Разработка методов оперативной оценки стабильности горения и повторного возбуждения дуги при ручной дуговой сварке

• Автор: Летягин, Игорь Юрьевич
• Шифр специальности: 05.02.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 118 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Электроды типа Э 46, их состав и область применения
1.2. Оценки стабильности горения сварочной дуги
1.3. Методы и критерии оценки повторного зажигания
сварочной дуги
1.4. Компоненты покрытий и их влияние на сварочно-технологические свойства электродов и свойства сварного шва
1.5. Выводы по главе
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2. МАТЕРИАЛЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРИМЕНЕННЫЕ МЕТОДИКИ 3 О
2.1. Материалы и оборудование
2.2. Информационно-измерительная система
2.3. Статистическая обработка экспериментальных данных
2.4. Методы планирования эксперимента при исследовании
зависимости свойств электрода от состава покрытия
2.5. Выбор критерия оценки стабильности горения сварочной дуги
2.6. Выводы по главе
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СОСТАВА ПОКРЫТИЯ
ЭЛЕКТРОДОВ НА СТАБИЛЬНОСТЬ ГОРЕНИЯ ДУГИ
3.1. Точность методики оценки стабильности горения дуги
по динамическим характеристикам сварочного тока и
напряжения
3.2. Регрессионный анализ
3.3. Выводы по главе
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СОСТАВА ПОКРЫТИЯ ЭЛЕКТРО-ДОВ
НА УСТОЙЧИВОСТЬ ПОВТОРНОГО ЗАЖИГАНИЯ ДУГИ
4.1. Разработка методики оценки устойчивости
повторного зажигания дуги
4.2. Выводы по главе
5. ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВА ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ
ПО ОБОБЩЕННОМУ КРИТЕРИЮ
5.1. Оценка по обобщенному критерию оптимизации
5.2. Выводы по главе
6. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА МЕТАЛЛА СВАРНОГО ШВА
6.1. Температурная зависимость твердости металла
сварных швов
6.2. Взаимосвязь температурного коэффициента
твердости (5 и критической температуры хрупкости Ткр
6.3. Точность метода экспресс-оценки хладостойкости
6.4. Взаимосвязь структуры и хладостойкости металла
сварных швов
6.5. Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
В последнее время широкое развитие при изготовлении сварных конструкций получили полуавтоматические и автоматические способы сварки. Однако на сегодняшний день сохраняется большой объем применения ручной дуговой сварки (РДС) покрытыми электродами. Особенно актуальным является применение этого способа сварки для выполнения ремонтных и восстановительных работ, связанных с исправлением дефектов сварки, возникающих при изготовлении. Ремонтная РДС покрытыми электродами это, как правило, многопроходная сварка, выполняемая в различных пространственных положениях, а зачастую и в стесненных условиях, и по поверхностям низкого качества. В данных условиях особенно актуальным является обеспечение высокой стабильности горения дуги.
При проведении работ по восстановлению сварных конструкций сварка может производиться в вертикальном или потолочном пространственном положении, также и с помощью прерывистых швов. В этом случае актуальной характеристикой, обеспечивающей хорошее качество сварного шва, является устойчивое повторное возбуждение дуги.
За последние годы заметно увеличился объем исследований, связанных созданием новых сварочных материалов, обеспечивающих более высокие сварочно-технологические свойства новых электродов, таких как стабильность горения дуги, устойчивость повторного возбуждения дуги, экологические показатели и др.
Однако существующие методы оценки свойств электродов не всегда обеспечивают возможность анализа влияния состава покрытия на стабильность горения дуги, устойчивость повторного возбуждения дуги. Так большинство существующих методик оценки стабильности горения сварочной дуги сориентированы на сварку на переменном токе и не позволяют оценить влияние состава покрытия электродов на стабильность горения сварочной дуги. Особенно актуальна проблема улучшения
повторного возбуждения дуги, методика количественной оценки которого отсутствует. В настоящее время в стандартах ІБО 5817 и 180 6520, которые введены как обязательные для исполнения в странах, входящих в Европейскую федерацию сварщиков, указано на недопустимость плохого повторного возбуждения дуги при случайных её обрывах.
В связи с этим актуальной является разработка методик оценки стабильности горения и повторного возбуждения дуги, позволяющих исследовать влияния компонентов электродного покрытия на сварочнотехнологические характеристики электрода для создания сварочных материалов с повышенным уровнем свойств.

Для оценки амплитудно-частотных характеристик процесса переноса расплавленного металла производился спектральный анализ сварочного тока и напряжения дуги. Спектральный анализ проводился следующим образом. Записанные в файлы значения сварочного тока и напряжения - это результаты измерений через равные промежутки времени «х». Время «х» регулируется от 3 10°с до 2-Ю'5 с. Количество записываемых значений от 104 до 105 в отдельные файлы. Для спектрального анализа производится дискретное преобразование Фурье. Результаты измерений необходимо представить в виде вектора с 2"' элементами. Результатом преобразования Фурье является комплекснозначный вектор размерности:
где п - число элементов в векторе V (п=2т); і — мнимая единиц; ] - изменяется от 0 до /; Бу- - спектральная плотность исследуемого сигнала; Ук -вектор исследуемого сигнала, в качестве которого может быть любой ряд измерений (например, сварочный ток и напряжение на дуге) через промежутки времени «х».
Размерность спектральной плотности составляет “А/Гц” при анализе сварочного тока и - “В/Гц” при анализе напряжения на дуге.
Для спектрального анализа по формуле (2) были выдержаны следующие условия:
/=1+2тЛ
(2.4)
Элементы этого вектора вычисляются по формуле:
(2.5)
л = 8191, / = 4096, у = 0...4096, і = п-т,