Повышение эффективности работы неплавящихся электродов при сварке алюминия и его сплавов дугой переменного тока прямоугольной формы

• Автор: Савинов, Александр Васильевич
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 187 с.

Введение

Оглавление

Глава I. Термические условия работы вольфрамовых электродов при аргонодуговой сварке (литературный обзор)
1.1. Электрофизические особенности работы неплавящихся
электродов
1.2. Нагрев неплавящихся электродов
1.2.1. Нагрев неплавящихся электродов при сварке дугой постоянного тока
1.2.2. Нагрев неплавящихся электродов при сварке дугой переменного тока
1.3. Влияние конструкции и материала неплавящихся электродов на
их стойкость
1.4 Цель и задачи исследований
Глава II. Материалы, оборудование и методики выполнения экспериментов
2.1. Материалы
2.2. Источник питания дуги
2.3. Экспериментальная и расчетно-экспериментальная методики оценки теплового состояния электродов
Глава III. Влияние параметров сварочной дуги на условия работы неплавящихся электродов
3.1. Влияние длительности импульсов тока прямой и обратной полярности на работоспособность неплавящихся электродов
3.2. Нагрев неплавящихся электродов при совместном регулировании длительности и амплитуды импульсов тока прямой и обратной полярности
Глава IV. Исследование условий работы электродов нетрадиционных конструкций
4.1 Работоспособность полых катодов, композиционных электродов
и заточенных на конус
4.2 Рекомендации по выбору материала и конструкции неплавящихся электродов для сварки дугой переменного тока прямоугольной формы
4.3 Разработка технологии сварки конструкций из алюминия разнополярными прямоугольными импульсами
Заключение
Литература
Приложения

Введение
Исследования дугового разряда как физического явления проводились многими российскими и зарубежными физиками: И.Г. Кесаевым, В.Ф. Гордеевым, A.B. Пустогаровым, А.М. Дородновым, Н.П. Козловым, Я.А. Помеловым, М.Ф. Жуковым, П.А. Шоеком, A.D. Morris, W.C. Core и др. Этими же вопросами применительно к сварочным процессам занимались Г.И. Лесков, B.C. Гвоздецкий, А.Н. Тимошенко, К.К. Хренов, Г.М. Тиходеев. Проблемам повышения качества сварных соединений посвящены многочисленные работы российских ученых: В.Н. Волченко, Н.П. Алешина, А.К. Гурвича и др. Дуговому разряду постоянного и переменного тока с неплавящимся электродом и применением его для сварки в инертных газах посвящены работы О.Н. Ивановой, Д.М. Рабкина, В.М. Ямпольского, W.F. Savage, S.S. Strunck, V. Nishikava и др.
Работами И.Г. Кесаева, В.Ф. Гордеева, A.B. Пустогарова и др. показано, что в силу теплофизических особенностей дугового разряда тепловая нагрузка на электрод на прямой и обратной полярности различна.
При сварке неплавящимся электродом на постоянном токе прямой полярности, когда вольфрам является катодом, падение потенциала в катодной области незначительно, мощность, поступающая на электрод, мала, в связи с чем стойкость последнего высока.
При сварке на постоянном токе обратной полярности, когда вольфрам является анодом,. Падение потенциала в анодной области оказывается выше, в связи с чем значительно увеличивается тепловая нагрузка на неплавящийся электрод, а стойкость его оказывается в 5-10 раз ниже, чем при сварке на прямой полярности.
Сварку алюминия и его сплавов выполняют на переменном токе, что позволяет обеспечить как катодную очистку свариваемой поверхно-

1.2.2. Нагрев неплавящихся электродов при сварке дугой переменного тока
Все данные по нагреву электродов, приведенные выше, получены при сварке на постоянном токе прямой полярности, когда вольфрам является катодом.
Тепловой баланс вольфрамового электрода в случае питания дуги от источника переменного тока не может отличаться качественно от описанного выше. Однако, можно предположить, что в количественном отношении он имеет ряд особенностей по следующим причинам.
Во-первых, рабочий конец электрода в данном случае оплавлен полностью или частично. Во-вторых, из-за меньшей стойкости вольфрамовых электродов при сварке дугой переменного тока максимальная плотность тока на них не достигает значений, при которых становится существенным тепловыделение на омическом сопротивлении вылета. В результате роль его в тепловом балансе электрода малосущественна и, с некоторым допущением, можно считать, что тепловое состояние электрода определяется тепловыми потоками от дуги в электрод и от его рабочего конца к месту фиксации.
Данные по исследованию нагрева в таких условиях вольфрамовых электродов приведены в работе [42]. В качестве электродов использовались прутки из вольфрама чистого и с активирующими присадками диаметром 2 и 5 мм, а также композиционные электроды с вольфрамовыми сердечниками диаметром 2 мм. Рабочие участки электродов традиционной конструкции затачивались на полусферу, торец рабочего участка композиционного электрода оставался плоским. Температуру рабочих участков на длине 4-5 мм авторы работы [42] измеряли оптическим пирометром, питание дуги осуществляли от источника ТИР-300ДМ со сбалансированным током в полупериоды прямой и обратной полярности.