Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Повышение эффективности ручной дуговой сварки модулированным током электродами с покрытием за счет автоматической адаптации параметров режима к технологическому процессу Князьков Виктор Леонидович

Повышение эффективности ручной дуговой сварки модулированным током электродами с покрытием за счет автоматической адаптации параметров режима к технологическому процессу
<
Повышение эффективности ручной дуговой сварки модулированным током электродами с покрытием за счет автоматической адаптации параметров режима к технологическому процессу Повышение эффективности ручной дуговой сварки модулированным током электродами с покрытием за счет автоматической адаптации параметров режима к технологическому процессу Повышение эффективности ручной дуговой сварки модулированным током электродами с покрытием за счет автоматической адаптации параметров режима к технологическому процессу Повышение эффективности ручной дуговой сварки модулированным током электродами с покрытием за счет автоматической адаптации параметров режима к технологическому процессу Повышение эффективности ручной дуговой сварки модулированным током электродами с покрытием за счет автоматической адаптации параметров режима к технологическому процессу Повышение эффективности ручной дуговой сварки модулированным током электродами с покрытием за счет автоматической адаптации параметров режима к технологическому процессу Повышение эффективности ручной дуговой сварки модулированным током электродами с покрытием за счет автоматической адаптации параметров режима к технологическому процессу Повышение эффективности ручной дуговой сварки модулированным током электродами с покрытием за счет автоматической адаптации параметров режима к технологическому процессу Повышение эффективности ручной дуговой сварки модулированным током электродами с покрытием за счет автоматической адаптации параметров режима к технологическому процессу Повышение эффективности ручной дуговой сварки модулированным током электродами с покрытием за счет автоматической адаптации параметров режима к технологическому процессу Повышение эффективности ручной дуговой сварки модулированным током электродами с покрытием за счет автоматической адаптации параметров режима к технологическому процессу Повышение эффективности ручной дуговой сварки модулированным током электродами с покрытием за счет автоматической адаптации параметров режима к технологическому процессу
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Князьков Виктор Леонидович. Повышение эффективности ручной дуговой сварки модулированным током электродами с покрытием за счет автоматической адаптации параметров режима к технологическому процессу : дис. ... канд. техн. наук : 05.03.06 Барнаул, 2006 165 с. РГБ ОД, 61:07-5/1377

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Анализ современного состояния разработки методов и технических средств реализации процесса ручной дуговой сварки модулированным током 13

1.1. Проблемы качества дуговой сварки элекродами с покрытием стыков тонкостенных труб во всех пространственных положениях шва в условиях монтажа, ремонта и реконструкции технических устройств 13

1.2. Сущность ручной дуговой сварки модулированным током 20

1.3. Способы модуляции тока 22

1.4. Технические средства модуляции сварочного тока 30

1.5. Цель работы и задачи исследований 34

Глава 2. Разработка модели переноса электродного металла при ручной дуговой сварке покрытыми эленп родами модулированным током 36

2.1. Характеристика переноса электродного металла при РД сварке как объекта управления

2.2. Силы, действующие на каплю и перенос электродного металла 37

2.2.1. Силатяжесіи 37

2.2.2. Сила поверхностною натяжения 39

2.2.3. Взаимодействие силы тяжести и силы поверхностного натяжения 41

2.2.4. Силы электромагнитного происхождения 42

2.2.5. Силы теплового происхождения 45

2.2.6. Сила отдачи на электрод 48

2.3. Перенос электродного металла при сварке электродами с покрытием 52

2.3.1. Влияние величины и формы втулочки электродного покрытия на характер переноса электродного металла 52

2.4. Разработка модели переноса электродного металла при ручной дуговой сварке электродами с покрытием 58

Выводы 67

Глава 3. Разработка методов модуляции сварочного гока при ручной дуювой сварке электродами с покрытием 69

3.1. Требования к модуляции юка при ручной дуговой сварке электродами с покрытием, реализующими концепцию «человек-машина- технология» 69

