автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Исследование, разработка и внедрение сварки в CO2 с импульсной подачей сварочной проволоки

На правах рукописи

су^/^ Яю*.оо

БРУНОВ Олег Геннадьевич

ИССЛЕДОВАНИЕ, РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ СВАРКИ В С02 С ИМПУЛЬСНОЙ ПОДАЧЕЙ СВАРОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ

05.03.06 - Технология и машины сварочного производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск 2000 г.

Работа выполнена на кафедре сварочного прошводства филиала Томского политехнического университета в г. Юрга

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Федько В.Т.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Радченко В.Г.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Безбородое В.П.

Ведущая организация: ОАО «Юргинский машиностроительный завод»

Защита состоится 27 декабря 2000 г. в 16 часов на заседании диссертационного совета К 003. 61. 01 в Институте физики прочности и материаловедения СО РАН по адресу: 634021, г. Томск, пр. Академический,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИФМП СО РАН.

Автореферат разослан

2000 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ФаК"/-— Макарова Л.И.

№1.510.02Э.2>Ч-иО

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Существенным недостатком способа сварки в СОг является повышенное разбрызгивание металла и, как следствие, связанное с ним набрызгивание поверхности свариваемых изделий, сборочно-сварочных приспособлений и деталей сварочной аппаратуры. Набрызгивание изделий, деталей сварочной аппаратуры и сборочно-сварочных приспособлений при сварке в углекислом газе увеличивает трудоемкость операции очистки их поверхностей от брызг расплавленного металла на 30-40 %, увеличивается расход виброинструмента и энергии, что повышает себестоимость изготовления сварных конструкций. Забрызгивание газоподводящего сопла горелки ухудшает защиту зоны сварки, что приводит к образованию пор в металле шва и вызывает дополнительный нагрев деталей сварочной горелки, что приводит к выходу из строя сопел, изоляционных втулок и токоподводящих мундштуков.

Решению указанной проблемы посвящены работы Б.Е. Патона, А.Г. Потапьевского, Н.М. Воропая, В.Н. Бучинского, В.Я., В.А. Лебедева, Н.Ф., А.Ф. Князькова, Ю.Н. Сараева и др. Для борьбы с набрызгиванием используются различные защитные покрытия и эмульсии. Для уменьшения разбрызгивания ведутся работы по выбору оптимальных режимов сварки в С02, при которых разбрызгивание минимальное; по разработке сварочных материалов, стабилизирующих горение дуги и влияющих на перенос электродного металла; по использованию смесей газов, а так же по созданию систем, обеспечивающих управление переносом электродного металла.

Управление переносом капли расплавленного металла можно разделить на два подхода:

Первый - это программирование перехода капли при помощи модулированного тока. В этом случае происходит отслеживание образования капли электродного металла и в зависимости от этапа ее развития изменяется сила тока. Кроме этого, при данном процессе происходит управление длительностью этих этапов.

Второй - это механическое программирование перехода капли в сварочную ванну при помощи импульсной подачи сварочной проволоки. В этом случае так же происходит слежение за этапами развития сварочной капли, но процесс идет в других условиях, чем при непрерывной подаче проволоки с модуляцией тока. Поэтому исследование этого процесса является актуальной задачей как в практическом, так и в теоретическом плане.

Цель работы: на основе теоретических и экспериментальных исследований разработать технологию сварки в углекислом газе с импульсной подачей сварочной проволоки. Для достижения поставленной цели необходимо:

1) исследовать механизм переноса электродного металла при импульсной подаче сварочной проволоки при сварке в С02;

2) разработать методику определения основных параметров механизма импульсной подачи сварочной проволоки;

3) разработать конструкцию механизма импульсной подачи сварочной проволоки;

4) разработать электрическую схему управления механизмом импульсной подачи сварочной проволоки;

5) исследовать скорость движения капли в зависимости от режимов сварки;

6) определить технико-экономические показатели от внедрения в производство механизма импульсной подачи сварочной проволоки при сварке в СОг-

Научная новизна:

Создана компьютерная программа, в которой экспериментальные данные по подающему механизму обрабатываются в автоматическом режиме и выдается результат в виде номограмм, позволяющих определить его тяговые и скоростные характеристики.

Предложена методика расчета параметров механизма импульсной подачи сварочной проволоки.

Впервые получены математические уравнения тепловложення сварочной дуги в каплю электродного металла при сварке с импульсной подачей сварочной проволоки. Разработана компьютерная программа, которая на основании данных осциллограмм позволяет получить результаты теплового воздействия дуги на каплю электродного металла.

По полученным в результате исследований данным спроектирован и запатентован механизм импульсной подачи сварочной проволоки.

Разработана электрическая схема управления механизмом импульсной подачи сварочной проволоки, которая корректирует время подачи импульса проволоки в зависимости от минимального тока сварочной дуги. Использование минимального тока в качестве сигнала обратной связи позволяет отказаться от перенастройки режима подачи проволоки при изменении напряжения питания сварочной дуги.

Практическая ценность и внедрение результатов работы.

Теоретические и экспериментальные результаты работы доведены до конкретных формул и методик, удобных для проведения инженерных расчетов, результаты которых могут быть использованы при выборе рациональной технологии изготовления сварных конструкций с помощью сварки в углекислом газе с импульсной подачей сварочной проволоки.

Разработан и запатентован механизм импульсной подачи сварочной проволоки, а также схема управления им.

По результатам работы разработана техническая документация на изготовление механизма импульсной подачи сварочной проволоки.

Внедрение результатов работы на ОАО "Юргинский машзавод" дало экономический эффект в сумме 15128 руб. в год (цены 2000г.) на один сварочный пост и социальный эффект, заключающийся в снижении заболеваемости рабочих виброболезнью.

Основные положения выносимые на защиту:

1. Результаты теоретических и экспериментальных исследований переноса капли при сварке в С02 с импульсной подачей сварочной проволоки.

2. Методика определения основных параметров механизма импульсной подачи сварочной проволоки.

3. Конструкторская и технологическая разработка подающего механизма импульсной подачи проволоки для сварки в С02.

4. Механизм разбрызгивания электродного металла в зависимости от скорости движения проволоки во время импульса.

5. Математическое уравнение теплового воздействия сварочной дуги на каплю электродного металла.

6. Математическое уравнение переноса капли электродного металла в зависимости от скорости движения проволоки.

7. Технико-экономические показатели от внедрения в производства импульсного подающего механизма для сварки в С02.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на: XIII - научно-практической конференции Филиала ТПУ, Юрга, 2000г; VI международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Современные техника и технологии СТТ 2000", Томск, 2000г.; международной научно-технической конференции "Новые технологии на рубеже веков", Пенза, 2000 г. Материалы по теме диссертации опубликованы в журнале «Сварочное производство»: статьи «Устройство для подачи сварочной проволоки», №4, 2000г., «Расчет механизма импульсной подачи проволоки для сварки», №10, 2000г. В журнале «Технология металлов» опубликованы статьи: «Механизмы импульсной подачи сварочной проволоки», №11, 1999г., «Управление процессом сварки при импульсной подаче электродной проволоки», №8, 2000г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 работ, в том числе 7 патентов, 3 свидетельства на полезную модель, список которых приведен в конце автореферата. Личный вклад автора в опубликованных в соавторстве работал составляет не менее 70%.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы (108 наименований) и приложений. Работа выполнена на 133 страницах, содержит 39 рисунков, 5 таблиц, 15 страниц приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Работа состоит из четырех глав.

В первой главе проведен анализ недостатков сварки в среде СОд и меры борьбы с ними, анализ существующих механизмов импульсной подачи сварочной проволоки. Сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе изложены результаты теоретических исследований переноса капли электродного металла при импульсной подаче сварочной проволоки. Приведены в виде номограмм результаты созданной программы по тяговому усилию импульсного подающего механизма и скорости движения электродной проволоки во время импульса. Приведены конструктивное и практическое исполнение механизма импульсной подачи проволоки и механического захвата. Даны расчеты и схемное решение управления механизмом импульсной подачи сварочной проволоки.

В третьей главе приведены осциллограммы тока и напряжения при сварке в С02 с импульсной подачей проволоки при зажигании дуги, зависимости горения дуги от скорости движения проволоки во время импульса и от скважности управляющих импульсов. Получено математическое описание тепловложения дуги в каплю электродного металла и приведены результаты исследований образцов, сваренных в СОз с импульсной подачей проволоки.

В четвертой главе представлены результаты использования механизма импульсной подачи проволоки при сварке в С02. Анализируются данные, полученные при исследовании процесса сварки с импульсной подачей проволоки. Приведен расчет коэффициентов расплавления, наплавки и потерь, результаты механических испытаний сварных образцов, экономическая эффективность от внедрения сварки с импульсной подачей электродной проволоки на ОАО «Юргинский машзавод».

Исследование механизма переноса электродного металла при импульсной подаче сварочной проволоки.

Сварка углекислом газе при постоянной скорости подачи сварочной проволоки, при всех преимуществах, имеет существенный недостаток - повышенное разбрызгивание электродного металла и связанное с ним набрызгивание поверхности свариваемых изделий, деталей сварочной аппаратуры и сборочно-сварочных приспособлений. Одним из решений этой проблемы является использование механизмов импульсной подачи сварочной проволоки.

