Введение к работе
Актуальность проблемы. По данным международного института сварки на протяжении последних десятилетий наблюдается общий рост объемов сварочного производства. Развитие автоматических способов сварки способствует увеличению производительности металлоконструкций и надежности сварных соединений. Однако, доля ручной дуговой сварки СРДС) остается постоянней и составляет 40% от общего объема сварочных работ. Это объясняется преимуществами РДС, позволяющими выполнять сварку широкой номенклатуры материалов и работы, требующие мобильности сварочного оборудования.
Формализация РДС ослохкена, во-первых, сложностью процессов протекающих в системе и необходимостью описания сварщика как элемента системы. Во-вторых, качество сварного соединения в значительной степени зависит от субъективных факторов, в том числе от уровня квалификации сварщика. Кроме того, применяемые источники питания для РДС не всегда обеспечивают выполнения требований ресурсе- и энергосбережения.
На базе достижений силовой электроники разрабатывается новое поколение экономичных сварочных источников питания. Однако, в настоящее Еремя, отсутствуют данные по оптимизации их свойств в зависимости от технологических условий процесса, а это требует новых подходов при анализе и синтезе ТС РДС.
Актуальность работы' заключена в обосновании принципов управления технологическими свойствами дуги при ручной дуговой сварке на основе^ выявления взаимосвязей между ее физическими и технологическими параметрами в технологической системе ручной дуговой сварке (ТС РДС) и разработке алгоритмов управления, обеспечивающих условия энерго- и ресурсосбережения.
Целью работы являлось выявление. взаимосвязи физических и энергетических процессов, протекающих в дуге, и разработка модели дуги для технологической системы ручной дуговой сварки, оптимизация формы статической вольтампернои характеристики источника питания и разработка алгоритмов управления технологической системы ручной дуговой сварки, позволяющих получить оптимальное качество сварного шва при условии ресурсе- и энергосбережения.
Методы исследования. Исследования производились путем осцил-лографировакия энергетических параметров процесса ручной дуговой сварки, статистической обработки экспериментальных данных. Числен-
ные расчеты по уравнениям, полученным при теоретическом изучени процессов, протекающих в дуге, и устойчивости функционировали, технологической системы ручной дуговой сварки, обработка экспериментальных данных и построение функциональных зависимостей выпол нены с помощью ЭВМ. Также использованы методы металлографии. Научная новизна работы:
на основании выявления взаимосвязей физических и энергетических., процессов, протекающих в дуге, разработана модель дуги расчетно-экспериментальная идентификация которой, дала возможност: с высокой достоверностью описывать процессы при РДС:
установлены общие закономерности функционирования ТС РДС на основании анализа процессов протекающих в ней и предложена методика определения областей устойчивого функционирования систем для различных марок покрытых электродов:
. - на-основании анализа процессов в технологической систем ручной .дуговой сварке предложен новый подход к рассмотрению е-Функционирования на стадиях горения дуги и короткого замыкания определены условия оптимального ее функционирования за счет повы шенкя устойчивости на стадии горения дуги и снижения устойчивост на стадии короткого замыкания.
Ка основании исследований получены аналитические зависимост для расчета оптимальных параметров режимог РДС. Определены треба ванкя к свойствам и форме .статических вольтамперных характерне источников питания с точки зрения приемлемых технологически свойств дуги,, обеспечивающих ресурсе- и энергосбережение.
Практическая ценность и результаты работы. На основании уело вий стабильности процесса ручной дуговой сварки разработаны алго ритмы управления ТС РДС и требования к существующим источникам пи тания параметрического типа. Результаты исследований и предложен нке принципиальные решения явились основой для разработки и освое ния быстродействующих инверторных источников питания нового поко ления.-Полученные результаты исследований и разработанные источни ки питания использованы в АО "Южгрубопроводстрой".
Апробация работы. Отдельные разделы работы докладывались на:
международной научной конференции "Сварка-95" (Пермь 1995г.);
научно-технических конференциях Донского государственног .технического университета в 1995г. и 1996г.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 5 статей и получен патент РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, обших выводов, списка литературы и приложения. Диссертация содержит 175 листов, в том числе 46 рисунков и 11 таблиц. Список литературы состоит из 116 наименований.