3.2. Разработка циклограмм модулирования сварочного тока, повышающих эффективность ручной дуговой сварки 69

3.2.1. Циклограмма модуляции тока с программным управлением 70

3.2.2. Методы модуляции сварочного гока с активным управлением тепловой мощностью дуги 3.3. Обоснование величины номинального тока 77

3.4. Обеспечение оптимального каплемассопереноса, независимо от величины 1ср 85

3.5. Обеспечение физической устойчивости дуги и технологичес -кой усюйчивости процесса сварки, модулированным током 90

3.6. Экспериментальная оценка номинального (заданного) и порогового напряжения для электродов марок ЦУ-5 и ЦЛ-39 96

Выводы 103

Глава 4. Технологические свойства сварочной дуги при модуляции тока по разработанным алгоритмам 104

4.1. Определение сварочно-технологических свойств электродов в зависимости от 1и и 1ср 4.2. Влияние величины /,( и ILp на химический состав металла шва 108

4.3. Влияние параметров режимов с активным управлением тепловой мощностью сварочной дуги на структуру сварных соединений 116

4.4. Влияние параметров импульсов на отделяемоегь шлаковой корки 118

4.5. Определение допустимых парамеїров процесса сварки модулированным током Выводы 120

5. Разработка іехнических средств модуляции сварочного тока ... 122

5.1. Функциональная схема модул я юра импульсов сварочного тока ... 123

5.2 Разработка принципиальной электрической схемы модулятора импульсов сварочного тока, работающего по замкнутому циклу 127

5.2.1. Принципиальная электрическая схема силовой части модуля гора 127

5.2.2. Расчет и выбор параметров элементов коммутирующего кошура 130

5.2.3. Блок управления сварочным циклом - основные импульс -(длительное ) 135

Вы воды 141

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 143

ЛИТЕРАТУРА 145

ПРИЛОЖЕНИЯ 157

Введение к работе

АКТУАЛЬНОСТЬ. Надёжность сварных соединений металлоконструкций технических устройств в электроэнергетической, нефтегазодобывающей, горнодобывающей, химической, машиностроительной и других отраслях промышленности существенно влияет на безопасность и экономическую эффективность производства.

При сварке металлоконс грукций, трудно поддающихся меюдам рациональной механизации, автоматизации и роботизации, ручная дуговая сварка электродами с покрытием (РД) является, одним из ведущих технологических процессов. Объясняется это гибкоеіью, простотой, универсальностью и меньшими затраіами на вспомоіательньїе операции и оборудование. По этим причинам РД сварка при ремонте, монтаже и реконструкции іехнических устройств не имеет альтернативы.

Однако при сварке в монтажных условиях к величине тока со стороны электрода и изделия предъявляются противоречивые требования. С целью удержания сварочной ванны в иросіранственньїх положениях отличных от нижнею сварочный ток необходимо снизить, а для обеспечения требуемых сварочно-технологических свойств электрода ток должен быть значительно болыие величины, обеспечивающей удержание сварочной ванны. Сварщик решает эту задачу, выполняя электродом различные манипуляции, вплоть до обрыва дуги, что приводит к образованию дефектов, как при сварке корня шва, так и заполняющих слоев.

Выполнение указанных противоречивых требований возможно методами импульсной модуляции сварочного тока [1, 2, 3 и др.]. По сравнению со сваркой стационарной дугой, сварка модулированным током имеет ряд основных преимуществ это улучшение формирования шва во всех пространсівенных положениях, повышение механических свойств, сварных соединений, улучшение дегазации сварочной ванны, снижение сварочных деформаций и др.

