Нагрев и плавление при дуговой механизированной сварке

• Автор: Варуха, Евгений Николаевич
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 294 с. : ил.

Оглавление

Введение
Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследований
1.1. Характеристика и классификация существующих способов
зажигания дуги
1.1.1 Бесконтактное зажигание дуги
1.1.2. Контактные способы зажигания дуги
1.1.3. Основное условие установления процесса сварки
после первого касания электрода с изделием
1.1.4. Причины, приводящие к перегоранию электрода
в различных местах вылета при зажигании дуги
1.2. Анализ существующих моделей плавления электрода
1.2.1. Актуальность проблемы разработки моделей плавления электрода
1.2.2. Эмпирические модели плавления электрода
1.2.3. Аналитические модели плавления электрода
1.2.4. Численная модель плавления электрода
1.3. Задачи работы
Глава 2. Теория контактного зажигания дуги и разработка
алгоритмов управления процессом
2.1. Основные факторы, определяющие место перегорания электрода на вылете при первоначальном коротком замыкании
2.1.1. Способы, воздействующие на величину эффективного тока короткого замыкания
2.1.2. Способы, воздействующие на интегральную величину сопротивления в контактных переходах
2.1.3. Способы, воздействующие на сопротивление участков вылета электрода, примыкающих к контактным
переходам
2.1.4. Способы, регулирующие теплонасыщение участков электрода, примыкающих к контактным переходам

2.2. Классификация способов управления местом перегорания электрода при первоначальном зажигании дуги
2.3. Экспериментальные исследования короткого замыкания
при первоначальном зажигании дуги
2.4. Нагрев участка электрода контактным (в мундштуке) и объемным источниками тепла
2.5. Первоначальное зажигание дуги с ограничением тока короткого замыкания
2.6. Ускоренный способ зажигания дуги с ограничением тока короткого замыкания
2.7. Способ зажигания дуги с подвижным токоподводом
при коротком замыкании
2.8. Выводы
Глава 3. Моделирование процесса нагрева и плавления
электрода при механизированной сварке
3.1. Теоретические предпосылки к созданию модели плавления электрода при механизированной сварке
3.2. Оценка точности расчетов скорости плавления электрода по эмпирическим формулам
3.3. Эмпирическая зависимость для границы областей устойчивого и неустойчивого плавления электрода
3.4. Энергетические параметры численной модели плавления электрода
3.4.1. Нагрев электрода в мундштуке
3.4.2. Оценка величины мощности qM и температуры Тм по результатам численного эксперимента
3.4.3. Мощности источников нагрева электрода
3.4.4. Алгоритм расчета скорости плавления электрода
3.4.5. Оценка значимости неучтенных в математической модели факторов
3.5. Верификация математической модели при расчетах падения напряжения в вылете электрода
3.6. Выводы

Глава 4. Взаимосвязь энергетических и технологических характеристик плавления электрода при сварке длинной дугой
4.1. Аналитическое описание температуры нагрева электрода в мундштуке
4.2. Аналитическое описание границы областей устойчивого и неустойчивого плавления электрода при механизированной сварке
4.3 . Условия перехода к струйно-вращательному переносу
электродного металла при сварке в аргоне
4.4. Зависимость критического тока при сварке в аргоне от параметров процесса
4.5. Расчет параметров формирования и переноса капель электродного металла при сварке в углекислом газе
4.6. Расчет температуры капель электродного металла при
сварке в защитных газах
4.6.1. Расчет температуры капель электродного металла при сварке в углекислом газе
4.6.2. Расчет температуры капель электродного металла при сварке в аргоне
4.7. Выводы
Глава 5. Практические приложения теории плавления электрода
при механизированной сварке
5.1. Оценка активности взаимодействия капель расплавленного электродного металла с газами и флюсом
5.2. Управление производительностью наплавки и проплавления при сварке с предварительным подогревом электрода
5.3. Способ бездугового плавления электрода
5.4. Использование вылета электрода в качестве датчика состояния межэлектродного промежутка
5.5. Алгоритм расчета вылета по параметрам плавления электрода
5.6. Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ления электрода Y (г/с) с током сварки I, длиной дуги диаметром йэ и вылетом h электрода:
V = 5,71 -1(Г31- 6,29 -d3 - 0,229 1Д + 0,286 h - 5,71 10-2. (1.21)
Как и в предыдущем случае, учет в формуле (1.21) зависимости скорости плавления Y от длины дуги, которая не является параметром плавления электрода, должно приводить к получению расчетных значений V, значительно отличающихся от истинных. Т.к. при разных значениях (д за счет
напряжения на межэлектродном промежутке можно выходить на одну и ту же величину скорости плавления электрода, когда ток сварки и вылет электрода так же принимают постоянные значения.
Халмой Е. (Великобритания) [94] предложил рассчитывать скорость плавления электрода при сварке в смеси Аг+2%Сь на токе обратной полярности кремнемарганцовистой сварочной проволокой Union К65 по следующей формуле:
тт , (Uаэфj + ahj2) , (1.22)
Нк +D
где j - плотность тока в электроде, А/м2; а - эмпирическая константа для стальных электродов любого химсостава, равная удельному сопротивлению металла при температурах, близких к температуре плавления, (120-10'8 Ом-м); b - эмпирическая константа, зависящая от удельного сопротивления электродного металла при комнатной температуре и равная 3,98-10б кДж/м3.'
Формула (1.22) также лишь приблизительно описывает искомую зависимость, поскольку в ней принято, что эффективное анодное падение напряжения Uаэф и теплосодержание единицы объема жидкой электродной капли не зависят от плотности тока j, вылета h и скорости плавления электрода, что, как будет показано ниже, является весь грубым допущением.