В этом случае процесс переноса электродного металла в сварочную ванну протекает по следующей схеме (рис.1). В первоначальный момент, во время паузы, образуется капля (рис. 1,а), сварочный ток при этом уменьшается до минимального, но выше тока гашения дуги. Затем включается импульс подачи проволоки и капля начинает разгоняться. В начале разгона скорость центра массы капли изменяется по закону, близкому к синусоидальному (рис. 1,6). Затем, под действием упругих сил деформированной капли, центр массы ускоряется до величины, превосходящей ускорение электрода. Во время торможения капля снова движется ускоренно относительно электрода под действием сил инерции. При этом капля сначала принимает круглую форму, а затем вытянутую, которая касается сварочной ванны, (рис. 1,в,г,д). Нарастание сварочного тока в этот момент ограничено индуктивностью дросселя, поэтому в момент касания отталкивающее действие пинч-эффекга ограничено. Вследствие этого возникает благоприятный момент для образования перемычки, так как в этот момент в основном действуют силы поверхностного натяжения.

проволоки.

При таком процессе проходит сварка с короткими замыканиями. При сварке без коротких замыканий процесс заканчивается следующим образом: импульс,

получаемый каплей расплавленного металла, нарушает равновесие сил, приложенных к капле, и приводит к разрыву связей поверхностного натяжения, вызывая перемещение капли в сторону ванны и ее отрыв от электрода. Оторвавшаяся капля перемещается через дуговой промежуток со скоростью, близкой к амплитудному значению скорости движения электрода в конце импульса, что способствует направленному переносу капель металла в сварочную ванну, особенно при сварке в вертикальном н потолочном положенях.

При сварке с импульсной подачей сварочной проволоки рассматриваются три варианта переноса капель в сварочную ванну в зависимости от шага подачи:

1)если шаг подачи равен или несколько больше длины дуги, то капля окунается в ванну во время движения электрода;

2) если шаг подачи несколько меньше длины дуги, то капля электродного металла, не оторвавшись, входит в контакт со сварочной ванной под действием сил инерции торможения;

3) если шаг подачи меньше длины дуги, то капля отрывается под действием сил инерции и пролетает дуговой промежуток без короткого замыкания.

При втором варианте переноса электродного металла сварка имеет меньший коэффициент потерь. Стадию короткого замыкания можно условно разделить на три этапа. Во время первого, при соприкосновении капли электродного металла со сварочной ванной происходит образование контакта. Во время второго электродный металл перетекает в сварочную ванну, а на третьем этапе происходит обрыв перемычки и повторное возбуждение дуги. При образовании контакта скорость капли должна быть минимальной. Во время торможения центр тяжести капли смещается (рнс. 1,а,б,в,г), изменяя форму капли. В этом случае должно соблюдаться условие V = V', где V - начальный объем, а V' - объем после смещения центра тяжести. Однако силы поверхностного натяжения стремятся сохранить минимальную площадь поверхности.

Путь, пройденный центром масс капли, определится выражением

Б = (1)

2ас

где: и„ - начальная скорость капли;ас-ускорение центра масс.

При высокой скорости соударения капли со сварочной ванной в жидком металле образуется воронка и затем происходит ее схлопызанне, что приводит к выбросу жидкого металла, то есть к увеличению разбрызгивания и набрызгивания.

Поэтому, при импульсной подаче сварочной проволоки с короткими замыканиями возникают определенные противоречия: с одной стороны нужно уменьшить скорость капли электродного металла во время касания ее со сварочной ванной, чтобы предотвратить удар, с другой стороны нужно увеличить скорость ее движения, чтобы нарушить баланс сил для ее обрыва. Для того, чтобы решить эти противоречия, нужно провести торможение капли на таком расстоянии от сварочной ванны, когда под действием сил инерции она, вытянувшись, коснется жидкого металла сварочной ванны. При этом во время касания она имеет минимальную скорость, так как упругие силы деформации при растяжении капли поглощают энергию. А так как скорость нарастания тока ограничена индуктивностью сварочного дросселя, то высокая скорость движения проволоки во время импульса ограничивает ток в момент соприкосновения капли со сварочной ванной. Поэтому перенос и

переход капли электродного металла в сварочную ванну проходит по определенному алгоритму. Наиболее близким алгоритмом движения к идеальному обладают механизмы импульсной подачи проволоки на основе электромагнитов и пружины. При использовании пружины имеется высокое начальное ускорение, заданное сжатой пружиной, которое уменьшается по линейному закону, а конечная скорость зависит от усилия втягивания электромагнита. А усилие втягивания прямо пропорционально напряжению питания, которое поддается регулировке. В этом случае есть возможность задания скорости столкновения капли со сварочной ванной, при которой происходит плавное слияние поверхностных пленок и, соответственно, уменьшается возможность выбрасывания жидкого металла из сварочной ванны.

При сварке с импульсной подачей электродной проволоки в систему источник питания - дуга — сварочная ванна включается не только сварочная дуга и скорость подачи сварочной проволоки, но и скорость плавления электрода, величина капли и длина дуги.

Увеличение числа параметров, настраиваемых в зависимости от горения дуги, позволяет получить более точную настройку режимов, близкую к оптимальной.

Рассмотрим взаимодействие сил, действующих на каплю при сварке в защитных газах с импульсной подачей сварочной проволоки при нулевой скорости во время паузы.

Известно, что основные силы, действующие на каплю металла, находящуюся на торце электрода, это сила поверхностного натяжения, сила тяжести, электродинамическая сила, реактивная сила давления паров металла и сила, вызванная ударами электронов.

Условие равновесия сил, удерживающих каплю на торце электрода при сварке, записывается в виде

^пн + ^э + ^р = ^т + ^д + ^эд> ^2)

где: Рпн-сила поверхностного натяжения между каплей и электродом; Рэ- сила вызванная ударами электронов; Бр-реактивная сила давления паров металла; Крепла тяжести; Бд-динамическая сила, зависящая от скорости подачи электродной проволоки; Еэд -электродинамическая сила.

После соответствующих преобразований соотношение сил, способствующих отрыву капли металла в сварочную ванну, можно выразить в следующем виде

лсЦст+М^+МпдУпл ^ а—— Yg + ———У +

о 12

4л

(3)

где: с! з - диаметр электрода, а- коэффициент поверхностного натяжения на границе капли с электродом; Ми масса металла испаряющаяся с поверхности в единицу времени; V- начальная скорость струи пара; Мщ,- масса плазмы; Угц|- скорость потока плазмы; а- коэффициент, учитывающий часть жидкого металла, оставшегося на электроде; О - диаметр капли; у- средняя плотность металла при температуре жидкой капли; g - ускорение свободного падения; р.;цо - абсолютная магнитная

проницаемость вещества; I - ток плазмы; - больший радиус потока плазмы; малый радиус потока плазмы; и- скорость проволоки в момент торможения I - время торможения.

Методика расчета основных параметров механизма импульсной подачи сварочной проволоки.

Механизм импульсной подачи сварочной проволоки должен обладать следующими свойствами:

1) высокая скорость трогания и торможения проволоки;

2) стабильность шага подачи сварочной проволоки.;

3) высокая ремонтопригодность;

4) простота и надежность управления.

Кроме этого к импульсным подающим механизмам предъявляются специфические требования, такие как: шаг проволоки должен находится в пределах 0,5...1,5мм; частота импульсов- 10...100с''; скорость подачи электрода в конце импульса не менее 1,5...2,0 м/с при времени торможения его не более 1,0...1,5мс; средняя скорость подачи электродной проволоки должна обеспечиваться в пределах 120...720м/ч.

Для решения поставленной задачи был разработан подающий механизм на основе двух электромагнитов с дополнительной пружиной и определенным алгоритмом движения проволоки. Схема этого механизма представлена на рис. 2.

Рис. 2. Разработанный механизм импульсной подачи сварочной проволоки: 1 -сварочная проволока; 2 - регулируемый стопор; 3 - возвратный электромагнит; 4 -пружина; 5 - подвижный захват; б - тянущий электромагнит; 7 - неподвижный захват; 8 - токоподводящий наконечник; 9 - сопло; 10 - переходник с трубкой для газа; 11 - якорь.

Из соотношения сил, действующих на каплю, наибольшее влияние оказывают динамическая сила и сила поверхностного натяжения

Рд^пн- (4)

Учитывая энергию, получаемую каплей во время торможения, объем капли для нарушения равновесия должен быть равен

у>

Хв + а)' (5)

где - а-ускорение торможения.

Для определения расстояния между захватами необходимо учесть изгиб проволоки. Но, чтобы он не стал необратимым, необходимо учесть ее пружинные свойства,

(6)

48Е1

где Г- ход элекгромашита; Р- усилие электромагнита; £- расстояние между захватами; Е - модуль Юнга, Е = 2 • 1011 Па для стали; 3 = 71(1Э^ / 64 - осевой момент поперечного сечения проволоки;.

Учитывая, что напряжения, возникающие при изгибе проволоки, не должны достигать предела текучести, необходимо соблюдать следующее условие

§-*коп]> (7)

■э

где М = Е£/4- максимальный изгибающий момент в проволоке; '№ = 7гс1 /32-момент сопротивления при изгибе; [адоп] = 160МПа для стали.

Из условия отсутствия пластических деформаций следует

{ < гс^Иоп ] (8)

48 ЕБ

Анализ предшествующих выражений накладывает ограничение на расстояние между захватами

г>[стД0П](1л/^Т. (9)

Исходя из выше изложенного, можно построить следующую зависимость

Р • И

Б £ (Ю)

е

Расчет базовых габаритных размеров механизма импульсной подачи проволоки произведен с использованием приведенных формул.

