Повышение технологических свойств дуги при сварке неплавящимся электродом в инертных газах

• Автор: Лапин, Игорь Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 385 с. : ил.

ГЛАВА 1. Достижения, проблемы, и перспективы дуговой сварки неплавящимся электродом в инертных газах
1.1. Процессы в приэлектродных областях дуги с неплавящимся электродом и ее устойчивость
1.2. Электрофизические и технологические аспекты устойчивости малоамперной дуги постоянного тока
1.3. Пути и средства повышения устойчивости малоамперной дуги переменного тока
1.4. Стойкость неплавящихся электродов при дуговой сварке на постоянном и переменном токе
1.5. Тепловое и силовое воздействие дуги с неплавящимся электродом на свариваемый металл
1.6. Цель и задачи исследования
ГЛАВА 2. Исследование электрофизических и технологических характеристик малоамперной дуги постоянного тока
2.1. Изучение условий работы и выбор неплавящихся электродов
2.2. Тепловые характеристики малоамперной дуги
2.3. Устойчивость малоамперной дуги и ее технологические свойства
ГЛАВА 3. Повышение стабильности дуги переменного тока «вольфрам - алюминий»
3.1. Стабилизация дуги переменного тока плазмой дуги косвенного действия
3.2. Влияние конструкции электрода на устойчивость дуги
3.3. Физическая устойчивость малоамперной дуги с импульсами тока прямоугольной формы
3.4. Пространственная устойчивость дуги с импульсами тока прямоугольной формы
ГЛАВА 4. Тепловые условия работы и стойкость неплавящихся электродов при сварке на постоянном и переменном токе
4.1. Статические и динамические характеристики дуги с неплавящимся электродом в инертных газах
4.2. Математическое моделирование теплового состояния рабочего участка неплавящихся электродов
4.3. Стойкость неплавящихся электродов при сварке дугой постоянного тока в аргоне, гелии и их смесях
4.4. Стойкость электродов при сварке дугой с импульсами тока прямоугольной и синусоидальной формы
4.5. Влияние состава смеси газов и конструкции неплавящихся электродов на их стойкость при сварке дугой ПФИ
ГЛАВА 5. Исследование технологических свойств сварочной дуги с неплавящимся электродом
5.1. Энергетические характеристики дуги с импульсами тока прямоугольной формы
5.2. Технологические характеристики дуги постоянного тока и с импульсами тока прямоугольной формы
ГЛАВА 6. Разработка оборудования и технологических процессов сварки неплавящимся электродом
6.1. Аппаратура и неплавящиеся электроды для сварки в
инертных газах
6.2 Технологические процессы сварки в инертных газах конструкций из алюминия его сплавов
6.3. Сварка тонколистовых конструкций на предприятиях оборонного комплекса
6.4. Опыт сварки неплавящимся электродом на предприятиях электротранспорта и металлургии
Заключение
Литература
Приложения
Дуговая сварка вольфрамовым электродом в инертных газах по производительности существенно уступает сварке плавящимся электродом. Однако сравнение между производительностью различных методов сварки не всегда реально отражают практические преимущества того или иного процесса.
Основными критериями выбора способов сварки при разработке новых конструкций и процессов являются их технологические возможности и простота реализации. При оценке применимости различных способов дуговой сварки для выполнения конкретного соединения на первый план выдвигаются технологические свойства дуги, включающие множество показателей: производительность сварки, качество формирования шва, стабильность процесса и воспроизводимость его результатов, механические и эксплуатационные свойства получаемых соединений и многие другие. В свою очередь, технологические свойства сварочных дуг определяются их электрофизическими особенностями в двух основных аспектах - свойствами дугового разряда, как такового и взаимодействием его со свариваемым металлом и электродным материалом. Зная основные закономерности влияния электрофизических параметров дугового разряда на его сварочно-технологические свойства, можно целенаправленно и эффективно воздействовать на процесс сварки, оптимизируя его для достижения требуемых результатов.
Взаимосвязь электрофизических особенностей горения и технологических свойств дуги с дуги с неплавящимся электродом прослеживается наиболее явно. В отличие от дуги с плавящимся электродом отсутствует влияние на свойства разряда процессов плавления и переноса электродного материала, взаимодействия металла с защитной средой, стабильности работы систем регулирования тока и напряжения, формирующих свойства шлаков и т.д. Во многом это определяет и преимущества процесса сварки неплавящимся электродом, делающие его наиболее распространенным при изготовлении конструкций ответственного назначения. Преимущества эти вполне определенны, однако проявляются лишь в конкретных технологических процессах и условиях сварки.

Гпава 1. Достижения, проблемы и перспективы дуговой сварки неплавящимся электродом
направления. Так, например, наилучшие результаты при сварке алюминия достигаются в случае применения источников питания, обеспечивающих высокую скорость нарастания напряжения на дуговом промежутке после смены полярности (источники питания с прямоугольной или близкой к ней формой выходного напряжения). Однако, какие-либо данные о возможностях таких установок в условиях сварки тонколистовых материалов, когда величина сварочного тока не превышает ЗОА, в литературе отсутствуют.
Что касается стабильности дуги при сварке синусоидальным током, то увеличение скорости нарастания напряжения на дуговом промежутке за счет сдвига фаз между током и питающим ее напряжением не обеспечивает устойчивости повторных возбуждений разряда в полупе-риоды обратной полярности и требует принятия дополнительных мер по его стабилизации. Наибольшее распространение среди них получило применение импульсных стабилизаторов горения дуги, однако, по имеющимся сведениям, эффективность их использования при сварке на малых токах весьма низка из-за высокой длительности протекания переходных процессов при повторных возбуждениях дуги.
Другой возможный способ, связанный с применением вспомогательной дуги и получивший широкое распространение в технологии плазменной обработки материалов, применительно к условиям аргонодуговой сварки изучен недостаточно, что объясняется отсутствием необходимой для этой цели специализированной аппаратуры. В литературе отсутствуют также исследования влияния конструкции неплавящегося электрода на устойчивость дуги переменного тока, в то время как опубликованные за последние годы материалы, касающиеся его роли в стабильности процесса сварки на постоянном токе [12,56], позволяют говорить о перспективности и необходимости разработок в этом направлении и применительно к дуге переменного тока.
Сдерживающим фактором в развитии технологии аргонодуговой сварки тонколистового алюминия на переменном токе является низкая пространственная стабильность малоамперного дугового разряда, обусловленная интенсивным блужданием его катодного пятна по свариваемой поверхности в полупериод обратной полярности. В опубликованной