Несмотря на перечисленные достоинства, сварка модулированным током электродами с покрытием в условиях монтажа, ремонта и реконсірукции практически не применяеіся. Эю связано с тем, что существующие способы сварки модулированным током работают по жестким программам, не учитывающим теплофизическую обстановку в зоне сварки и физиологические возможности сварщика. Иначе такие методы можно обобщить концепцией «машина-іехнология», где сварщику отводится роль механизма перемещающего электрод. Он не может не замедлить, не ускорить процесс сварки. Недостатки существующих способов можно устранить, предоставив сварщику возможность управления тепловой мощностью дуги в зависимости от обстановки в зоне сварки. Иначе такую концепцию можно назвать «машина-человек-іехнолої ия» [3].

В соответствии с этим в диссертационной работе проведен анализ причин, препяісівующих реализации преимуществ способов сварки модулированным током. Выполнены исследования условий, при которых возможно управление тепловой мощностью дуги. Разработаны методы и технические устройства, позволяющие повысить эффективность ручной дуговой сварки покрытыми электродами.

ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является разработка методов импульсной модуляции сварочного тока и технических средств их реализации при РД сварке, обеспечивающих повышение качества сварных соединений в рамках концепции «машина-человек-технология».

СІРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложения. Рабоїа выполнена на 156 страницах, содержит 81 рисунок. 19 таблиц. 7 страниц приложения.

Во введении обоснована актуальность проблемы качества и производительности РД сварки, приведены цели и задачи исследований. Кратко представлены методы исследований, и оборудование,

обеспечивающее достоверность исследований, научная новизна и нракшческая ценность рабо і ы.

В первой главе «Анализ современного состояния разработки методов и іехнических средства реализации ручной дуговой сварки модулированным током» проведен анализ причин низкой производительности и качества РД сварки в условиях монтажа, ремонта и реконструкции технических устройств. На основе работ В.В. Баженова, И.Н. Ворновицкого, Н.Г. Дюріерова, Д.А. Дудко, B.C. Сидорука, Р.И. Дедюха, И.И. Зарубы, А.Ф. Князькова, А.Г. Мазеля и др. исследованы недостатки технологических процессов РД сварки током стационарной дуги и модулированным током.

Изучены основные направления и результаты исследований, выполненных с целью решения указанных проблем, такие как активное воздействие на энергетические процессы в дуге [56, 105] и подбор специальных обратных связей в системе источник тока - сварочная цепь -дуга [1131.

В результате анализа недостатков существующих методов РД сварки модулированным током, причин низкой производиіельносіи и качества РД сварки во всех пространственных положениях шва сформулированы цель работы и задачи исследований.

Во второй главе выполнен анализ сил, действующих на каплю металла на различных этапах ее формирования при РД сварке модулированным током.

Доказано, чю одной из главных сил, определяющих перенос электродного металла при РД сварке, является сила давления газов Fe, образующихся при разложении газообразующих компонентов покрытия.

Установлена зависимость газовыделения от величины тока сварки 1С(.

В результаїе анализа, действия силы давления газов F,,, выделяющихся при разложении компонентов покрытия электродов построена схема зависимосш величины радиальной Fr и осевой F0, составляющих силы Fc, от геометрических размеров втулочки покрытия.

Анализ комплекса сил, действующих на расплавленный металл на торце электрода при РД сварке показал, чго исполыуя преимущества сварки модулированным током можно форсироваїь силы способствующие 01 делению капли и более эффективно управлять переносом электродного металла. Разработана модель переноса электродною металла, при РД сварке модулированным током, наиболее полно отражающая все особенности и специфику этою процесса.

Теоретически и экспериментально доказано, что при сварке модулированным током можно управлять периодом каилеобразования, при этом в зависимости от параметров импульсов можно получаїь различный характер переноса капель электродного металла в период основного импульса.

В третьей главе сформулированы требования к способам модуляции тока при РД сварке, реализующим концепцию «человек-машина-технология». Представлены циклограммы и методы модуляции сварочного юка с активным управлением тепловой мощностью дуги, которые повышают эффективность ручной дуговой сварки.

