Содержание к диссертации
Стр.
Введение к работе
Глава 1. Процесс сварки короткой дугой (состояние вопроса)
Стадии разработки процесса 7
Типовой процесс сварки короткой дугой 10
Механизм разбрызгивания металла при сварке короткой дугой 14
Модель цикла сварки плавящимся электродом с короткими замыканиями дугового промежутка 17
Вибродуговая наплавка - разновидность процесса сварки
короткой дугой 24
Системы управления процессом сварки короткой дугой 26
Процесс STT 38
Синергетика в процессах сварки 39
1.9. Цель и задачи исследования 49
Глава 2. Влияние свойств дуги на характер процесса сварки
Технологические характеристики дуги в активных газах 5.1
Эквивалентная схема дуги как нагрузки в электрической цепи 56
Электрическая схема замещения процесса сварки короткой дугой 58
Выводы 61 Глава 3. Особенности саморегулирования процесса сварки
короткой дугой
3.1. Определение основных закономерностей процесса методами
теории подобия 62
3.2. Интегральное саморегулирование процесса дуговой сварки
в системах с постоянной скоростью подачи электрода 67
Энергетический баланс процесса 77
Синергетические свойства процесса сварки короткой дугой 82
Выводы 86 Глава 4. Синергетическая система сварки короткой дугой
Закономерности синергетического процесса и пути управления переносом электродного металла в сварочную ванну - 87
Электрическая схема синергетического процесса сварки
короткой дугой 93
Переходные процессы при изменении параметров схемы синергетического сварочного дросселя 97
Разработка алгоритма управления синергетическим процессом
сварки короткой дугой и модель самоорганизации процесса 101
Анализ традиционного оборудования и оборудования синергетических систем 108
Параметры режима и осциллограммы синергетического процесса 114
Конструкция синергетических дросселей, их программирование
и регулирование режима сварочного поста 123
4.8. Технологические характеристики синергетического процесса 133
Влияние режима сварки на производительность, потери металла, форму и размеры шва 133
Сравнительный анализ режимов автоматической сварки стыковых соединений из тонколистового металла синергетическим и
типовым процессом 138
4.8.3. Сравнительный анализ режимов автоматической наплавки деталей
небольших размеров и малых диаметров синергетическим и
типовым процессом 141
4.8.4. Выводы 141
Глава 5. Практическая реализация результатов работы
5.1. Экспериментальное оборудование для автоматической сварки
и наплавки 144
Наплавка тел вращения 148
Сварка деталей и наплавка отдельных валиков 154
Наплавка плоских поверхностей 162 Общие выводы 177 Литература 179
ВВЕДЕНИЕ
Сваркой короткой дугой принято для краткости называть процесс с частыми периодическими замыканиями дугового промежутка каплями расплавленного металла, осуществляемый на постоянном токе и протекающий в виде автоколебаний в системе «дуга-источник питания» (Д-ИП).
Сварка короткой дугой является естественным импульсным процессом (без применения каких либо импульсных генераторов) и осуществляется устройствами с постоянной скоростью подачи электрода.
Процесс сварки короткой дугой обладает следующими основными преимуществами:
минимальный ток устойчивого процесса в 2...2,5 раза ниже минимального тока процесса сварки длинной дугой;
возможность ведения сварочных работ во всех пространственных положениях;
минимальные потери на угар и разбрызгивание при оптимальных параметрах режима сварки и сварочной цепи;
меньшее выгорание легирующих элементов (большие коэффициенты перехода);
возможность протекания процесса в глубоком вакууме и это свойство процесса было использовано при сварке в космосе.
Указанные преимущества с одной стороны обеспечили широкое практическое применение этого способа в различных отраслях промышленности, и, с другой стороны, служат стимулом для его совершенствования, устранения присущих ему недостатков, и расширения областей дальнейшего применения.
Такие работы в настоящее время проводятся в России и за рубежом. В частности, фирмой Lincoln Electric разработан процесс, получивший название STT («Surface Tension Transfer» - перенос металла благодаря силам поверхно-
стного натяжения). Ранее процесс сварки короткой дугой назывался в зарубежной литературе «dip transfer» - перенос металла окунанием.
Не приводя здесь подробный анализ работы систем на основе процесса STT (это будет сделано ниже), следует отметить, что это требует сложного электронного оборудования, базирующегося на инверторных источниках питания с применением ЭВМ.
Более углубленное и детальное изучение процесса сварки короткой дугой позволили выявить такое важное его свойство как самоорганизация или внутреннее саморегулирование. В связи с этим возникла идея использовать синер-гетические свойства этого процесса для его существенного совершенствования и устранения присущих ему недостатков, не прибегая к использованию сложных систем управления.
Настоящая работа посвящена исследованию синергетических свойств процесса сварки короткой дугой и использованию их для его совершенствования на практике.
