Разработка алгоритма управления переносом электродного металла при сварке в защитных газах и его реализация в многофункциональном сварочном источнике

• Автор: Гецкин, Олег Борисович
• Шифр специальности: 05.02.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Чебоксары
• Количество страниц: 165 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ПРОБЛЕМЫ СВАРКИ НА ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТАХ И ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Проблемы обеспечения качества сварочных работ на потенциально опасных производственных объектах
1.2. Анализ применяемых технологий и оборудования для сварочных работ на потенциально опасных объектах
1.3. Проблемы разбрызгивания электродного металла при сварке плавящимся электродом
1.4. Технологические приёмы обеспечения качества сварных соединений при сварке плавящимся электродом
1.5. Методы исследования быстропротекающих процессов
Выводы по главе 1
1.6. Цель и задачи работы
Глава 2. РАЗРАБОТКА ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ДУГОВОЙ СВАРКИ С УПРАВЛЯЕМЫМИ КОРОТКИМИ ЗАМЫКАНИЯМИ
2.1. Задачи и методы исследования управления переносом капель электродного металла при сварке с КЗ дугового промежутка 3
2.2. Феноменологическая модель
2.3. Физико-математическая модель
2.3.1. Электрические процессы
2.3.2. Плавление проволоки и формирование капли
2.3.3. Формирование дугового промежутка
2.3.4. Перенос капли
2.4. Численное решение уравнений модели

2.5. Результаты моделирования микроциклов сварки с КЗ
2.5.1. Моделирование переходного процесса после возбуждения дуги
2.5.2. Моделирование установившегося состояния
2.6. Адекватность разработанной физико-математической модели 57 Выводы по главе 2
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ
УПРАВЛЯЕМОГО ПЕРЕНОСА ЭЛЕКТРОДНОГО МЕТАЛЛА
3.1. Алгоритмы управления переносом капель электродного металла при сварке плавящимся электродом с КЗ дугового промежутка
3.2. Устойчивость каплепереноса электродного металла
3.2.1. Неуправляемый процесс сварки короткой дугой с естественными КЗ
3.2.2. Импульсный процесс
3.3. Влияние параметров процесса с управляемыми КЗ на перенос электродного металла в сварочную ванну
3.3.1. Исследование влияния алгоритмов управления на параметры КЗ
3.3.2. Влияние нестабильности электрического сопротивления сварочной цепи на каплеперенос
электродного металла
3.3.3. Сравнение вариантов УКП
3.4. Определение оптимальных параметров процесса сварки с управляемыми КЗ
3.4.1. Определение допустимой мощности процесса при
сварке в потолочном положении
3.4.2. Длительность стадий цикла импульсной сварки

3.4.3. Амплитуда импульса тока на стадии формирования
капли
3.4.4. Оптимальное значение тока дуги на стадии успокоения капли
3.4.5. Ток импульс а при КЗ
3.4.6. Обобщение результатов расчёта
3.5. Рекомендации по проектированию оборудования для дуговой сварки с управляемым переносом электродного металла
Выводы по главе 3
Глава 4. РАЗРАБОТКА МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО ИНВЕРТОРНОГО ИСТОЧНИКА ДЛЯ СВАРКИ С УПРАВЛЯЕМЫМ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСОМ ЭЛЕКТРОДНОГО МЕТАЛЛА
4.1. Структура инверторных источников для сварки
4.2. Аппаратная реализация основных функций сварочных источников
4.2.1. Обеспечение гарантированного возбуждения дуги
4.2.2. Компенсация колебаний напряжения сети
4.2.3. Системы защиты
4.3. Особенности работы сварочных инверторов от автономных источников электропитания
4.4. Реализация управляемого каплепереноса в
многофункциональном инверторном источнике для сварки
4.4.1. Параметры процесса сварки и функции источника
4.4.2. Оптимальная структура сварочного источника
4.4.3. Элементная база для создания многофункционального инверторного источника
4.4.4. Практическая реализация выбранных схемотехнических решений в многофункциональном источнике для сварки

Выводы по главе
1. В настоящее время для механизированной и автоматической сварки плавящимся электродом разрабатываются перспективные процессы сварки с целенаправленными воздействиями на каплю электродного металла при переходе ее в сварочную ванну. Однако практическая реализация таких процессов сдерживается отсутствием методик определения условий, при которых достигается стабильный перенос электродного металла с минимальным разбрызгиванием.
2. Для решения проблем обеспечения стабильного каплепереноса и минимального разбрызгивания электродного металла рекомендуется использование процесса с управляемыми КЗ дугового промежутка, при котором ток дуги перед КЗ уменьшают, а затем, после перехода капли электродного металла в сварочную ванну, вновь увеличивают.
3. Несмотря на значительное число публикаций по управлению каплепереносом электродного металла, отсутствуют расчётные методики определения параметров режима, при которых достигается стабильный перенос электродного металла с минимальным разбрызгиванием. Их отсутствие не позволяет обоснованно определять технологические требования к оборудованию и рациональной технологии сварки.
4. Необходимо дополнить существующие модели процесса дуговой сварки плавящимся электродом описанием её переноса в ванну при КЗ, а также условиями минимального влияния на каплеперенос пространственного положения дуги при сварке.
5. Разработка алгоритма управления параметрами переноса электродного металла и реализация его в инверторном источнике для сварки плавящимся электродом будет способствовать повышению качества сварных соединений за счет уменьшения негативного влияния технологических возмущений процесса сварки.