Представлена методика проведения эксперимента по определению оптимальных параметров тока импульса для данного злекірода с основным покрьпием, при котором обеспечивается мелкокапельный перенос без коротких замыканий, повышается физическая устойчивость дуги и технолоїическая устойчивость процесса сварки. Представлена методика определения относительного удлинения дуги - 8И, стойкости процесса к образованию пор, а также регулировочных возможное і ей разработанного процесса.

Сформулированы рекомендации по технике выполнения сварных соединений с активным управлением тепловой мощностью дуги.

В четвертой главе представлена методика и экспериментальные данные, полученные при определении технологических свойств процесса сварки модулированным током с активным управлением тепловой

мощностью дуіи и влияние параметров процесса на сварочно-технологические свойства злекіродов химический состав, механические свойства, структуру и геометрические размеры сварного соединения.

Пятая глава посвящена разработке оборудования для реализации процесса сварки модулированным і оком, реализующим концепцию «машина-человек-технология». В данной главе сформулированы требования к техническим средствам реализации процесса сварки модулированным током.

Разработана функциональная и принципиальная электрическая схемы модулятора импульсов сварочного тока, работающего по замкнутому циклу.

Исследованы электромагнижые процессы в силовой части модулятора и даны рекомендации по расчету и выбору парамеїров основных элеменюв.

В заключении приведены основные результаты работы.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. Теоретические исследования проводились с использованием іеории переноса электродного металла, операторного метода расчета электромагнитных процессов и эвристических методов. При экспериментальных исследованиях производилось осциллографирование современными электронными осциллографами, а также регистрация электрических сигналов мобильным регистратором технологических процессов сварки МРС-02м. Анализ результатов проводился с использованием пакетов прикладных компьюіерньїх программ ЧЭЛМА-регистратор, Mathcad, STATISTICA.

Проводились механические испытания, количественный химический анализ, меіаллографические исследования

ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ И ВЫВОДОВ подтверждаются сходимостью результатов іеоретических исследований, выводов и практических резулыагов. Использованием современных, аттестованных методик исследования и средств измерения.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ - процессы сварки модулированным юком с активным управлением тепловой мощностью дуги.

ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ - швы сварных соединений труб, выполняемых во всех пространственных положениях.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА ПРОВЕДЕННОГО ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ заключается в юм, что:

  1. Установлено, что область номинальных токов, в которой наилучшим образом реализуются сварочно-технологические свойства электродов с основным покрытием и Кп - 60-65% превышает величины, предлагаемые в нормативных докуменіах на 50 - 100%.

  2. Рафаботан метод сварки с раздельным регулированием режимов для элекірода и сварочной ванны.

  3. Разрабоїана методика определения номинального юка сварки для данных электродов с основным покрытием, при котором обеспечивается сварка без коротких замыканий дуговою промежуїка каплей электродного металла.

  1. Разработаны методы, которые позволяют значительно повысить физическую устойчивость горения дуги, технологическую устойчивость процесса и стойкость металла шва к порообразованию во всех пространственных положениях шва.

  2. Разработаны, запатентованы и внедрены в производство методы активного управления тепловой мощностью дуі и, реализующие концепцию «машина-человек-технология».

  3. Установлено, что в наплавленном модулированным током металле содержание углерода, кремния, марганца и ванадия выше, чем при сварке в стационарном режиме при одинаковых значениях среднего тока и тока стационарной дуги.

  4. Разработан метод устранения влияния пульсаций светового потока при модуляции сварочною тока на функцию зрения сварщика.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ.

1. Разработан, запатентован и внедрен в производство способ сварки,
позволяющий повысить качество сварочных работ во всех пространственных
положениях шва.

2. Разработана и внедрена в производство технология сварки
модулированным током электродами с покрытием, с активным управление
тепловой мощностью сварочной дуги.

  1. Даны рекомендации по технике сварки и выбору оптимальных режимов сварки модулированным током электродами с покрытием с активным управлением мощностью дуги.

