Управління формуванням шва при зварюванні сплавів титану у вузький зазор вольфрамовим електродом з магнітокерованою дугою - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ УПРАВЛІННЯ ФОРМУВАННЯМ ШВА ПРИ ЗВАРЮВАННІ СПЛАВІВ ТИТАНУ У ВУЗЬКИЙ ЗАЗОР ВОЛЬФРАМОВИМ ЕЛЕКТРОДОМРобота присвячена вивченню особливостей процесів, що протікають при зварюванні у вузький зазор з накладенням зовнішнього керуючого електромагнітного поля, яке застосовується для управління відхиленням зварювальної дуги та регульованого оплавлення вертикальних стінок зазору. Встановлено закономірності переміщення анодної плями у вузькому зазорі під дією зовнішнього керуючого магнітного поля. Виявлено визначальну роль сили газодинамічного тиску плазми дуги на поверхню рідкого металу в збудженні поперечних коливань металу зварювальної ванни та змочуванні ним вертикальних стінок зазору. Встановлено, що вольфрамовий електрод для зварювання у вузький зазор із зовнішнім керуючим магнітним полем повинен мати спеціальну форму робочої частини. В результаті досліджень розроблені технологічні рекомендації для зварювання конструкцій з титанових сплавів ПТ-3В та ВТ23 товщиною 20…100 мм у вузький зазор із застосуванням формуючої підкладки, які забезпечують відсутність таких дефектів зварних зєднань як непровари бокових стінок зазору та несплавлення металу шва з основним металом.Прилуцьким В.П. для титану було запропоновано спосіб зварювання у вузький зазор (ЗВЗ) вольфрамовим електродом із зовнішнім керуючим магнітним полем. Однак при цьому не було встановлено закономірностей формування швів при ЗВЗ з керуючим реверсивним магнітним полем, не визначені причини виникнення дефектів у зоні сплавлення зварних швів та параметри керуючого магнітного поля, які забезпечать якісне та бездефектне формування металу шва при зварюванні сплавів титану. Тому для розробки технології ЗВЗ титанових сплавів необхідно встановити особливості розподілу теплової енергії зварювальної дуги, яка переміщується в магнітному полі, визначити вплив його параметрів на оплавлення основного металу та утворення таких дефектів, як непровари і несплавлення, вивчити вплив керуючого магнітного поля на мікроструктуру металу шва та пористість. Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити наступні задачі:-визначити закономірності поводження дуги у вузькому зазорі при накладенні зовнішнього керуючого магнітного поля та встановити умови запобігання утворенню дефектів у зоні сплавлення; Сформульовано уявлення про механізм формування шва у вузькому зазорі в умовах впливу зовнішнього керуючого магнітного поля, відповідно до якого глибина і висота оплавлення вертикальних стінок зазору визначається величиною зміщення анодної плями та часом знаходження її на вертикальних стінках, а умови якісного сплавлення визначаються величиною індукції, частотою реверсування магнітного поля та параметрами дугового розряду - струмом, напругою і тиском плазми дуги.Відомі такі способи вирішення задачі запобігання дефектів в зоні сплавлення як зварювання з коливаннями вольфрамового електрода, зварювання у вузький зазор зігнутим вольфрамовим електродом, який робить зворотно-обертальний рух. Однак при цьому не були встановлені закономірності формування швів при ЗВЗ з керуючим реверсивним магнітним полем, не визначені причини виникнення дефектів у зоні сплавлення зварних швів та параметри керуючого магнітного поля, які забезпечать якісне сплавлення, та бездефектне формування металу шва при зварюванні сплавів титану. В роботі сформульовано уявлення про механізм формування шва при зварюванні у вузький зазор вольфрамовим електродом в умовах впливу зовнішнього керуючого магнітного поля. При почерговому відхиленні дуги до бокових стінок зазору відбувається перетікання рідкого металу від стінок, які плавляться дугою, в результаті чого збуджуються поперечні коливання рідкого металу зварювальної ванни. Таким чином, сформульовано уявлення про механізм утворення зєднання при зварюванні у вузький зазор вольфрамовим електродом із зовнішнім керуючим магнітним полем і встановлено переважаючу роль сили газодинамічного тиску плазми дуги на поверхню рідкого металу в збудженні поперечних коливань металу зварювальної ванни та змочуванні ним вертикальних стінок зазору.Сформульовано уявлення про механізм формування зварного зєднання у вузькому зазорі в умовах впливу зовнішнього керуючого магнітного поля. Оплавлення вертикальних стінок зазору здійснюється за рахунок тепла анодної плями, що зміщується по черзі на протилежні бокові стінки при реверсуванні магнітного поля, а рідкий метал відтискується на вертикальні кромки та у хвостову частину ванни завдяки впливу, головним чином, сили газодинамічного тиску плазми дуги. Відповідно до цієї моделі якість зварного зєднання визначається, головним чином, величиною індукції, частотою реверсування магнітного поля та параметрами дугового розряду - струмом, напругою і газодинамічним тиском плазми дуги. Показано, що величина зміщення анодної плями від центральної площини зазору пропорційна значенню поперечної складової індукції магнітного поля Вх і обернено пропорційна величині зварювального струму.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