Разработка и исследование процесса импульсного питания при сварке в CO2 длинной дугой плавящимся электродом Крампит, Наталья Юрьевна

Введение к работе

з

Актуальность работы. Сварка в среде углекислого газа является одним из самых массовых и распространенных способов. Но этот способ сварки отличается высокой чувствительностью к воздействию внешних возмущений, приводящих к нестабильности и повышенному разбрызгиванию электродного металла, ухудшению формирования шва при сварке во всех пространственных положениях. Обеспечение заданного качества сварного соединения на сегодняшний день остается одной из нерешенных задач. Однако методов прямого контроля в процессе сварки не существует. Определить или проанализировать свойства сварного шва можно лишь только после окончания сварки и кристаллизации металла сварочной ванны.

В настоящее время становится общепринятым мнение, что резервом эффективности электродутовых процессов является модулирование тока, так как традиционные пути повышения эффективности процессов электродуговой сварки практически исчерпали свои возможности. Модулирование сварочного тока позволяет решить ряд технологических задач: управляемый и направленный перенос электродного металла; малые потери металла на угар и разбрызгивание; возможность сварки длинной дугой на низких режимах; возможность выполнения сварки во всех пространственных положениях и упрощение техники сварки; уменьшение сварочных деформаций; улучшение качества сварных соединений благодаря большей концентрации энергии источника нагрева и лучшим условиям первичной кристаллизации; облегчение начального зажигания дуги; улучшение технологии сварки в щелевую разделку; улучшение санитарно-гигиенических условий труда благодаря уменьшению выделения аэрозолей.

Импульсные методы управления, разработанные Патоном Б.Е., Дюргеровым Н.Г., Зарубой И.И., Потапьевским А.Г., Шейко П.П. хорошо зарекомендовали себя при сварке цветных металлов и сталей в среде инертных газов и смесях газов. И если вопросы импульсного управления переносом электродного металла в аргоне решены, то по импульсному управлению процессом сварки в СОг положительных результатов не получено.

Анализ литературных данных показывает, что технологические преимущества, получаемые при импульсно-дуговой сварке, привели к проведению интенсивных работ, как в России, так и за рубежом по созданию новых, более совершенных способов импульсно-дуговой сварки и разработке более эффективного сварочного оборудования, имеющего широкие возможности для регулирования амплитуды, частоты и длительности импульсов сварочного тока.

Однако на пути создания методов и систем управления процессами электродуговой сварки за счет энергетических параметров возникают определенные трудности.

С этой точки зрения, наиболее перспективны устройства, обеспечивающие автоматическое управление процессом плавления и переноса электродного металла в зависимости от мгновенного состояния объекта регулирования, создающие условия для стабилизации микропроцессов, протекающих на стадии образования и переноса каждой капли в условиях действия внешних возмущений.

В соответствии с этим в диссертационной работе проведены исследования по разработке процесса и оборудования для автоматической сварки в среде углекислого газа плавящимся электродом при импульсном питании сварочной дуги.

Целью данной работы является создание способа сварки в среде углекислого газа плавящимся электродом длинной дугой с управлением на стадии капли.

Научная новизна:

теоретически обоснована и экспериментально доказана возможность импульсного управления плавлением и переносом электродного металла длинной дугой при сварке в СОг;

исследованы особенности импульсного питания при сварке в С0₂ плавящимся электродом длинной дугой;

разработана методика проведения эксперимента по исследованию плавления и переноса электродного металла при импульсном питании сварочной дуги;

разработана методика проведения эксперимента по исследованию формирования сварного шва при импульсном питании сварочной дуги;

разработаны, запатентованы и внедрены способы сварки;

разработана и внедрена структура системы импульсного управления плавлением и переносом электродного металла с автоматической стабилизацией длины дуги.

Практическая ценность работы.

1.Теоретически обоснована и экспериментально, доказана возможность импульсного управления плавлением и переносом электродного металла длинной дугой при сварке в С0₂ плавящимся электродом.

2.Разработаны методики проведения эксперимента по исследованию плавления и переноса электродного металла и формированию сварного шва при импульсном питании сварочной дуги в С0₂ плавящимся электродом;

3.Разработан, запатентован и внедрен способ сварки с импульсным питанием дуги при сварке в С0₂.

4.Даны рекомендации по выбору параметров режимов сварки во всех пространственных положениях при импульсном питании сварочной дуги.

5.Разработано устройство' системы импульсного управления плавлением и переносом электродного металла при механизированной и автоматической сварке длинной дугой в С0₂ плавящимся электродом.

б.Даны рекомендации по настройке системы импульсного управления в условиях действия внешних возмущений.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Результаты исследований импульсного управления плавлением и переносом электродного металла длинной дугой при сварке в С0₂ плавящимся электродом.

2. Методика проведения эксперимента по исследованию плавления и переноса электродного металла при импульсном питании сварочной дуги в С0₂ плавящимся электродом.

3. Методика проведения эксперимента по исследованию и формированию
сварного шва при импульсном питании сварочной дуги в С0₂ плавящимся
электродом.

4. Способ сварки при импульсном питании в С0₂ длинной дугой.

5. Структура системы импульсного управления процессом сварки плавящимся электродом длинной дугой.

Апробация работы. Результаты данной работы заслушивались на: международной конференции «Сварка и родственные технологии - в XXI век» институт электросварки им. Е.О. Патона и НАН Украины, Киев, ноябрь 1998г., 2-й областной научно-практической конференции молодежи и студентов, Томск, 1996г.,

3-й областной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии», Томск, 1997г., ІХ-й научно-практической конференции Юргинского филиала Томского политехнического университета и Юргинского технологического центра Российской инженерной академии, Юрга, 1996г., Х-й научной конференции, посвященной 40-летию ЮФ ТПУ, «Технология и оборудование машиностроительных производств», Юрга, 1997г., ХІ-Й научной конференции ЮФ ТПУ и ЮЦ РИА, Юрга, 1998г., XII-й научной конференции, посвященной 50-летию г. Юрги, Юрга, 1999г., ХШ-й научно-практической конференции филиала ТПУ, посвященной 100-летию начала учебных занятий в ТПУ, Юрга, 2000г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 научных работ, в том числе 2 патента на изобретения.*

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы (164 наименования) и приложения, содержит 165 страниц машинописного текста, включая 81 рисунок и 5 таблиц.