Сконструированный подающий механизм имеет следующие технические характеристики:

Тяговое усилие механизма..................................785Н;

Частота подачи импульсов проволоки - 1 - 150с"1;

Шаг проволоки - 0.5 - 3.0 мм;

Напряжение питания - 12-30 в;

Скорость движения проволоки вовремя импульса - 1 - 50 м/с; Время торможения - 1 .Змс;

Диаметр сварочной проволоки - 0.8 - 1.6 мм.

Для расчета шага подачи проволоки в зависимости от ее диаметра требуется определить скорость движения. При изменении шага подачи проволоки меняются тяговые характеристики электромагнита и пружины. Расчет линейных характеристик пружины осуществляется в зависимости от жесткости пружины, которая равна

С = (И)

8Б п

где в- модуль сдвига; (1- диаметр проволоки пружины; О- диаметр пружины; П-число витков пружины.

Для того чтобы увеличить начальную силу пружины ее предварительно деформируют.

Р

= 02)

3

где: X = • 1

При расчете усилия втягивания электромагнита нужно учитывать, что его характеристика нелинейная, а также учитывать зависимость усилия от изменения шага. Поэтому можно принять, что

„ ,, 0) 1

Рэм =5.1—-, (13)

ймНоЭ

где: СО - число витков электромагнита; I- ток электромагнита; Ям- сопротивление магнитного зазора; (.1д- магнитная постоянная; Б - площадь сечения якоря.

Сопротивление магнитного зазора линейно связано с шагом подачи сварочной проволоки = ^Я.), а изменение шага подачи связано параболической

зависимостью с изменением усилия электромагнита.

В общем виде тяговое усилие подающего механизма можно рассчитать по формуле:

8Б п К-Я,

где: с!я - диаметр якоря электромагнита, К - комплекс коэффициентов.

Исходя, из всего выше сказанного, в компьютерную программу были введены экспериментальные данные по зависимости тяговых характеристик электромагнита от изменения шага и напряжения питания, а также изменение усилия пружины при изменении шага подачи. По этим данным построены номограммы для расчета тяговых усилий подающего механизма и скорости подачи сварочной проволоки в конце импульса (рис. 3,4).

Номограммы позволяют с достаточной точностью определить тяговое усилие подающего механизма и скорость подачи проволоки в конце импульса.

Проверка номограмм показала их пригодность для расчета тяговых и скоростных характеристик подающего механизма. В процессе экспериментов расхождения между экспериментальными данными и определенными по номограмме составили менее 5%.

и. м/с

Рис. 4. Номограмма скорости проволоки в конце импульса.

Программа учитывает также изменения усилия сжатия пружины при изменении шага подачи электродной проволоки, поэтому, используя данную номограмму (рис. 4), можно определить скорость движения капли и ее кинетическую энергию.

Определяя по номограмме скорость и зная время торможения, можно определить усилие, способствующее отрыву капли.

I

где: Ш - масса капли; и-скорость капли; I - время торможения.

Основные недостатки захватов - недолговечность и сложность изготовления. Для подающего механизма выбран шариковый захват из условия технологичности изготовления. Для повышения его надежности в работе и удешевления изготовления механизма рекомендована составная конструкция захвата, в котором сменными деталями являются конусная втулка, прижимная втулка и шарики. Это уменьшает затраты на изготовление и позволяет использовать при изготовлении корпуса захвата более дешевые материалы. Конструкция захвата представлена на рис. 5

Рис. 5 Шариковый захват для подающего механизма: 1 - корпус захвата; 2 -крышка захвата; 3 - сварочная проволока; 4 - конусная втулка; 5 - шарики из шарикоподшипника; 6 - прижимная пружина; 7 - прижимная втулка.

На основе всего сказанного выше и при использовании стандартных деталей, исключая механические захваты, изготовлен импульсный подающий механизм. Этот механизм устанавливается на автоматическую сварочную головку ГСП-2 вместо базовой и работает в комплексе с ней.

Для управления импульсного подающего механизма была разработана схема блока управления (рис. 6).

Рис. 6. Схема блока управления:

Яв - шунт; ИП - источник питания; БС - блок согласован™ со сварочной дугой; БУ - блок управления частотой и скважностью подачи импульсов сварочной проволоки; БЭ - блок силовых электромагнитов подающего механизма; МП -механизм подачи проволоки.

Для улучшения горения дуги используется обратная связь по минимальном)' току. Для этого введен блок согласования сварочной дуги с блоком управления, который играет роль узла коррекции. Данный блок отслеживает заданный минимальный ток дугового промежутка и, в зависимости от этого, вносит изменения в работу блока управления.

Расчет зависимости размера капли от скорости подачи проволоки во время импульса.

При расчете переноса электродного металла необходимо определить оптимальные размеры капли. Для этого требуется определить параметры импульсного подающего механизма. Наиболее важным из них является скорость подачи электродной проволоки в конце импульса. Из приведенных выше расчетов и номограмм определяем скорость подачи электродной проволоки в конце импульса в зависимости от напряжения питания и шага проволоки. Затем рассчитываем

критическую скорость капли во время касания ее жидкой сварочной ванны при сварке с короткими замыканиями. После этого определяем размер и минимальную массу капли. Затем, исходя из диаметра проволоки, определяем шаг подачи электродной проволоки:

где к- коэффициент восстановления энергии; Р- давление; Г - область касания; А1-время соприкосновения; и - скорость капли; К - радиус сварочной проволоки..

Исследование процесса зажигания дуги с импульсной подачей сварочной проволоки. При сварке с импульсной подачей сварочной проволоки время зажигания душ до начала установившегося процесса снижается до 100мс, благодаря отсутствию подачи электродной проволоки в момент первого короткого замыкания. Так как в момент первоначального касания электродной проволокой изделия сварочная проволока имеет низкую температуру, то для возбуждения дуги нужны определенные условия. При повторном возбуждении дуги таким условием будет высокая температура электрода и изделия. Для первичного же зажигания используются следующие приемы: а) снижение скорости подачи проволоки в начальный момент до достижения устойчивого горения; б) отведение электрода после касания изделия.

При сварке с импульсной подачей проволока, после касания капли электродного металла с изделием, останавливается. Поэтому быстрее происходит разогрев участка проволоки между контактным наконечником и изделием, что способствует быстрому зажиганию сварочной дуги и началу установившегося процесса (рис. 7,а).

б)

Рис. 7. Осциллограмма зажигания дуги: а - при непрерывной подаче проволоки, б - при импульсной подаче проволоки; ток 1св=180 А, напряжение и=28 В, проволока <1 = 1.2мм.

Для сравнения со сваркой при непрерывной подаче проволоки на рис. 7,6 приведена осциллограмма зажигания дуги на тех же режимах и той же проволокой.

Время зажигания дуги при сварке с импульсной подачей уменьшается вдвое по сравнению с непрерывной скоростью подачи электродной проволоки.

Как видно из диаграмм, процесс зажигания дуги проходит в три этапа. Во время первого этапа происходит начальное образование сварочной ванны, то есть нагрев изделия. Так как тепловой энергии недостаточно, то на втором этапе происходит обрыв дуга и в то же время капли электродного металла, перешедшие на изделие, дают первоначальный разогрев сварочной ванны. Эта тепловая энергия позволяет на третьем этапе перейти к стабильному горению дуги. Но при любых условиях остановка проволоки в момент первоначального касания снижает время перехода от начала процесса к установившемуся горению дуги.

Исследование зависимости частоты коротких замыканий и стабильности процесса сварки от скорости движения проволоки во время импульса. При исследованиях перехода капли электродного металла в сварочную ванну установлено, что для перетекания электродного металла в ванну необходимо, что бы отношение

О <-<2.4, где - приращение энергии; (Ш. - приращение радиуса касания

сЖ

капли со сварочной ванной. Отсюда следует, что для выполнения данного условия, скорость касания каплей сварочной ванны должна быть ограничена.

Для определения оптимальной скорости были проведены исследования, результаты которых отражены на осциллограммах (рис. 8 ).

1.Л

240

(ЛБА, .

: ОЛс

-> >-10 (.с

ммтп/"шп-УУ'ЛМ

ил

02с

1 ; 1 14 :! ■

\ "1 -4. 'ч, лл л > 4 4 л л ,чл Л л V ^4 ч / / 1 V )! •> / V V V V 'У У V ; Ч у ч -у- » '''''

1.С

V = 21ы/с. V" 14м/с.

а) б)

Рнс. 8. Осциллограммы напряжения дуга при различных скоростях движения скорости движения капли. Режимы сварки: 1д=240 А, ид=24 В, 1^=47с , >.=1,5 мм.

Скорость капли прямопропорциональна напряжению тянущего электромагнита, поэтому при расчетах использовалась номограмма, приведенная на рис. 4.

Из представленных осциллограмм видно, что при скорости подачи проволоки во время импульса, равной - 21 м/с (рис.8,а), обрыв капли электродного металла не сопровождается процессом короткого замыкания. То есть, благодаря высокой скорости капли, она обрывается, не достигнув сварочной ванны, при этом наблюдается повышенное разбрызгивание и нестабильность процесса.

С уменьшением скорости подачи проволоки во время импульса до 14м/с число коротких замыканий растет, что уменьшает разбрызгивание и увеличивает

коротких замыканий растет, что уменьшает разбрызгивание и увеличивает стабильность процесса, но все же наблюдаются некоторые срывы процесса. Это указывает на нестабильность сварки. Изменение процесса при уменьшении скорости проволоки отражено на рис. 8, б.

