Формирование корневого слоя шва при односторонней сварке стальных конструкций

• Автор: Смирнов, Иван Викторович
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Тольятти
• Количество страниц: 192 с. : ил.

ф Глава 1. Особенности односторонних сварных соединений. Подходы к повышению качества формирования корневого слоя шва
Глава 2. Основные физические закономерности процесса сварки корневого слоя шва
2.1. Исследования пространственного положения дуги на свариваемых кромках
2.2. Схематизация дуги как источника тепла
2.3. Схематизация нагреваемых (свариваемых) кромок
Глава 3. Математическое моделирование процессов при сварке кор-
® невого слоя шва
3.1. Описание пространственного положения дуги на свариваемых кромках
3.2. Математическое описание схем дуги как источника тепла
3.3. Математическое описание нагреваемых (свариваемых)
кромок
_ 3.4. Решение математических моделей

ф 3.5. Оценка адекватности разработанных математических моделей
3.6. Качественные ограничения состояния процесса «сварка корня

Глава 4. Исследование процессов формирования корневого слоя шва с помощью математической модели
4.1. Цель, задачи и методика проведения исследования. Исходные
данные
4.2. Результаты проведённых экспериментов и их анализ
Ф Глава 5. Практическое применение результатов исследования про-
& цессов формирования корневого слоя шва

5.1. Содержание системного подхода по согласованию параметров подготовки, сборки кромок под сварку и режимов сварки с характеристиками получаемого корневого слоя шва
5.2. Содержание методики управления геометрическими характеристиками корневого слоя шва по результатам сварки эталонного образца
5.3. Пример реализации методики управления геометрическими характеристиками корневого слоя шва по результатам сварки эталонного образца
5.4. Проверка адекватности прогнозирования изменений размеров корневого слоя шва с помощью методики управления геометрическими характеристиками корневого слоя шва по результатам сварки эталонного образца
5.5. Методика оценки стабильности технологических процессов сварки корневого слоя шва
5.6. Пример реализации Методики оценки стабильности технологических процессов сварки корневого слоя шва
5.7 Способ сборки труб под сварку с повышенной точностью
5.8 Оценка эффективности внедрения предложенного системного
подхода в производство
Основные выводы и результаты работы
Список литературы
Приложения
АННОТАЦИЯ
Работа посвящена теоретико-экспериментальным исследованиям и моделированию процесса формирования зоны проплавления кромок, при сварке корневого слоя шва в односторонних сварных соединениях.
Цель работы: повышение качества односторонних сварных соединений, путём согласования параметров подготовки, сборки кромок под сварку и режимов сварки с геометрическими характеристиками получаемого корневого слоя шва. Основные положения, выносимые на защиту:
1. Результаты экспериментально-теоретического исследования процесса взаимодействия сварочной дуги со свариваемыми кромками, в условиях, характерных сварке корневого слоя шва.
2. Математические модели процесса формирования зоны проплавлення кромок, при сварке корневого слоя шва неплавящимся вольфрамовым электродом без присадки, и плавящимся электродом в среде углекислого газа.
3. Метод эквивалентных отражений.
4. Результаты теоретико-экспериментального исследования процесса формирования зоны проплавления кромок, в условиях, свойственных сварке корневого слоя шва.
5. Системный подход по согласованию параметров подготовки, сборки кромок под сварку и режимов сварки с характеристиками получаемого корневого слоя шва.
Научная новизна работы.
Впервые предложен и обоснован системный подход по обеспечению качества формирования корневого слоя шва при сварке кромок с разделкой, основанный на рассмотрении совместного влияния на форму и размеры зоны проплавлення свариваемых кромок параметров их подготовки, сборки под сварку, и параметров режима сварки.
В разработанном подходе в качестве зависимости, используемой для прогнозирования и управления размерами корневого слоя, предложена закономерность изменения размеров провара корневого слоя шва, в диапазоне «непроварТаблица 2.
Значения высоты металла в разделке и высот кратерной точки над уровнем основного металла (на примере эксперимента проведённого в условиях сварки труб с У-обр. разделкой кромок толщиной 12 мм, и притуплением 1 мм, на токе 110А, напряжении 22 В, скорости сварки 17 м/ч и вылете проволоки 11 мм)
№ эксп. Зазор, мм Высота металла в разделке, мм Высота кратерной точки, мм
1 0 5,6 1,8
2 0,2-0,3 5,5 1,7
3 0,5 5 1,3
4 0,8 4,7 1,2
5 1 4,6 1Д
6 1,2 4,2 1,1
Проведённые исследования позволили выделить три различные схемы представления дуги как источника тепла при сварке плавящимся электродом. Критерием перехода от одной схемы к другой является соотношение диаметра электродной проволоки к ширине зазора в стыке, и положение дуги на поверхности сварочной ванны.
При значении величины зазора в стыке от 0 до 30% диаметра электродной проволоки дугу можно представить в виде поверхностного нормально-распределённого источника тепла без учёта проникновения части энергии дуги в зазор (рис. 33).
При значении величины зазора в стыке от 30 до 100% диаметра электродной проволоки дуга представляется в виде схемы источника тепла аналогичной случаю сварки неплавящимся вольфрамовым электродом (т.е. как показано на рис. 29 и 30).
При значении величины зазора в стыке от 80 до 100% диаметра электродной проволоки и достижении дугой, положения, на поверхности ванны, характерного тч. 1 на рис. 26., источник представляем в виде объёмного, при этом в плоскости перпендикулярной оси дуги (и электрода) закон распределения энергии в