Повышение технологических свойств дуги с неплавящимся электродом в инертных газах

• Автор: Савинов, Александр Васильевич
• Шифр специальности: 05.02.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 243 с. : ил.

Оглавление
Оглавление
Введение
ГЛАВА 1. Достижения, проблемы и перспективы дуговой сварки неплавящимся электродом
1.1 .Газодинамическое воздействие дуги на металл сварочной ванны
1.2. Анализ факторов, определяющих характер процесса формирования швов и образования дефектов при сварке неплавящимся электродом
1.3. Давление сварочной дуги и его влияние на формирование соеди-
нения
1.4. Влияние защитной атмосферы на силовое воздействие дугового разряда
1.5. Проплавляющая способность дуги с неплавящимся электродом
и тепловая эффективность процесса сварки
1.6. Цель и задачи исследований
ГЛАВА 2. Материалы, оборудование и методики проведения экспериментов
2.1. Материалы и оборудование
2.2. Оценка проплавляющей способности дуги постоянного тока с неплавящимся электродом в аргоно-гелиевых смесях
2.3. Методы исследования тепловых процессов
2.4. Методы исследования электромагнитных процессов
2.5. Методика визуализации катодных процессов и кинетики формирования сварных швов
ГЛАВА 3. Исследование влияние состава защитного газа и конструкции неплавящегося электрода на распределение напряженности магнитного поля вблизи катода и давления дуги на сварочную ванну
3.1. Физическая модель дуги с неплавящимся электродом в инертных газах
3.2. Расчетно-экспериментальная методика построения эпюр давления дуги на сварочную ванну

Оглавление
3.3. Распределение напряженности магнитного поля вблизи катода
и давления дуги на поверхности сварочной ванны
3.4. Формирование швов при сварке неплавящимся электродом сильноточной дугой
ГЛАВА 4. Исследование технологических и энергетических характеристик сварочной дуги с неплавящимся электродом
4.1. Исследование проплавляющей способности дуги и характера формирования сварных швов
4.2. Влияние состава защитного газа на энергетические характери-
стики дугового разряда
ГЛАВА 5. Разработка новых конструкций неплавящихся электродов и технологических процессов сварки
5.1. Новые конструкции неплавящихся электродов и их технологические свойства
5.2. Технологические рекомендации по сварке неплавящимся электродом в инертных газах
5.3. Опыт сварки неплавящимся электродом на металлургических предприятиях
5.4. Применение дуги с неплавящимся электродом для электродуго-
вой обработки в восстановленных наплавкой конструкциях из низколегированных сталей
5.5. Решение некоторых проблем сварки конструкций из алюминия и
его сплавов
Общие выводы
Литература
Приложения
Введение
ВВЕДЕНИЕ
Сварка неплавящимся электродом является одним из ведущих технологических процессов при изготовлении конструкций ответственного назначения из цветных металлов и сплавов, высоколегированных и высокопрочных сталей.
Она позволяет получать соединения высокого качества из сталей различных марок, в том числе высоколегированных, алюминия, титана, меди, никеля, и других цветных металлов и сплавов. Данный способ сварки позволяет надежно соединять как небольшие детали, так и крупногабаритные металлоконструкции большой толщины, не требует применения электродных покрытий и флюсов, а также последующей зачистки швов от шлака. Кроме того, существует возможность соединять трудносвариваемые металлы, производить наплавку материалов с особыми свойствами и восстанавливать изношенные детали.
Исследованиям в области дугового разряда в инертных газах, а также его взаимодействию со свариваемым материалом посвящены работы российских и зарубежных ученых А. И. Акулова, Э. А. Гладкова, В. С. Гвоздецкого, Н. Г. Дюр-герова, А. А. Ерохина, В. Н. Замкова, А. Я. Ищенко, Ю. В. Казакова, И. М. Ковалева, В. А. Косовича, И. Е. Лапина, В. И. Лысака, Л. М. Лобанова, В. А. Ле-нивкина, В. М. Неровного, С. Г. Паршина, А. В. Петрова, И. В. Пентегова,
А. Г. Покляцкого, В. П. Прилуцкого, Д. М. Рабкина, А. М. Рыбачука, А. Д. Раз-мышляева, В. Л. Руссо, В. П. Сидорова, В. И. Столбова, В. Н. Селяненкова, П. В. Суздалева, Г. Г. Чернышова, В. М. Ямпольского, Т. W. Eagar, W. F. Savage, V. P. Kuianpaa, A. Kumar, T. DebRoy, J. F. Key, M. Tanaka, R. A. Chihoski и мн. Др.
Одной из причин, сдерживающих применение аргонодуговой сварки металлов большой толщины является ее низкая производительность, ограниченная сравнительно невысокой тепловой эффективностью дуги и нарушением формирования швов (возникновением пор, подрезов, «перетяжек», наплывов и т.п.) при сварке на высоких значениях тока и скорости сварки. Последнее, по данным И. М. Ковалева, связано с чрезмерным силовым воздействием дугового

Глава I. Постижения, проблемы и перспективы дуговой сварки неплавяшимся электродом
дуги, как отмечалось выше, может вызвать образование газовых полостей (пор) и несплавлений в сварном шве. Подробному изучению этих проблем, а также путям их решения посвящены работы [8 ... 14, 45 ... 68].
При сварке стыковых соединений неплавящимся электродом катодное пятно зафиксировано на его острие, в то время как активное пятно на изделии связано с фронтом плавления металла. При сварке на больших скоростях происходит смещение анодного пятна в направлении хвостовой части ванны, где скорость течения жидкого металла минимальна. Это приводит к изменению пространственного положения дуги и, следовательно, к дискретности ее перемещения и силового воздействия на свариваемый металл. Неравномерность поступления металла к фронту кристаллизации приводит к появлению «перетяжек» и полных разрывов между порциями металла [9, 10]. На основе наблюдений авторами была предложена модель дискретного формирования шва при сварке стыковых соединений (рис. 1.9).
холодная
область
Рис. 1.9-Механизм образования дефектов и баланс сил, действующих на жидкий металл ванны [56]; а), б), в) — стадии процесса