При уменьшении скорости подачи проволоки до 8 м/с, устанавливается стабильный процесс, при котором каждый импульс подачи приводит к короткому замыканию. Разбрызгивание минимально. Известно, что с уменьшением скорости удара капли о жидкую сварочную ванну улучшается переход капли в сварной шов. Этот процесс отражен на осциллограммах, из которых видно временное соответствие импульса подачи проволоки с током короткого замыкания, то есть синхронизация всех параметров непосредственно зависит от скорости подачи проволоки во время импульса. Кроме того, измерения показали, что снизилось разбрызгивание электродной проволоки на 1.5%. ьь

1.с

1'.в

"ЧОс'

и

V= 8м/с.

Рис. 9. Осциллограмма напряжения дуги при оптимальной скорости капли. Режим сварки: 1д=240 А, ид=24 В, с"', X =1,5 мм.

Дальнейшее уменьшение скорости проволоки привело к нарушению стабильности процесса и увеличению разбрызгивания.

Из выше сказанного можно сделать вывод, что одной из причин разбрызгивания при сварке с импульсной подачей сварочной проволоки является выбивание жидкого металла из сварочной ванны или выбрасывание капли электродного металла под действием сил упругой деформации. Процесс происходит более интенсивно, когда скорость капли, приближающейся к жидкой сварочной ванне, равна или превышает критическую скорость удара капли о сварочную ванну.

Как показали эксперименты, для плавного перехода капли требуется получить оптимальную скорость движения проволоки во время импульса (рис. 9), так как только в этом случае происходит плавный переход капли в сварочную ванну. Поэтому скорость капли в момент касания каплей сварочной ванны должна стремится к нулю.

На основе экспериментального материала установлено, что с увеличением угла наклона электродной проволоки к сварочной ванне разбрызгивание возрастает до 2%.

Исследование изменения стабильности процесса сварки в зависимости от времени плавления электродного металла. При сварке с импульсной подачей сварочной проволоки, в отличие от традиционной сварки, большое значение имеет скважность подачи импульсов, то есть соотношение между временем плавления проволоки и временем ее движения к сварочной ванне. От этого будет зависеть размер капли переносимого металла, а также - произойдет ли обрыв сварочной дуги

по окончании паузы. Поэтому этот параметр приобретает одно из первостепенных значений. Во время работы проводилось определение стабильности процесса в зависимости от скважности импульса при неизменном напряжении источника питания, то есть влияния скорости плавления электродной проволоки на частоту подачи импульсов проволоки. Для этого на одних и тех же режимах источника питания менялась скважность импульса. Процесс сварки при изменении этих параметров зафиксирован на осциллограммах (рис. 10).

1.Л А

1.А.

и.в

1.С

а) б)

Рис. 10. Осциллограмма тока и напряжения дуги при импульсной подаче электродной проволоки: а) - скважность равна 2.5; б) - скважность равна 2.

Осциллограммы показывают, что увеличение скважности импульса до 2,5 улучшает стабильность горения дуги.

Как показала практика, увеличение напряжения питания дуги увеличивает скорость плавления проволоки, что отражается на скважности управляющих импульсов.

Исследование влияния импульсной подачи электродной проволоки на механизм формирования сварного шва. Вследствие того, что при сварке с импульсной подачей сварочной проволоки процесс формирования шва происходит с принудительным переносом капель электродного металла, шов имеет мелкочешуйчатую поверхность, так как формирование шва проходит с заданной цикличностью.

Как показали проведенные исследования, наиболее приемлемый шаг подачи сварочной проволоки, в зависимости от ее диаметра, лежит в пределах

Х = (1.0«1.3>1эл.

При таких размерах шага подачи капля электродного металла имеет оптимальный размер, что уменьшает разбрызгивание и улучшает формирование сварного шва.

Исследование теплового воздействия дуги на каплю расплавленного металла при сварке с импульсной подачей сварочной проволоки. Известно, что выгорание легирующих элементов из капель электродного металла происходит под действием тепла сварочной дуги на всем отрезке времени от начала формирования и до перехода в сварочную ванну. Негативными факторами при этом являются: высокая температура сварочной дуги и повышенная окислительная среда углекислого газа. Изменить атмосферу сварочной дуги можно, лишь заменив защитный газ, поэтому сохранить легирующие элементы при сварке в С02 можно, уменьшив тепловое воздействие сварочной дуги, что достигается применением сварки с импульсной

подачей электродной проволоки.

Процесс протекает следующим образом. После перехода капли электродного металла в сварочную ванну и повторного зажигания дуги ее длина начинает увеличиваться, так как после обрыва перемычки начинается интенсивное расплавление электродной проволоки. При импульсной подаче сварочной проволоки в это время скорость подачи равна нулю, что способствует быстрому увеличению длины дуги и, соответственно, уменьшению тока. В период же когда капля достигла своего заданного размера, а ток минимален, подается импульс, что сокращает время движения капли до минимума. Это приводит к контакту капли со сварочной ванной при ограниченном токе, в результате чего тепловая мощность дуги, которая воздействует на каплю, снижается. Поэтому, при сравнении сварки с импульсной подачей со сваркой с непрерывной подачей проволоки, на одних и тех же режимах, уменьшается зона термического влияния, что уменьшает выгорание легирующих элементов и способствует повышению качества наплавленного металла.

Чтобы определить тепловложение в каплю электродного металла при импульсной подаче проволоки и сравнить его с тепловложением в каплю при непрерывной подаче, взяты осциллограммы токов и напряжений при сварке с импульсной и непрерывной подачей сварочной проволоки (рис. 11).

5 > б 50

Рис. 11. Осциллограммы тока и напряжения: слева - при импульсной подаче электродной проволоки; справа - при непрерывной подаче.

Зная значения тока и напряжения в ключевых точках, можно провести сравнительный анализ теплового воздействия тока на каплю электродного металла при сварке с импульсной подачей и при сварке с непрерывной подачей сварочной проволоки. Для расчета тепла вводимого в каплю воспользуемся законом Джоуля -Ленца

С> = 1 -1Ы. (17)

Для расчета тепла, вводимого в каплю, можно использовать несколько методов: 1. Графоаналитический метод, когда в качестве исходных данных берутся дискретные данные осциллограммы и вводятся в уравнение

ш

<5=2>и-(1т-0. 08)

а

Для решения задачи этим методом требуется множество значений тока и

напряжения в зависимости от времени.

2. Аналитический метод. При этом, учитывая погрешности экспериментального оборудования, пилообразную кривую, отражающую сварочный ток во время образования и перехода капли в сварочную ванну, изменения тока и напряжения можно представить как линейные и с большой степенью точности считать отрезками прямой линии. Переломные моменты тока и напряжения синхронизированы во времени. В этом случае энергию, полученную каплей, можно представить, как

Ч

<&)= |1(0-и(0л. (19)

(20)

Представим ток в виде линейной функции

Решив это уравнение на участке от / , до (м, получим значения 6,- и с,-

ь _ • п -г *

Ь{ =-, С^ =1;---(21)

Подставив полученные значения в уравнение (20), находим решение для тока иа этом участке

10)(4)=1.+|1±г±.(4 _ч). (22)

4+1 _ч

Найдем решение для изменения напряжения в тех же координатах, для этого представим напряжение в виде линейной функции

и%)=кГ1 + 1;. (23)

По аналогии с нахождением тока находим значения коэффициентов

(24)

4+1 ~ 4 4

Подставив найденные значения в уравнение (23), получим

= ад

Подставляя исходные данные в уравнения (20), получим количество тепла, получаемого каплей электродного металла за время ее существования с момента образования до перехода в сварочную ванну, то есть за один цикл.

<2(0 = Е * Т • (26)

1=0 ^

На основе полученного уравнения разработана компьютерная программа. Подставляя исходные значения тока и напряжения в моменты изменения линейных участков в программу, получили значения тепловложения в сварочную кашпо при различных способах сварки. Так, при сварке с импульсной подачей сварочной проволоки в каждую каплю электродного металла вкладывается <3 = 179.4 Дж. При тех же значениях сварочного тока и напряжения, но при непрерывной подаче

сварочной проволоки, энергия, получаемая каплей электродного металла 0 = 413.3 Дж, что в 2.3 раза больше.

Исследования химического состава шва, заваренного с непрерывной подачей сварочной проволоки в среде С02 и с импульсной подачей ( 1с. = 200А, исв = 26В, В„р = 1.2мм ), показали, что при сварке с импульсной подачей сварочной проволоки происходят изменения химического состава металла сварного шва, которые отражены в таблице 2.

Таблица 2.

Химический состав металла сварного шва при непрерывной подаче электродной проволоки и импульсной подаче проволоки (в процентах).

Вид сварки С Мп 81 Б Р Сг N1 Си

Непрерывная подача 0.12 0.75 0.38 0.011 0.021 0.05 0.05 0.11

Импульсная подача 0.12 0.68 0.33 0.011 0.026 0.04 0.05 0.07

Данные, приведенные в таблице, подтверждают влияние теплового воздействия дуги на химический состав металла сварного шва.

Исследование стабильности процесса сварки и переноса электродного металла при импульсной подаче сварочной проволоки в зависимости от состояния поверхности свариваемого изделия.

Проводилась сварка и наплавка стальных пластин в состоянии поставки, а также после обработки наждачной шкуркой и шлифовальным камнем. Процесс сварки оставался неизменным, то есть стабильным. Следовательно, стабильность процесса сварки не зависит от качества поверхности металла сварной конструкции.

Исследование процесса разбрызгивания и набрызгивания при сварке с импульсной подачей электродной проволоки при использовании металла в состоянии поставки. Исследование проводилось на образцах в состоянии поставки, сварка производилась проволокой диаметром 1.6мм и 1.2мм на токах 270А и 200А, соответственно. Исследование по разбрызгиванию и испарению электродного металла проводились по методике ГОСТ 25616 - 83. Данные по разбрызгиванию и набрызгаванию сведены в таблицу 3.