  2. Предложен способ сварки, позволяющий в полной мере реализовать индивидуальные функциональные возможности сварщика, т.е. варить в таком іемпе, при котором данный сварщик способен обеспечить требуемое качество.

  3. Повышена комфортность выполнения сварки неповоротных швов.

6. Разработано, изготовлено и внедрено в производство техническое
устройство, реализующее процесс сварки с активным управлением тепловой
мощноеіью дуги, реализующее концепцию «машина-человек-іехнология».

ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Изготовленный, с использованием данных полученных в результате теоретических и экспериментальных исследований модуля юр сварочного тока применялся при сварке труб поверхностей нагрева котлоагрегатов Томь-Усинской ГРЭС и ремонте барабана котла высокого давления Пк-10 станционный № 2 Южно-Кузбасской ГРЭС в период капитальною ремонта в июле 2003г, а также использовался при ремонте и монтаже в ЗАО «Кузбассэнергоремонт». Данные об использовании результатов работы имеются в приложении к диссертации. Неразрушающий ультразвуковой контроль и гидравлические испытания (1,25 рабочего давления) элеменюв котлоагрегате, сваренных с использованием модулятора, показали оісугствие дефектов и высокую работоспособность сварных соединений.

ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

  1. Meюдика определения номинальною юка импульса.

  2. Циклограммы активного управления тепловой мощностью дуги.

3. Способ сварки модулированным юком злекіродами с покрытием с
акшвным управлением тепловой мощностью дуги в процессе сварки.

  1. Зависимости сварочно-іехнолоіических свойств электродов, стойкости к образованию пор и внутренних дефектов при относительном удлинении дуги от величины номинального тока.

  2. Метод устранения влияния пульсаций свеювого потока при модуляции сварочного тока на функцию зрения сварщика.

  3. Зависимость химического состава углеродистых и теплоустойчивых сталей от величины среднего тока.

7. Метод повышения физической устойчивосіи дуіи и іехнологического
процесса сварки в период основной паузы.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты данной работы были
представлены на международной, научно-технической конференции
«Сварка, контроль, реновация» в октябре 2003г. в городе Уфе; 9
международной, научной конференции «Современные техника и
технологии» в апреле 2003 года в г. Томске; Всероссийской научно-
иракгической конференции «Сварка-меїаллургия» СибГИУ октябрь 2003 г;
научно-производственном форуме «Экологические проблемы и техногенная
безопасность строительства, эксплуатации и реконструкции

нефтегазопроводов, новые технологии и материалы в марте 2005 года.

ПУБЛИКАЦИИ. По результатам работы получено два патента на изобретения. Подана одна заявка на изобретение. Материалы исследований опубликованы в одиннадцати рабо і ах.

Проблемы качества дуговой сварки элекродами с покрытием стыков тонкостенных труб во всех пространственных положениях шва в условиях монтажа, ремонта и реконструкции технических устройств

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты данной работы были представлены на международной, научно-технической конференции «Сварка, контроль, реновация» в октябре 2003г. в городе Уфе; 9 международной, научной конференции «Современные техника и технологии» в апреле 2003 года в г. Томске; Всероссийской научно иракгической конференции «Сварка-меїаллургия» СибГИУ октябрь 2003 г; научно-производственном форуме «Экологические проблемы и техногенная безопасность строительства, эксплуатации и реконструкции нефтегазопроводов, новые технологии и материалы в марте 2005 года. ПУБЛИКАЦИИ. По результатам работы получено два патента на изобретения. Подана одна заявка на изобретение. Материалы исследований опубликованы в одиннадцати рабо і ах.

Проблемы качества дуговой сварки электродами с покрытием тонкостенных труб во всех пространственных положениях шва в условиях монтажа, ремонта и реконструкции технических устройств

При сварке металлоконструкций, трудно поддающихся методам рациональной механизации, автоматизации и роботизации, ручная дуговая сварка электродами с покрытием является, одним из ведущих технологических процессов. Объясняется это гибкостью, простотой, универсальностью и меньшими затратами на вспомогательные операции и оборудование.

