Разработка оборудования и технологии сварки алюминиевых сплавов разнополярными импульсами тока прямоугольной формы

• Автор: Потапов, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 158 с. : ил

Кандидатская диссертация
Содержание
Содержание
Введение
Глава 1. Состояние и перспективы совершенствования процесса сварки алюминия и его сплавов дугой с неплавящимся электродом (литературный обзор)
1.1 Физические и технологические аспекты сварки алюминия и его сплавов
1.2 Проблемы сварки алюминиевых сплавов дугой с неплавящимся электродом
1.3 Перспективы применения дуги переменного тока с прямоугольной формой импульса для сварки алюминия и его
сплавов
Глава 2. Материалы, оборудование и методики выполнения экспериментов
2.1 Материалы
2.2 Оборудование
2.3. Методики выполнения экспериментов
Выводы к главе
Глава 3. Разработка конструкции источника питания дуги переменного тока с прямоугольной формой импульса
3.1 Силовая часть источника питания
3.2 Схема управления инвертором
3.3 Настройка и работа источника питания
Выводы к главе
Глава 4. Статические и динамические вольт-амперные

характеристики дуги ПФИ
4.1. Статические вольт-амперные характеристики дуги ПФИ
4.2. Динамические вольт-амперные характеристики дуги ПФИ
Выводы к главе

Кандидатская диссертация_________________________________Содержание
Глава 5. Энергетические и технологические характеристики дуги ПФИ
5.1 Параметры и характеристики дуги, определяющие эффективность применения её для сварки
5.2. Энергетические и силовые характеристики дуги ПФИ
5.3. Проплавляющая способность дуги ПФИ
Выводы по главе
Глава 6. Технологические аспекты применения дуги ПФИ для сварки алюминия и его сплавов
6.1 Общие рекомендации по применению дуги ПФИ для сварки
6.2 Разработка технологии аргонодуговой сварки разнополярными асимметричными импульсами тока прямоугольной формы неплавящимся электродом труб из деформируемых термически упрочняемых алюминиевых
сплавов
Выводы к главе
Общие выводы
Литература
Приложение

Кандидатская диссертация
Введение
Алюминиевые сплавы по объемам применения в качестве конструкционных материалов занимают второе место после сплавов на основе железа, причем область их применения неуклонно расширяется. Это объясняется как доступностью этих материалов, так и уникальным комплексом свойств (низкая плотность, сравнительно высокая прочность, высокая коррозионная стойкость), обуславливающим предпочтительное применения алюминиевых сплавов в аэрокосмической технике, судостроении, химическом аппаратостроении, строительстве и т.д. [1,2,3].
В то же время сварка алюминия и его сплавов, применяемая в качестве одного из основных технологических процессов при изготовлении конструкций из этих материалов, является серьезной проблемой, далекой от своего решения [6,10,13]. Это связанно с особенностями физических, химических и технологических свойств названных материалов: высокая теплопроводность, большой коэффициент линейного расширения, наличие на поверхности заготовок плотной тугоплавкой окисной пленки, склонность к образованию пор, кристаллизационных и холодных трещин при сварке. В результате прочность сварных соединений из алюминиевых сплавов в большинстве случаев уступает прочности основного металла (для некоторых сплавов коэффициент прочность сварного соединения не превышает 0,6 - 0,7) [1,2]. Это свидетельствует о необходимости разработки как новых, более эффективных способов и вариантов сварки алюминиевых сплавов, так и совершенствования существующих.
Для получения качественного сварного соединения любой способ сварки алюминиевых сплавов должен обеспечивать концентрированный нагрев материала в зоне сварки, разрушение окисной пленки на его поверхности и предупреждение повторного ее образования. Из ряда применяемых в настоящее время, способов сварки алюминия и его сплавов в большей мере выполняют эти условия электроннолучевая сварка и

Кандидатская диссертация
Гпава I
Этот вывод имеет существенное значение, так как, в случае его достоверности, можно сократить количество параметров при сварке дугой ПФИ, ограничиваясь изменением лишь временной асимметрии и задавая равными амплитуды тока в импульсах прямой и обратной полярностей. Однако следует отметить, что в работе [47] получены результаты, противоречащие изложенным выше: так с увеличением токовой асимметрии (при одинаковой погонной энергии) глубина проплавления пропорционально растет, а ширина шва уменьшается. Правда, в этой работе импульсы тока имели не прямоугольную, а близкую к синусоидальной форму, однако с энергетической точки зрения это обстоятельство не препятствует сравнению полученных результатов сданными работы [32].
В работе [45] в ходе исследований проплавляющей способности дуги ПФИ авторы изменяли частоту импульсов в пределах 25 н- 1000 Гц, ток дуги 100 ч- 230 А, отношение тпр/т0бр изменяли в диапазоне 1 ч- 6. Как утверждается авторами, отношение тпр/т0бр мало влияет на глубину проплавления и ширину шва. Отмечается также, что по проплавляющему действию дуга ПФИ в 2 раза эффективней дуги переменного тока промышленной частоты (с синусоидальной кривой изменения тока).
В ряде работ [17,23,32,45] рассматривается влияние параметром дуги ПФИ на качество очистки поверхности свариваемых алюминиевых сплавов посредством катодного распыления окиси алюминия. Так, в работе [17] отмечается, что длительность импульсов тока обратной полярности следует выбирать минимальной, но достаточной для катодной очистки свариваемых кромок. Данные практически всех работ свидетельствуют об увеличении ширины зоны катодной очистки с увеличением доли импульса обратной полярности в длительности периода [23,32,45]. В работе [27] для качественной катодной очистки кромок свариваемых заготовок рекомендуется увеличивать амплитуду тока в импульсах обратной полярности при одновременном сокращении их дли-