Таблица 3

Результаты измерений наплавки и разбрызгивания при сварке с импульсной подачей электродной проволоки.

№ п/п Р- вес проволоки, г Р-вес пластины. Г АР полезное Р - вес брызг на пластине Р - вес брызг на сопле Диаметр электрода, мм

Г % Г % Г %

1 31.39 1620.4 30.4 96.85 0.6 1.9 0.2 0.63 1.2

2 36.27 1650.8 34.4 94.84 1.11 3.06 0.5 1.37

3 42.49 1685.2 40.9 96.26 0.85 2.0 0.21 0.49

4 29.12 1602.83 28.4 97.52 0.52 1.78 0.12 0.41 1.6

5 35.67 1631.23 34.91 97.86 0.51 1.43 0.34 0.95

6 34.01 1666.14 32.78 96.38 0.87 2.56 0.37 1.08

Определение коэффициентов: наплавки, расплавления и потерь при сварке с импульсной подачей электродной проволоки. Производительность дуговой сварки определяется количеством наплавляемого металла в единицу времени. Коэффициенты расплавления, наплавки и потерь являются основными технико-экономическими показателями, характеризующими производительность дуговой сварки. Расчет коэффициентов производился по формулам:

<1р — - , (27)

^св^св

где: dp-коэффициент расплавления; ¿¡р-количество расплавленного металла; 1св-

сварочный ток; tCB - время сварки.

Так как не весь расплавленный металл переходит в сварной шов, то для определения используемого металл вводится коэффициент наплавки

, (28)

^св^св

где; - количество наплавленного металла.

Процент потерь электродного металла на разбрызгивание и угар определяется по зависимости

В среднем коэффициент наплавки для проволоки диаметром 1.2мм при

Г

I = 200А; U = 26В составляет Т)н = 13.278-, а коэффициент потерь

А-час

Т1П =3.74%.

То же для проволоки диаметром 1.6мм при I = 270А; U = 24В составляет

Л„ =12.781—^—;г|п =2.4%. А-час

Исследование механических свойств сварных соединении. Сварные образцы были подвергнуты механическим испытаниям в Центральных заводских лабораториях ОАО «Юргинский машзавод». Результаты испытаний образцов из стали СтЗ, сваренных автоматической сваркой с импульсной подачей сварочной проволоки в С02 при использовании электродной проволоки св08Г2С сведены в таблицу 4. Режимы сварки для проволоки диаметром 1.2мм: I = 200А, U = 26В. Для проволоки диаметром 1.6мм: I = 270А, U = 24В. Образцы сварены в нижнем пространственном положении.

Результаты макроанализа показали, что макроструктура сварного шва соответствует требованиям СТП-406-0307-83, трещин в шве и околошовной зоне, непроваров, пор не обнаружено.

Таблица 4

Результаты механических испытаний образцов, сваренных при импульсной подаче электродной проволоки.

Диаметр проволоки, мм Толщина пластин, мм Рентген Предел прочности, МПа Угол загиба, град

1.6 5 Дефектов не обнаружено 494 180

8 510

1.2 5 556

8 491

Как видно из таблицы 4, результаты испытаний подтверждают высокие механические свойства сварных соединений.

Экономическая эффективность применения импульсного подающего механизма при сварке в СО2. Экономическая эффективность применения данного механизма импульсной подачи сварочной проволоки состоит из:

1) разности в стоимости между ним и подающим механизмом, использующимся в составе автоматической головки ГСП - 2;

2) трудоемкости по зачистки брызг после сварки;

3) разности в стоимости потерь на разбрызгивание электродной проволоки;

Снижение разбрызгивания повысило производительность труда.

Все вместе взятое дало экономический эффект в размере 15128 руб. в год на один сварочный пост по ценам 2000г.

Получен также социальный эффект - снижение заболеваемости рабочих виброболезнями, так как уменьшилось количество трудноудалимых брызг расплавленного металла на поверхности свариваемого изделия

Основные результаты и выводы.

1. Проведено аналитическое обобщение задачи переноса металла при сварке в СОг с импульсной подачей сварочной проволоки, разработано математическое описание перемещения центра масс капли в зависимости от скорости движения проволоки во время импульса. Определено тепловложение дуги в каплю электродного металла.

2. Разработана методика расчета механизмов импульсной подачи сварочной проволоки. По данной методике проведены расчеты базовых размеров подающих механизмов, расхождения между расчетными и практическими данными находятся в пределах 20%.

3. По результатам исследований разработаны: подающий механизм с импульсной подачей сварочной проволоки, защищенный 7 патентами Российской Федерации, электрическая схема управления механизмом импульсной подачи сварочной проволоки, которая корректирует время подачи импульса проволоки в зависимости от минимального тока сварочной дуги. Использование минимального тока в качестве обратной связи позволяет отказаться от перенастройки режима подачи проволоки при изменении напряжения питания сварочной дуги.

4. Разработана компьютерная программа, которая позволяет обрабатывать экспериментальные данные и на их основе строить номограммы для определения

тяговых и скоростных характеристик механизма импульсной подачи сварочной проволоки, компьютерная программа по определению тепловложения дуги в каплю электродного металла.

5. Установлено, что при использовании механизма импульсной подачи сварочной проволоки снижается разбрызгивание электродного металла, улучшаются механические характеристики и химический состав сварного шва, улучшается формирование сварного шва в различных пространственных положениях, увеличивается ресурс работы сварочных горелок и снижается трудоемкость изготовления сварных конструкций.

6. Разработана техническая документация по изготовлению механизма импульсной подачи сварочной проволоки. Результаты работы внедрены на ОАО «Юргинский машиностроительный завод», что позволило получить суммарный экономический эффект на один сварочный пост в сумме 15128 руб. в год (в ценах 2000г.).

Основные публикации по теме диссертации:

1. 1. Брунов О.Г., Федько В.Т., Слистин А.П. Механизмы импульсной подачи сварочной проволоки //Технология металлов. 1999. №11. С.7-10.

2. Брунов О.Г., Федько В.Т., Слистин А.П. Устройство для подачи сварочной проволоки // Сварочное производство. 2000. №4. С.26-27.

3. Федько В.Т., Брунов О.Г. Управление процессом сварки при импульсной подачи

электродной проволоки // Технология металлов. 2000. №8. С.27-30.

4. Брунов О.Г., Федько В.Т., Слистин А.П. Расчет механизма импульсной подачи

проволоки для сварки // Сварочное производство. 2000. №10. С.5-7.

5. Брунов О.Г., Федько В.Т. Импульсная сварка с регулируемой скоростью перехода

капли //Международная научно-техническая конференция. Новые материалы и технологии на рубеже веков. Пенза. 2000. С.123-125.

6. Брунов О.Г., Федько В.Т. Уменьшение разбрызгивания при импульсной подаче сварочной проволоки // XIII научно-практическая конференция, посвященная 100-летию начала учебных занятий в ТПУ. Сборник трудов. Юрга, 2000. С.143-144.

7. Брунов О.Г., Федько В.Т. Механизмы импульсной подачи сварочной проволоки // Современные техника и технологии СТТ-2000. Труды VI международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Томск: изд. ТПУ, 2000 г. С. 217-218.

8. Патент № 2090325. Механизм импульсной подачи сварочной проволоки. Родионов Ю.А., Брунов О.Г. и Лысенко А.Ф. - 1993 г.

9. Патент № 2104134. Механизм импульсной подачи сварочной проволоки. Федько В.Т., Брунов О.Г. и Лысенко А.Ф. - 1995 г.

10. Патент № 2118240. Устройство для подачи сварочной проволоки. Брунов О.Г., Федько В.Т. и Князьков А.Ф. - 1996 г.

11. Патент № 2140344. Инверторный источник питания для электродуговой сварки. Князьков А.Ф., Брунов О.Г. и Князьков С.А. - 1997 г.

12.Патент№ 2151035. Сварочная горелка. Брунов О.Г., Федько В.Т. - 1997 г.

13.Патент №2136463. Механизм импульсной подачи сварочной проволоки. Брунов О.Г., Федько В.Т., Князьков А.Ф. и Слистин А.П. - 1998 г.

14.Патент № 215460. Механизм импульсной подачи сварочной проволоки. Брунои О.Г., Федько В .Т. и Васильев В.И. - 2000 г.

15.Полезная модель № 12064. Устройство наплавки втулок. Бубенщиков Ю.М., Федько В .Т., Лысенко А.Ф., Врунов О.Г. - 1999 г.

16. Полезная модель № 12067. Устройство для диффузионной сварки в вакууме. Федько В.Т., Бубенщиков Ю.М., Томас К.И., Лысенко А.Ф., Хевзюк Н.Д., Брунов О.Г., Чернов B.C. - 1997 г.

17. Полезная модель № 12065. Устройство для наплавки тел вращения по наружному диаметру. Бубенщиков Ю.М., Федько В.Т., Лысенко А.Ф., Брунов О.Г. - 1999 г.

Подписано к печати 20.11.2000. Формат 60x90/16. Бумага офсетная №1. Печать RISO. Усл.печ.л. 1.4. Уч.-изд. 1.24. Тираж 80 экз. Заказ № 208. ИПФ ТПУ. Лицензия ЛТ №1 от 18.07.94. Типография ТПУ. 634034, Томск, пр.Ленина, 30.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Сварка в углекислом газе, ее преимущества и недостатки.