По данным Национальной ассоциации контроля и сварки (НАКС) при изготовлении, монтаже и реконструкции технических устройств опасных производственных объектов объем работ выполняемых с применением указанного способа составляет около 65%, что отражено на рис. При выборе режимов сварки при ремонте и моніаже металлоконструкций в положениях отличных от нижнею, сварщику приходится ренті ь одновременно две трудно совместимые тдачи.

Первая задача - обеспечить удержание сварочной ванны, во всех пространственных положениях шва обеспечивая его качественное формирование.

При сварке в положениях отличных о г нижнего, для обеспечения удержания сварочной ванны, сварщику необходимо оіраничивать величину тока сварки таким образом, чтобы масса сварочной ванны была меньше критической «т.е. такой массы, которая является предельно допустимой в данных условиях» и позволяла вести сварку шва во всех пространственных положениях шва с учетом теплофизической обстановки. Погонная энергия характеризует теплофизическую обстановку в сварочной ванне и изделии в целом [5].

Все сложности расчета геометрических размеров и формы сварочной ванны при сварке ошосителыю тонкостенных (2 - 5мм) неповоротных стыков труб предеіавленньїе в известных работах [11, 12, 13, 14, 15] в которых рассматривается в основном формирование шва при сварке неплавящимся вольфрамовым электродом. При сварке электродом с покрытием предварительный расчет весьма затруднителен вследствие влияния шлаковой фазы и как указывается в работе [4] определяется в основном опытным путем.

Вторая задача, которая возникает при выборе режимов сварки элекіродами с покрытием это обеспечение плавления электрода, без чрезмерного разбрызгивания, образования козырька (несимметричной втулочки), отваливания участков покрытия, i.e. обеспечение максимально возможных сварочно-технологических свойств электродов. Критерии оценки сварочно-технологических свойств электродов устанавливаюіся [16].

И в том и другом случае необходимо установить режим, который обеспечиваеі качественное формирование шва, оптимальное протекание металлургических процессов, надежную газошлаковую защиту и в результате, получение оптимальных механических свойств, сварного соединения.

При сварке неповоротных стыков ірубопроводов электродами с покрытием оптимальное соотношение режима сварки, критической массы ванны и сварочно-технологических свойств электродов труднодостижимо. Снижение критической массы ванны выполняв і ся в основном за счет снижения величины тока и погонной энергии, а лучшие сварочно-технологические свойства электродов с покрьпием проявляются при величине юка сварки, как правило, значительно выше нижнего допустимого нормативной документацией предела для данных электродов. Особенно это заметно при сварке электродами с основным покрьпием [17]. Это снижает эффективноеіь РД сварки стыков относительно тонкостенных трубопроводов в неповоротном положении.

Качесівенно выполнить сварку в таких условиях может сварщик, имеющий достаточно высокие физические возможности (хорошее зрение, низкую утомляемость, быструю реакцию), прошедший профессиональный отбор [18], обладающий значительным опытом, коюрый позволяет предвидеть іечение технологического процесса, с учетом постоянно изменяющихся условий сварки, правильно формировать корень шва на весу.

Для выполнения сварки с минимальным количеством прерываний горения дуги сварщик сознательно устанавливает ток сварки по нижнему допустимому уровню для данных злекіродов. При этом сварщиком, как правило, не принимается во внимание, что минимально допустимая величина юка сварки не является оптимальной для данного электрода. Сварка на пониженном токе не позволяет в полной мере использовать сварочно іехнологические свойства электродов, снижаю іся защитные свойства покрытия, покрытие плавится неравномерно с периодическим отваливанием края покрытия. При сварке на пониженном і оке образую і ся дефекты в виде непроваров, шлаковых включений, пор, нарушения правильного формирования шва и др. [107, 108].

