металу, стабільність параметрів процесу з примусовим переносом електродного металу дозволили визначити вимоги до джерела живлення, механізму що подає, розширити діапазон режимів зварювання з якісним формуванням шва. Вплив параметрів системи (діаметра електрода і краплі, частоти переносу і коротких замикань дуги, вольтамперної характеристики (ВАХ) джерела, захисного середовища) на тривалість процесу саморегулювання довжини дуги оцінювали за допомогою математичного моделювання. Побудовано математичну модель процесу плавлення електроду при дуговому зварюванні, що враховує якісні характеристики дуги, електрода і джерела живлення, що дозволила визначити динаміку зростання краплі і саморегулювання довжини дуги при технологічних обуреннях, і сформулювати вимоги до кута нахилу ВАХ джерела з урахуванням припустимою технологією помилки по довжині дуги.У вступі обгрунтована актуальність теми, викладена її наукова новизна, сформульована мета досліджень і основні положення, що виносяться на захист, наведені дані про практичне значення роботи, кількості публікацій, що відносяться до теми дисертації.Підвищене розбризкування електродного металу при зварюванні з крупнокраплинним переносом і короткими замиканнями збільшує трудомісткість і матеріалоємність процесу зварювання в середовищі вуглекислого газу. Літературний огляд виявив наступні основні методи боротьби з розбризкуванням електродного металу: зменшення сили поверхневого натягу на поверхні розплавленої краплі; збільшення електромагнітної сили, що відриває краплю від електроду; Існуючі механізми імпульсної подачі електродного дроту, що дозволяють передавати електроду імпульсні подовжні коливання, виявилися недостатньо надійними через наявність у їхніх конструкціях однобічних захоплювачів.Аналіз існуючих математичних моделей саморегулювання довжини дуги показав, що розгляд саморегулювання як окремого випадку автоматичного регулювання призводить до ускладнення математичної моделі. Побудовано математичну модель саморегулювання довжини дуги, що враховує краплинний перенос електродного металу, процеси, що протікають у системі джерело живлення - дуга. Отримано залежність для визначення тривалості перехідного процесу саморегулювання довжини дуги для випадку дії дискретного обурення (перешкода на шляху дуги) при краплинному переносі електродного металу: , [сек], (1) де: - площа електрода, мм2; відрізок електрода, що плавиться за час формування однієї краплі, мм; Розроблено розрахункову схему для визначення вимог до кута нахилу характеристики джерела живлення й отримана аналітична залежність: 1. при дії обурень, обумовлених коливаннями руки зварника (по лінійному законі): , [А/В], (3) де: n - частота обурень, Гц;Аналіз сил, що діють на краплю розплавленого металу при мінімальному зварювальному струмі (струм вартової дуги), і аналіз балансу тисків у нижній точці краплі за тих самих умов показав, що для електродів малих діаметрів - до 2 мм найбільше ймовірним є крупнокраплинний перенос електродного металу. Аналіз залежності величини прискорення, необхідного для створення сили, достатньої для відриву краплі, показав, що крива переходить у горизонтальну ділянку при висоті краплі біля 1 мм для діаметрів електрода 1-3 мм.

2. Основний зміст роботи