1.1. Сварка в углекислом газе, основные направления развития, преимущества и недостатки.

1.2.Разбрызгивание при сварке в С02 и способы его снижения.

1.3. Анализ подающих механизмов, применяемых при сварке в защитных газах.

1.4. Цель и задачи исследования.

Глава 2. Исследование механизма переноса электродного металла при импульсной подаче сварочной проволоки.

2.1. Методика расчета основных параметров механизмов импульсной подачи сварочной проволоки.

2.2. Проектирование и разработка импульсного подающего механизма с заданным алгоритмом движения проволоки.

2.3.Разработка электрической схемы управления импульсным подающим механизмом.

2.4. Исследование сил, действующих на каплю при переносе в сварочную ванну при сварке с импульсной подачей сварочной проволоки.

Выводы.

Глава 3 Исследование процесса сварки в С02 с импульсной подачей сварочной проволоки.

3.1. Исследование процесса зажигания дуги при импульсной подаче сварочной проволоки.

3.2. Исследование стабильности процесса сварки в зависимости от скорости движения проволоки во время импульса.

3.3. Исследование изменения стабильности процесса сварки в зависимости от времени плавления электродного металла.

3.4. Исследование влияния импульсной подачи электродной проволоки на механизм формирование сварного шва.

3.5. Исследование стабильности процесса сварки и переноса электродного металла при импульсной подаче сварочной проволоки в зависимости от поверхности свариваемого изделия и от состояния контактного наконечника.

Выводы.

Глава 4. Практическая реализация результатов исследований.

4.1. Разработка конструкции нового механизма импульсной подачи сварочной проволоки.

4.2. Методика определения технологических параметров импульсного подающего механизма.

4.3. Определение коэффициентов наплавки, расплавления и потерь при сварке с импульсной подачей электродной проволоки.

4.4. Исследование механических свойств сварных соединений и химический состав сварного шва в соответствии с ГОСТ 6996-66.

4.5. Экономическая эффективность применения импульсного подающего механизма при сварке в С02.

4.6. Внедрение разработок и предложений диссертационной работы в производство.

Выводы.

Общие результаты и выводы.

Сварка стальных изделий играет ведущую роль в машиностроительной промышленности. А наибольшая доля затрат при сварке приходится на сварочные материалы и заработную плату. Поэтому для повышения экономичности при проведении сварочных работ необходимо снижать расходы по этим статьям. Наиболее существенным недостатком сварки в С02 является повышенное разбрызгивание электродного металла. Оно ведет к увеличению расхода электродной проволоки и углекислого газа, снижает производительность труда, уменьшает ресурс работы оборудования и требует дополнительных затрат на зачистку сварных конструкций. Поэтому снижение разбрызгивания и как следствие набрызгивания - это наиболее острая проблема, решение которой снизит себестоимость сварки в углекислом газе. Оно не только повысит экономическую эффективность сварки, но и снизит риск заболеваемости рабочих, занятых на зачистке изделий от брызг металла, виброболезнью.

Мерам борьбы с этим недостатком посвящены работы многих авторов, таких как, Б.Е. Патон, А.Г. Потапьевский, И.И. Заруба, Н.М. Воропай, В.Н. Бучинский, В.А. Лебедев, А.Ф. Князьков, Ю.Н. Сараев, В.Т. Федько и др.

В этом направлении ведутся работы в двух направлениях: по снижению разбрызгивания и уменьшения набрызгивания. С набрызгиванием ведется борьба с помощью нанесения на околошовную зону различных покрытий и эмульсий, снижающих количество брызг, привариваемых к металлу. С разбрызгиванием ведутся работы по выбору оптимальных режимов сварки в С02, при которых разбрызгивание минимальное; по разработке сварочных материалов, стабилизирующих горение дуги и влияющих на перенос электродного металла; по использованию смесей газов, а так же по созданию систем, обеспечивающих управление переносом электродного металла.

Работы по управлению переносом капли электродного металла ведутся в двух направлениях.

Первое - это программирование перехода капли при помощи модуляции сварочного тока. Этот способ основан на отслеживании этапов образования капли электродного металла и в зависимости от степени ее развития происходит изменение сварочного тока. Это изменение ведется таким образом, чтобы создавать наиболее благоприятные условия для образования и переноса капли электродного металла. Вследствие этого, при данном процессе происходит управление временем этих этапов.

Второе - это механическое программирование перехода капли в сварочную ванну при помощи импульсной подачи сварочной проволоки. Этот способ так же требует отслеживания этапов развития сварочной капли. В процессе роста капли происходит естественное изменение сварочного тока, но процесс идет в других условиях, чем при непрерывной подаче проволоки с модуляцией тока. Поэтому исследование этого процесса является актуальной задачей как в теоретическом, так и в практическом плане.

Целью работы является; на основе теоретических и экспериментальных исследований разработать технологию сварки в углекислом газе с импульсной подачей сварочной проволоки. Для достижения этой цели необходимо:

1. исследовать механизм переноса электродного металла при импульсной подаче сварочной проволоки при сварке в СО2;

2. разработать методику определения основных параметров механизма импульсной подачи сварочной проволоки;

3. разработать конструкцию механизма импульсной подачи сварочной проволоки;

4. разработать электрическую схему управления механизма импульсной подачи сварочной проволоки;

5. исследовать скорость движения капли в зависимости от режимов сварки;

6. определить технико-экономические показатели от внедрения в производство механизма импульсной подачи сварочной проволоки при сварке в С02.

Степень новизны работы заключается в следующем:

- Создана компьютерная программа, в которой экспериментальные данные по подающему механизму обрабатываются в автоматическом режиме, и выдается результат в виде номограмм, позволяющих определить его тяговые и скоростные характеристики.

- Предложена методика расчета габаритных параметров механизма импульсной подачи сварочной проволоки.

- Впервые получены математические уравнения тепловложения сварочной дуги в каплю электродного металла при сварке с импульсной подачей сварочной проволоки. Разработана компьютерная программа, которая на основании данных осциллограмм позволяет получить результаты теплового воздействия дуги на каплю электродного металла.

- По полученным в результате исследований данным спроектирован и запатентован механизм импульсной подачи сварочной проволоки.

- Разработана электрическая схема управления механизмом импульсной подачи сварочной проволоки, которая корректирует время подачи импульса проволоки в зависимости от минимального тока сварочной дуги. Использование минимального тока в качестве сигнала обратной связи позволяет отказаться от перенастройки режима подачи проволоки при изменении напряжения питания сварочной дуги.

Работа состоит из четырех глав.

В первой главе проведен анализ недостатков сварки в среде С02 и мер борьбы с ними.

Проведен анализ существующих механизмов подачи сварочной проволоки.

Подобран прототип импульсного механизма, на основе которого можно разработать механизм импульсной подачи сварочной проволоки.

Сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе. Проведен расчет сил, действующих на каплю электродного металла при сварке в углекислом газе. На основании анализа этих сил предложена методика расчета электромагнитных механизмов импульсной подачи сварочной проволоки.

По полученной методике рассчитан импульсный подающий механизм с заданными техническими характеристиками. Сконструирован более технологичный механический захват.

Приведены в виде номограмм результаты созданной компьютерной программы по определению тяговых усилий импульсного подающего механизма и скорости движения электродной проволоки во время импульса.

Разработана электрическая схема управления механизмом импульсной подачи сварочной проволоки, отвечающая технологическим требованиям сварки в СО2 с импульсной подачей сварочной проволоки. Найдены исходные параметры для автоматической настойки режима.

Изложены результаты теоретических исследований переноса капли электродного металла при импульсной подаче сварочной проволоки

В третьей главе приведены сравнительные осциллограммы тока и напряжения при сварке в С02 с импульсной и непрерывной подачей проволоки зажигания дуги, зависимости горения дуги от скорости движения проволоки во время импульса и зависимости стабильности переноса электродного металл от скважности управляющих импульсов.

Получено математическое описание и компьютерная программа по вложению тепла дуги в каплю электродного металла.

Приведены результаты исследований образцов, сваренных в С02 с импульсной подачей проволоки.

В четвертой главе проведены обоснования разработки конструкции нового механизма импульсной подачи сварочной проволоки.

Представлены результаты использования механизма импульсной подачи проволоки при сварке в С02. Анализируются данные, полученные при исследовании процесса сварки с импульсной подачей проволоки. 8

Приведен расчет коэффициентов расплавления, наплавки и потерь при сварке с импульсной подачей сварочной проволоки, результаты механических испытаний сварных образцов.

Проведен анализ экономической эффективности от внедрения сварки с импульсной подачей электродной проволоки на ОАО «Юргинский машзавод».

Основные результаты и выводы:

1. Проведено аналитическое обобщение задачи переноса металла при сварке в СО2 с импульсной подачей сварочной проволоки, разработано математическое описание перемещения центра масс капли в зависимости от скорости движения проволоки во время импульса. Определено тепловложение дуги в каплю электродного металла.

2. Разработана методика расчета механизмов импульсной подачи сварочной проволоки. По данной методике проведены расчеты базовых размеров подающих механизмов, расхождения между расчетными и практическими данными находятся в пределах 20%.

3. По результатам исследований разработаны: подающий механизм с импульсной подачей сварочной проволоки, защищенный 7 патентами Российской Федерации, электрическая схема управления механизмом импульсной подачи сварочной проволоки, которая корректирует время подачи импульса проволоки в зависимости от минимального тока сварочной дуги. Использование минимального тока в качестве обратной связи позволяет отказаться от перенастройки режима подачи проволоки при изменении напряжения питания сварочной дуги.

