Повышение эффективности работы сварочных преобразователей инверторного типа за счет модуляции сварочного тока

• Автор: Деменцев, Кирилл Иванович
• Шифр специальности: 05.02.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 171 с. : ил.

Оглавление

Основные обозначения и сокращения

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЦЕССА СВАРКИ МОДУЛИРОВАННЫМ ТОКОМ

1.1 Модуляторы-приставки

1.2 Сварочные преобразователи инверторного типа

1.3 Способы сварки модулированным током электродами с покрытием

1.4 Цель работы и задачи исследований

2 РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ СВАРКИ МОДУЛИРОВАННЫМ ТОКОМ ДЛЯ КОРНЕВЫХ ШВОВ И ИЗДЕЛИЙ МАЛОЙ ТОЛЩИНЫ
2.1 Оценка комплекса воздействий на расплавленный металл сварочной ванны .
2.2 Феноменологическая модель сварочной ванны при сварке модулированным током изделий малой толщины
2.3 Разработка способов сварки модулированным током для корневых швов и изделий малой толщины
2.3.1 Способ сварки модулированным током с ограничением длительности основного импульса до величины, обеспечивающей образование «замочной скважины»
2.3.2 Способ сварки модулированным током с формированием основных импульсов в виде серий дополнительных
2.4 Технологическая устойчивость способов сварки модулированным током электродами с покрытием
3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ПЛАВЛЕНИЯ ПОКРЫТЫХ ЭЛЕКТРОДОВ ПРИ СВАРКЕ МОДУЛИРОВАННЫМ ТОКОМ
3.1 Оценка существующих методов определения суммарных и эффективных приэлектродных падений напряжения
3.2 Метод определения скорости плавления покрытых электродов при сварке модулированным током электродами с покрытием
3.3 Приближенный расчет подогрева электрода протекающим током при сварке модулированным током
3.4 Экспериментальная оценка скорости плавления покрытых электродов при сварке модулированным током
4 РАЗРАБОТКА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ИНВЕРТОРНОГО ТИПА ДЛЯ СВАРКИ МОДУЛИРОВАННЫМ ТОКОМ
4.1 Разработка принципиальной электрической схемы силовой части сварочного преобразователя
4.2 Функциональная схема управления силовой частью преобразователя
4.2 Исследование электромагнитных процессов протекающих в силовой части преобразователя
4.2.1 Исследование электромагнитных процессов протекающих в силовой части преобразователя при работе в режиме холостого хода
4.2.2 Исследование электромагнитных процессов протекающих в силовой части преобразователя в режиме нагрузки
4.3 Статические характеристики преобразователя для сварки модулированным током
4.3.1 Расчет статических характеристик преобразователя разомкнутой системы
4.3.2 Расчет статических характеристик преобразователя замкнутой системы
5 РАЗРАБОТКА ОБОРУДОВАНИЯ И РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО СВАРКЕ
5.1 Схема управления силовой частью преобразователя
5.2 Схема управления сварочным циклом формирующая основной импульс сварочного тока в виде серии дополнительных
5.3 Разработка рекомендаций по сварке модулированным током корневых швов и изделий малой толщины
5.3.1 Рекомендации по выбору длительности основного импульса сварочного тока и длительности серии дополнительных импульсов при сварке модулированным током корневых швов и изделий малой толщины
5.3.2 Рекомендации по выбору длительности дополнительных импульсов сварочного тока, частоты их следования в интервале протекания основной паузы и в серии
5.4 Механические свойства сварных соединений
5.5 Внедрение результатов исследования
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
Литература
ПРИЛОЖЕНИЯ

Основные обозначения и сокращения
СМТ - сварка модулированным током;
РДС - ручная дуговая сварка электродами с покрытием;
ИП - источник питания для сварки;
ИИП - инверторные источники питания для сварки;
БУ - блок управления;
ЭМП - электромагнитный процесс;
/„- амплитудное значение тока основных импульсов, [А];
/„ - амплитудное значение тока паузы, [А];
/а.и - амплитудное значение тока дополнительных импульсов, [А];
1ср. - среднее значение сварочного тока за цикл модуляции, [А];
1Н - номинальное значение сварочного тока, в соответствие с которым устанавливается 1и и /а.о, [А];
Iкзд.и - амплитудное значение сварочного тока при коротком замыкании капли и сварочной ванны во время протекания дополнительных импульсов в интервале паузы, [А];
1кз.п~ ток паузы при коротком замыкании, [А];
/«.и - амплитудное значение сварочного тока при коротком замыкании капли и сварочной ванны во время протекания основного импульса сварочного тока, [А];
1сРд - среднее действующее значение сварочного тока в цепи нагрузки, [А];
1пср~ среднее значение сварочного тока в интервале основной паузы, [А];
1иср.е - среднее значение сварочного тока в интервале основного и дополнительного импульса, [А];
1п.срд - среднее значение сварочного тока в интервале основной паузы между дополнительными импульсами, [А];
tocH.il - длительность основных импульсов сварочного тока, либо серии дополнительных импульсов [с"3=мс];
?оотл-длительность основной паузы, [с‘3=мс];
?а.и - продолжительность дополнительных импульсов сварочного тока, [с'3=мс];
^а.п - продолжительность паузы между дополнительными импульсами сварочного тока, [с‘3=мс];
?а.л - продолжительность паузы между дополнительными импульсами сварочного тока протекающих в серии, [с3=мс];

Согласно [49], основное плавление электрода возложено на основной импульс сварочного тока. Дополнительные импульсы, протекающие в интервале основной паузы с частотой не менее 50 Гц, длительностью в пределах (0,5...2) мс, устраняют разницу в интенсивности излучения дуги и обеспечивают технологическую устойчивость процесса. Очевидным, с точки зрения уменьшения тепловложения в кромки свариваемых деталей, является либо уменьшение амплитудного значения тока основных и дополнительных импульсов, либо уменьшение длительности основных импульсов.
Для сохранения лучших сварочно-технологических свойств покрытых электродов, которые проявляются при относительно больших значениях сварочного тока [69,70], наиболее рационально ограничить длительность основных импульсов до величины, обеспечивающей образование «замочной скважины». При этом длительность дополнительных импульсов, налагаемых на ток паузы с частотой не менее 50 Гц, увеличить до величины, обеспечивающей совместно с длительностью основных импульсов равномерное плавление покрытых электродов. Осциллограммы способа СМТ с исследуемыми параметрами модуляции представлены на рисунке

Рисунок 2.2 - Осциллограммы способа СМТ для корневых швов и изделий
малой толщины при разной цене деления развертки луча осциллографа; параметры модуляции: 1и = 1ди~ 150 А; /„=30 А; /«;„.,/» 30 мс;/ос„^= 200 мс; /а „= 4 мс;
Тосн и ~ 230 мс; 7а.о= 10 мс (100Гц)