Введение к работе
Актуальность темы. Значительную нолю объема сварочных работ составляет в настоящее время сварка тонколистовых конструкций из алюминия и его сплавов: трубГ обечаек, защитных кояухов и каркасов, элементов теплообыенной аппаратуры, корпусов электротехнических приборов и т.п. Среди известных способов сварки алюминия наибольшее распространение получила аргонодуговая сварка на переменном токе неплавяодимся электроном з непрерывном и импульсном режимах. Преимуществами цанного способа являются его относительная, дешевизна,нацекная защита гоны сварки, высокое качество катодной очистки свариваемых кромок в процессе сварки, возможность выполнения соединений в любых пространственных положениях,простота средств механизации процесса и т.д. Однако, низкая стабильность малоамперной цуги переменного тока, существенная зависимость параметров сварного шва от длины куги, а также значительные размеры зоны термического влияния затрудняют процесс сварки тонколистового алюминия и значительно сникают качество сварных соединений. Эти недостатки аргоно-цуговой сварки, зачастую приводят к браку тонколистовых сварных алюминиевых конструкций, который в серийном производстве составляет значительный процент.
Практически единственным способом дуговой сварки листовых конструкций из алюминия толщиной менее 0,8 мм в настоящее время является ыикроплаэментая сварка на переменном токе. Однако л этому методу свойственен ряд недостатков. Так, стоимость технологического процесса при микроплазменной сварке в 2 раза ешіє, чем при аргоно-дуговой, что объясняется сложность» и дороговизной оборудования и технологической оснастки, требующей высококвалифицированного об-слукиЕащего персонала, необходимостью использования разнородных газов в качестве плазмообразущего и защитного, високими требованиями к точности сборни свариваемых элементов. Существенным недостатком микроплазменной сварки является повышенное давление сжатой дуги на сварочную ванну, величина которого в 2,5-3 раза больше, чем при аргонодуговой сварке, что при выполнении соединений из тонколистовых металлов приводит к провисанию сварных швов, значительно повышает вероятность образования прожогов и ..вляется основной причиной повышения требований к точности сборки заготовок под сварку.
С учетом сказанного, применение аргонодуговой сварки для выполнения соединений из тонколистовых металлов выглядит наиболее рациональньш как по экономическим соображениям, так и в силу опре-
4 деленных технологических преимуществ. Повышение стабильности цуг< вого разряда на малых токах при атом является одной из актуальны) пробьем в производстве сварных тонколистовых алюминиевых конструї ций.
Актуальность темы подтверждается ее внполнинием по проблеме 0.72.01 HffiT СССР: в 1987 г. - по теме 1-ОЇ-01 и с 1988 по 1991 і - по теме 2-01-1-а "Сводного плана важнейших НЙРиПКТР в области сварочной науки и техники" Научного и Координационного Советов по сварке.
Целью настоящей ргботы является исследование и разработка era собов и средств повышения устойчивости ыаяоаыперной" (5-30 А) цуп переменного тока при сварке тонколистовых конструкций из аломиниі и его сплавов.
Научная новизна. На основе анализа электрофизических явлений малоамперной дуге установлена зависимость стабильности цуговсго разряда на переменном токе ст длительности переходных процессов при повторных возбуждениях цуги на обратной полярности и величині преццуговых токов в переходный период. Доказано, что на скорость формирования катодных процессов и устойчивость дуги оказывают пе] востепенное влияние скорость нарастания и абсолютное значение на-пряжения, прикладываемого к дуговому промежутку после смены поля] ногти, а такгке проводимость в этот период остаточної плазмы дугового разряда. Исследована взаимосвязь этих параметров и определе-ны условия устойчивого горения малоамгерной цуги при сварке на п реыенном токе с применением источников питания, обеспечивающих с: нусоицальную и прямоугольную форму выходного напряжения.
Установлены основные закономерности влияния условий работы и конструкции неплавящихся электродов на стабильность повторных во; бувщений дуги б полупериоды обратной полярности и пространственную устойчивость дугового разряда.
Получены экспериментальные зависимости пространственной усто чивости и проплавляпщей способности ыапоамперной дуги при сварке тонколистового алюминия асимметричными разнополяршми импульсами тока прямоугольной формы от соотнесения амплитудных значений ток. и длительностей горения цуги в полупериодах прямой и обратной по лярности.
Практическая ценность и реализация результа?ов исследований. В ходе исследований разработаны новые конструкции неплавящихся электродов и двухэлектроцчых сварочных горелок для сварки на пер ценном токе с применением вспомогательного дугового разряда, уст
новлена оптимальная схема питания и совиестного горения -сповноя и вспомогательной дуг, обеспечивает стабильность процесса сварки при величине тока г А и более. Разработана инвертсрная приставка к серийным источникам питания постоянного "ока для СЕарки тон-колистового алюминия асимиетричктаи разнополярньшк импульсный тока прямоугольной формы.
Результаты исследований внедрены на ПО "Баррикады" (г.Волгоград) и заводе экспериментального машиностроения НПО "Энергия" (г.Калининград Моск.обл.). Пр-ы/ьтиленяая проверка показала високу-э надежность и хорошие технологические характеристики разработанной сварочной аппаратуры. Еовкпены качестзо и надежность сварных ссета-нений, снижен уровень брака.
Апробапяя работы. Основные положения диссертационной работы докладывались ка Всесоюзной научно-технической конференции "ІСС--летие изобретения сварки по метопу Н.Г.Славчноза и современные проблемы развития сварочного производства" (Пермь, I9SS); каучкоу семинаре "Достижения и перспективы развития сварочного производства" (Москва, 1988); I Международной конференции молодых ученых и специалистов в области сварки и смежных технологий (Киев, 1939); ежегодных научных конференциях Волгоградского политехнического института (Волгоград. 19Э7-1990).
Структура и сбьем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложений, выполнена на 170 страницах машинописного текста, содержит 65 иллюстраций, 2 таблицы и ІС5 наименований литературных источников, вкл-зча,; II наименований на иностранных языках.