4. Разработана компьютерная программа, которая позволяет обрабатывать экспериментальные данные и на их основе строить номограммы для определения тяговых и скоростных характеристик механизма импульсной подачи сварочной проволоки, компьютерная программа по определению тепловложения дуги в каплю электродного металла.

108

5. Установлено, что при использовании механизма импульсной подачи сварочной проволоки снижается разбрызгивание электродного металла, улучшаются механические характеристики и химический состав сварного шва, улучшается формирование сварного шва в различных пространственных положениях, увеличивается ресурс работы сварочных горелок и снижается трудоемкость изготовления сварных конструкций. Разработана техническая документация по изготовлению механизма импульсной подачи сварочной проволоки. Результаты работы внедрены на ОАО «Юргинский машиностроительный завод», что позволило получить суммарный экономический эффект на один сварочный пост в сумме 15128 руб. в год (в ценах 2000г.).

1. Акулов А.И., Спицин В.В. О кинетике образования и переноса капли электродного металла при сварке в С02 // Сварочное производство. 1968. №12. С. 4-6.

2. Белоусов А.Н., Полосков С.И., Кавешников С.П. и др. Долговечность захватов механизмов импульсной подачи сварочной проволоки // Сварочное производство. 1984. №4. С. 68 69.

3. Бельфор М.Г., Патон В.Е. Оборудование для дуговой и шлаковой сварки и наплавки. М.: Высшая школа, 1974. 274с.

4. Вернадский В.Н., Журавков В.В. Сварочная наука и техника в Японии // Автоматическая сварка. 1982. № 2. С. 39 47.

5. Брунов О.Г., Федько В.Т., Слистин А.П. Механизмы импульсной подачи сварочной проволоки // Технология металлов. 1999. №11. С.7 10.

6. Брунов О.Г., Федько В.Т., Слистин А.П. Устройство для подачи сварочной проволоки // Сварочное производство. 2000. №4. С.26 27.

7. Брунов О.Г., Федько В.Т. Импульсная сварка с регулируемой скоростью перехода капли // Международная научно-техническая конференция. Новые материалы и технологии на рубеже веков. Пенза: 2000. С.123 125.

8. Брунов О.Г., Федько В.Т., Слистин А.П. Расчет механизма импульсной подачи проволоки для сварки // Сварочное производство. 2000. №10. С. 5- 7.

9. Бучинский В.Н. Импульсно-дуговая сварка с замыканиями разрядного промежутка // Автоматическая сварка. 1980. №12. С. 64 66.

10. Бучинский В.Н., Бенидзе З.Д., Котон A.B. Опыт эксплуатации полуавтомата с электромагнитным механизмом подачи проволоки // Автоматическая сварка. 1989. №11. С. 73-74.

11. П.Воропай Н.М., Колисниченко А.Ф. Моделирование формы капли электродного металла при сварке в защитных газах // Автоматическая сварка. 1979. №9. С. 27 32.

12. Варопай Н.М. и др. Электромагнитные механизмы импульсной подачи сварочной проволоки // Автоматическая сварка. 1980. № 1. С. 46 49.

13. Воропай Н.М. Бенидзе З.Д. Бучинский В.Н. Особенности процесса сварки в СОг с импульсной подачей электродной проволоки // Автоматическая сварка. 1989. №2. С. 23 26, 36.

14. М.Воропай Н.М. Принципы построения устройств для импульсной подачи сварочной проволоки // Автоматическая сварка. 1998. №8. С. 19 25.

15. Воропай Н.М. Параметры режимов и технологические возможности дуговой сварки с импульсной подачей электродной проволоки // Автоматическая сварка. 1966. №10. С. 3-9.

16. Воропай Н.М., Савельев О.Н., Семергеев С.С. Электромагнитные механизмы импульсной подачи электродной проволоки //Автоматическая сварка. 1980. №1. С. 46-49.

17. П.Воропай Н.М., Лаврищев В.Я. Условия переноса электродного металла при сварке в углекислом газе // Автоматическая сварка. 1976. №5. С. 8 11.

18. Головка ВГ-8М-УПИ для высокопроизводительной вибродуговой наплавки ГОСИНТИ № 5-67-831/79 М.: Машиностроение, 1967. 50с.

19. Дмитриенко В.П., Потапьевский А.Г. Требования к устройствам для импульсной подачи проволоки с механическим управлением переносом электродного металла// Судостроение. 1982. №10. С. 42-43.

20. Дубовецкий C.B., Сергацкий Г.И., Касаткин О.Г. Оптимизация режима сварки в СО2 // Автоматическая сварка. 1980. №12. С.30 34.

21. Дудко Д.А., Лебедев В.А., Мошкин В.Ф., Пичак В.Г. Устойчивость процессов дуговой сварки и наплавки с импульсной подачей электродной проволоки // Сварочное производство. 2000. №1. С. 12 15.

22. Ерохин A.A. Основы сварки плавлением. М.: Машиностроение, 1973. 448с.

23. Заруба И.И. Электрический взрыв как причина разбрызгивания металла //

24. Автоматическая сварка. 1970. №3. С. 14 18.

25. Кавешников С.П., Белоусов А.Н., Павлов В.В. и др. Безредукторные механизмы импульсной подачи сварочной проволоки // Сварочное производство. 1984. №2. С. 32 34.

26. Квасов Ф.В. Особенности механизированной сварки с управляемым переносом электродного металла // Сварочное производство. 1999. №8. С.27-31.

27. Карпенко Б.К. Шаговые электродвигатели. Киев: Техшка, 1972. 250с.

28. Керн Г.Б. Основные механизированные способы дуговой сварки, применяющиеся в США // Автоматическая сварка. 1980. № 3. С. 42- 45.

29. Коринец И.Ф. Математическая модель плавления электродной проволоки при дуговой сварке // Автоматическая сварка. 1995. №10. С.39 43.

30. Кочановский Н.Я. Новые автоматические устройства для электрической дуговой сварки. Л.: Госэнергоиздат, 1945. 32с.

31. Красношапка В.В., Кузнецов В. Д., Матящ В.И. Энергетические характеристики привода импульсной подачи присадочной проволоки // Автоматическая сварка. 1993. №12. С. 49 50.

32. Лебедев А.В. Исследование управляемого переноса электродного металла при сварке в углекислом газе // Автоматическая сварка. 1991. №3. С.33 37.

33. Лебедев В.А., Никитенко В.П. Перспективные направления в конструировании механизмов подачи электродной проволоки (Обзор) // Автоматическая сварка. 1983. №7. С. 61 69.

34. Лебедев В.А. Регулирование скорости и шага импульсной подачи электродной проволоки в механизмах на основе квазиволнового преобразователя // Автоматическая сварка. 1998. №8. С.34 37.

35. Лебедев В.А. Координированное управление режимами работы сварочного полуавтомата // Автоматическая сварка. 1990. №12. С.56 58.

36. Лебедев В.А. Определение силовых параметров приводных электродвигателей в системах с импульсной подачей электродной проволоки // Автоматическая сварка. 1997. №10. С. 50 55.

37. Лебедев В.А., Никитенко В.П. Захваты для импульсной подачи электродной проволоки // Автоматическая сварка. 1984. №10. С.52 58.

38. Лебедев В.А., Пичак В.Г. Механизированная дуговая сварка в С02 с регулируемой импульсной подачей электродной проволокой // Сварочное производство. 1998. №5. С.30 33.

39. Лебедев В.К., Мошкин В.Ф., Пичак В.Г. Новые механизмы для импульсной подачи электродной проволоки // Автоматическая сварка. 1996. №5. С. 39 -44.

40. Лебедев A.B. Условия переноса металла в сварочную ванну при коротких замыканиях дугового промежутка. Киев: 1990. 24с.

41. Лебедев A.B. Условия образования контакта между каплей и сварочной ванной при переносе металла с короткими замыканиями дугового промежутка. Киев: 1990. 10с.

42. Лесков Г.И. Электрическая сварочная дуга. М.: Машиностроение, 1970. 335с.

43. Любчик МА. Силовые электромагниты аппаратов и устройств автоматики постоянного тока, ivl.: Энергия, 1968. 151с.

44. Макаренко В. Д., Шатило С.П. Расчет кинетических характеристик электродных капель при их переходе через дуговой промежуток в процессе сварки покрытыми электродами // Сварочное производство. 1999. №12. С.6 -10.

45. Меркулов Б.А. способы модулирования сварочного тока периодической подачей электродной проволоки // Сварочное производство. 1985. №3. С.4 -6.

46. Мозок В.М. Совершенствование технологии сварки и наплавки плавящимся электродом с применением механического регулятора сварочного тока // Автоматическая сварка. 1996. №2. С. 57- 58.

47. Мудров В.П., Кушко В.Л. Методы обработки измерений. М.: Советское радио, 1976. 191с.

48. Найденов A.M. О механическом управлении переносом электродного металла // Автоматическая сварка. 1969. №12. С.31-34.

49. Никитин H.H. Курс теоретической механики. М.: Высшая школа, 1990. 607с.

50. Патон Б.Е., Лебедев A.B. Управление плавлением и переносом электродного металла при сварке в углекислом газе // Автоматическая сварка. 1988. №11. С. 1 -5.

51. Патон Б.Е., Шейко П.П. Управление переносом электродного металла при дуговой сварке плавящимся электродом // Автоматическая сварка. 1965. №5. С. 12-18.

52. Патон Б.Е., Воропай Н.М., Бучинский В.Н. и др. Управление процессом дуговой сварки путем программирования скорости подачи электродной проволоки // Автоматическая сварка. 1977. №1. С. 1 5.