Характеристика переноса электродного металла при РД сварке как объекта управления

Показатели технологического процесса сварки - стабильность горения дуги, потери металла на разбрызгивание, возможность сварки в различных пространственных положениях шва во многом зависят от характера переноса электродного металла [10, 55, 56, 57, 58].

Обычно при изучении переноса электродного металла принимают следующие допущения: столб дуги неподвижен и соосен с электродом, а капля меіалла имееі форму сегмента или шара. Наличие втулочки покрытия на торце электрода вносит существенные коррективы в зі и допущения.

На каплю расплавленного металла на торце электрода действует комплекс сил, различного происхождения. Результаты исследований проведенных А.А. Ерохиным, А.Г. Мазелем, И.К. Походней, И.И. Зарубой и многими другими исследователями переноса электродного металла при РД сварке электродами с покрытиями позволяю і сделать следующие выводы: основная часть металла, около 85% переносится в виде капель; размеры, форма капель и частота их переноса, зависят от теплофизических свойств металла электрода, состава покрытия, толщины покрытия, диаметра электрода, режима сварки, полярности и соо г ношения сил, действующих на расплавленный меіалл электрода [4, 55, 59] на различных этапах плавления и переноса; от характера переноса металла зависит устойчивость горения дуги [56].

Обычно при сварке различают следующие виды переноса электродного меіалла [4, 15, 25, 55, 56]: мелкокапельный; крупнокапельный без коротких замыканий; крупнокапельный с короткими замыканиями; крупнокапельный с принудительными короткими замыканиями; перенос парами металла -сопутствующий всем видам переноса; взрывообразный; перетеканием (сливной);

На каплю элек і родного металла в дуге действуют следующие основные силы: тяжести; поверхностного натяжения; электромагнитного происхождения; теплового происхождения.

Кроме вышеуказанных сил, как считают авторы работ [59, 60, 61], на каплю металла при дуіовой сварке действуют силы, которые ранее не учиїьівались: отдачи на электрод; нескомпенсированная часть электросташческой силы; сила электрическою взрыва утоненной шейки, соединяющей каплю с электродом.

Требования к модуляции юка при ручной дуговой сварке электродами с покрытием, реализующими концепцию «человек-машина- технология»

1. Отсутствие восприятия человеком-оператором (сварщиком), пульсаций световою потока.

2. Возможноеіь автоматического управления тепловой мощностью дуги.

3. Повышение производительности сварки во всех пространственных положениях.

4. Повышение качества сварки во всех пространственных положениях шва.

5. Возможноеіь обучения сварщика навыкам использования технологии сварки реализующей концепцию «человек-машина-технология» более простой, чем при сварке стационарной дугой с учетом отдачи на электрод.

6. Обеспечение быстрого и точного выбора оптимального режима сварки.

7. Обеспечение физической устойчивости горения дуги.

8. Обеспечение технологической устойчивости процесса.

9. Стабильность массопереноса электродного металла через дуговой промежуток во время короткого замыкания.

В первой главе было показано, что модуляция сварочного тока техническими средствами первого поколения, реализующими концепцию «машина-технология» не может быть применена в производственных условиях из-за существенных недостатков т.к. не учитывает ряд технологических факторов, психологических и физиологических особенности человека.

Более перспективной является концепция «машина-человек-технолоіия» [52] учитывающая эти факторы. Концепция «машина-человек-гехнология» предполагает максимальное использование физиологических возможностей сварщика как человека-оператора [85, 86, 87].

В настоящей работе предлагаются новые способы модуляции сварочного тока, которые предоставляют возможность сварщику изменять мощность дуги в процессе сварки путём незначительного изменения длины дугового промежутка.

В результате применения вышеуказанных технических решений предоставляется возможность управления тепловой мощностью дуги по желанию сварщика, улучшается топография шва, предотвращается образование дефектов в виде пор и свищей [105].

Похожие диссертации на Повышение эффективности ручной дуговой сварки модулированным током электродами с покрытием за счет автоматической адаптации параметров режима к технологическому процессу