53. Патон Б.Е., Мошкин В.Ф., Лебедев В.А., Пичак В.Г. Направления развития и совершенствования высокоэффективных систем оборудования для дуговых механизированных способов сварки, наплавки и резки // Сварочное производство. 1999. №11. С. 30-35.

54. Патон Б.Е. Проблема сварки на рубеже веков // Сварка и родственные технологии в 21 век. Киев, 1998. С.5 - 12.

55. Патон Б.Е., Мошкин В.Ф., Лебедев В.А., Пичак В.Г. Направления развития и совершенствования высокоэффективных систем оборудования для дуговых механизированных способов сварки, наплавки и резки // Сварочное производство. 1999. №11. С. 30 35.

56. Пацкевич И.Р. Исследование и применение вибродуговой наплавки. М.: Машиностроение, 1964. 58с.

57. Петров A.B. Перенос металла в дуге при сварке плавящимся электродом в среде защитных газов // Автоматическая сварка. 1955. №2. С. 28 29.

58. Помазка Г.У. Применение сварки в смесях газов в ФРГ в 1979г. // Автоматическая сварка. 1980. № 6. С. 44 48.

59. Попков A.M., Федько В.Т., Ковалев Г.Д. Влияние состояния поверхности свариваемого изделия на набрызгивание и потери электродного металла при сварке в углекислом газе // Сварочное производство. 1974. №8. С. 26 27.

60. Потапьевский А.Г., Мечев Н.В., Лаврищев В.Я., Костенюк Н.И. Перенос электродного металла при сварке в углекислом газе // Автоматическая сварка. 1971. №6. С. 1-4.

61. Потапьевский А.Г. Виды разбрызгивания металла при сварке в углекислом газе // Автоматическая сварка. 1974. №5. С. 10 12.

62. Патапьевский А.Г. Сварка в защитных газах плавящимся электродом. М.: Машиностроение, 1974. 240с.

63. Ройтенберг С.Ш. Оборудование для сварки и монтажа тепловых электростанций. М.: Энергия, 1975, 126с.

64. Сараев Ю.Н. Управление переносом электродного металла при дуговой сварке с короткими замыканиями дугового промежутка // Автоматическая сварка. 1988. №12. С. 16-23.

65. Сараев Ю.Н. Импульсные технологические процессы сварки и наплавки. Новосибирск.: ВО «Наука», 1994. 107с.

66. Сапожков С.Б. Исследование взаимодействия брызг расплавленного металла с поверхностью свариваемого изделия и разработка средств снижения набрызгивания при сварке в С02. Дис. на соиск. . канд. техн. наук. Юрга.: 1999. 136 с.

67. Светников Б.Г., Лебедев В.А., Годлевский Е.Г. Нелинеейная импульсная модель процесса сварки с короткими замыканиями // Автоматическая сварка. 1985. №6. С. 18-21.

68. Сварка в СССР. Том 1. Развитие сварочной техники и науке о сварке. Технологические процессы, сварочные материалы и оборудование. М.: Наука, 1981. 534с.

69. Спиридонов A.A. и др. Новое оборудование для автоматической вибродуговой наплавки. Свердловск: Машгиз, 1961. 128с.

70. Тарасов Н.М. Капустин С.С. Применение импульсного высокочастотного электромагнитного поля для дозированного переноса капель электродного металла //Автоматическая сварка. 1982. № 8. С. 10 12.

71. Теория сварочных процессов. Под редакцией Фролова B.B. М.: Высшая школа, 1988. 559с.

72. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением. Под редакцией академика Б.Е. Патона. М.: «Машиностроение», 1974. 768с.

73. Чвертко А.И. и др. Направление разработок механизмов подачи электродной проволоки в современных аппаратах для дуговой сварки // Автоматическая сварка». 1975. № 10. С. 56 60.

74. Шатило С.П. Модель переноса электродного металла при ручной дуговой сварке // Сварочное производство. 1999. №7. С.З 5.

75. Федько В.Т. Теория, технология и средства снижения набрызгивания и трудоемкости при сварке в углекислом газе. Томск: Издательство ТПУ, 1998.432 с.

76. Федько В.Т. Теоретические основы технологии и средств снижения набрызгивания и уменьшение трудоемкости сварки в углекислом газе: Дне. насоиск. . доктора техн. наук. Новосибирск: 1998. 235 с.

77. Федько В. Т. Электрическая сварочная дуга и перенос электродного металла при сварке. Томск, 1992. 60 с.

78. Федько В.Т., Брунов О.Г. Управление процессом сварки при импульсной подачи электродной проволоки // Технология металлов. 2000. №8. С. 27 30.

79. Федько В.Т. Методические указания для лабораторных работ по курсу „Технология и оборудование сварки плавлением и термической резки". Томск, 1993. 23с.

80. Хейфиц A.JI. Сравнительная оценка некоторых способов уменьшения разбрызгивания металла при сварке в СОг // Автоматическая сварка. 1986. №6. С. 58 60.

81. Beal R/ Mechanikal elektrode oscillation in drip transfer. // Welding Metal Construktion and Brit. Weld. J. 1969. 1. N 4. P. 174 - 178.

82. Rehfeldt D. Ein Betrag zur Steuerung des Lichtlogens und des Materaluberge bei Elektroschweiß verfahren. Fortschitt - Berichte der VDI - Zaitschriftan.

83. Düsseldorf; VDÏ Verlag. 1977. R^ihn Г N'\ 34. 177s.

84. Авторское свидетельство СССР № 1088898, кл. В23К9/12, опубликованное 04.02.83 г. в Официальном бюллетене Госкомизобретений № 16.

85. Авторское свидетельство СССР № 1101335, кл. В23К9/12, опубликованный 07.07.84 г. в Официальном бюллетене Госкомизобретений СССР № 25.

86. Авторское свидетельство СССР № 1119800, кл. В23К9/10 опубликованное2310.84 г. в Официальном бюллетене Госкомизобретений № 39.

87. Авторское свидетельство СССР № 1186425, кл. В23К9/12, опубликованное2310.85 г. в Официальном бюллетене Госкомизобретений № 39.

88. Авторское свидетельство СССР № 1337215, кл. В23К9/12, опубликованное1509.87 г. в Официальном бюллетене Госкомизобретений № 34.

89. Авторское свидетельство СССР № 1388224, кл. В23К9/12, опубликованное1504.88 г. в Официальном бюллетене Госкомизобретений № 14.

90. Авторское свидетельство СССР № 1426721, кл. В23К9/12, опубликованное3009.88 г. в Официальном бюллетене Госкомизобретений СССР № 36.

91. Авторское свидетельство СССР № 1507547, кл. В23К9/12, опубликованное1509.89 г. в Официальном бюллетене Госкомизобретений СССР № 34.

92. Авторское свидетельство СССР № 1540979, кл. В23К9/12, опубликованное0702.90 г. в Официальном бюллетене Госкомизобретений № 5.

93. Авторское свидетельство СССР № 1542732, кл. В23К9/12, опубликованное 15.02.90 г. в Официальном бюллетене Госкомизобретений СССР № 6.

94. Авторское свидетельство СССР № 1590263, кл. В23К9/12, опубликованное 07.09.90 г. в Официальном бюллетене Госкомизобретений № 33.

95. Авторское свидетельство СССР № 1613266, кл. В23К9/12, опубликованное 15.12.90 г. в Официальном бюллетене Госкомизобретений № 46.

96. Авторское свидетельство СССР № 175575, кл. В23К9/30, опубликованное в 1965 г. в Официальном бюллетене Госкомизобретений № 20.

97. Патент Великобритании № 1320356, кл. В23К9/12, опубликованный в 1970 г. в Официальном бюллетене Патентного Ведомства Великобритании № 11.

98. Патент РФ № 2090325, кл. В23К9/12, зарегистрирован 20.09.97 в Государственном реестре изобретений РФ.

99. Патент РФ № 2104134, кл. В23К9/12, опубликованный 10.02.98 г. Официальном бюллетене Роспатента № 4.

100. Патент РФ № 2154560, кл. В23К9/12, зарегистрирован 20.08.2000 г. Государственном реестре изобретений РФ.

101. Патент РФ № 2118240, кл. В23К9/12, зарегистрирован 27.08.98 г. Государственном реестре изобретений РФ.

102. Патент РФ № 2136463, кл. В23К9/12, опубликованный 10.09.99 г. Официальном бюллетене Роспатента № 25.

103. Патент РФ № 2104134, кл. В23К9/12, опубликованный 10.02.98 г. Официальном бюллетене Роспатента № 4.

104. Патент РФ № 2140344, кл. В23К9/16, зарегистрирован 27.10.99 Государственном реестре изобретений

105. Патент РФ № 2151035, кл. В23К9/16, зарегистрирован 20.06.2000г. Государственном реестре изобретений РФ.

106. Патент США № 3382398, кл. 314-69, опубликованный в 1966 г. Официальном бюллетене Патентного Ведомства США № 6.

107. Патент США № 3143633, кл. 219-130, опубликованный в 1960 г. Официальном бюллетене Патентного Ведомства США № 8.

108. Патент США № 4650959, кл. В23К9/12, опубликованный в 1987 г. Официальном бюллетене Патентного Ведомства США №11.

109. Патент Швеции № 204040, кл. 211130/12, опубликованный в 1965 г. Официальном бюллетене Патентного Ведомства Швеции № 2.

110. Патент ФРГ № 1764305, кл. В23К9/12, опубликованный в 1978 г. Официальном бюллетене Патентного Ведомства ФРГ № 3.118