автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Повышение эффективности наплавки бронзы на сталь открытой дугой

Южно-Уральский государственный университет

На правах рукописи

Архипова Елена Валериановна

Повышение эффективности наплавки бронзы на сталь открытой дугой

Специальность05.03.06. - «Технология и машины сварочного производства»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Челябинск - 2005

Работа выполнена в Южно-Уральском государственном университете

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Норин Павел Александрович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, Березовский Борис Михайлович;

кандидат технических наук, доцент Пуйко Алексей Васильевич.

Ведущая организация: Копейский машиностроительный завод.

Защита диссертации состоится Уг^'200 ъ/^ часов на

заседании диссертационного совета Д212.298.06 в Южно-Уральском государственном университете по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южно-Уральского

государственного университета. ,_-

Автореферат разослан 200 /г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

В.В. Ерофеев

Общая характеристика работы

Актуальность работы. В промышленности нашли применение способы вибродуговой и автоматической широкослойной наплавки косвенной дугой бронзы на сталь при изготовлении биметаллических деталей проволокой сплошного сечения Бр.КМц 3-1 без защитных сред, разработанные в ЮУрГУ. При наплавке применяются специальные автоматические установки. В настоящее время в условиях рыночного производства многие мапшностроительные заводы России перешли на серийное и мелкосерийное производство. Поэтому применение универсальных способов наплавки, таких как ручная и механизированная (полуавтоматическая), становится рентабельным. Кроме того, универсальное оборудование, применяемое при наплавке этими способами, выпускается заводами России в большом объеме. В связи с вышеизложенным разработка технологии ручной и механизированной наплавки бронзы на сталь открытой дугой проволокой сплошного сечения Бр.КМц 3-1 является актуальной.

Открытая сварочная дуга горит в условиях, отличающихся от условий горения дуги при наличии покрытия на электроде, флюса в зоне дуги и защитных газов. Известно, что многие процессы, такие как зажигание, условия устойчивого горения, обрыва дуги и др. определяются процессами, протекающими в катодной области дуги. Поэтому изучение этих процессов в условиях горения открытой сварочной дуги имеют научное и практическое значение. Наплавка открытой дугой проволокой Бр.КМц 3-1 проводится на обратной полярности. При этом катодное пятно свободно формируется на пластине, анодное - на торце проволочного электрода в условиях сжатия. В этом случае изучение условий формирования активных пятен дуги позволяет оценить их влияние на катодное и анодное падения напряжений. Процесс формирования наплавленного и проплавления основного металла, механизм защиты жидкого металла от кислорода воздуха, образование пор в металле при ручной и механизированной наплавке открытой дугой проволокой сплошного сечения Бр.КМц 3-1 требуют дополнительных исследований.

Цель работы. На основании результатов исследований катодных и анодных процессов, формирования наплавленного и проплавления основного металла разработать технологию ручной и механизированной (полуавтоматической) наплавки бронзы на сталь открытой дугой проволокой сплошного сечения Бр.КМц 3-1, обеспечивающей снижение расхода цветного металла и повышения эффективности наплавки.

Задачи исследования

1. Изучить структуру, геометрические и физические характеристики катодного и анодного пятен открытой сварочной дуги, горящей между стальной пластиной (катод) и проволокой Бр.КМц 3-1.

2. Исследовать механизм зажигания открытой сварочной дуги, ее переход к устойчивому режиму горения, эластичность дуги (разрывную длину дуги).

3. Изучить влияние условий формирования активных пятен дуги на пластине (катод) и на торце проволочного электрода на катодное и анодное падения напряжений.

4. Рассмотреть особенности ручной и механизированной наплавки бронзы на сталь открытой сварочной дугой на обратной полярности проволокой сплошного сечения Бр.КМцЗ-1, включая формирование наплавленного и проплавленного основного металла, механизм защиты расплавленного металла от окисления и образования пор.

5. Разработать технологию и рекомендации по внедрению ручной и механизированной наплавки открытой сварочной дугой проволокой сплошного сечения Бр.КМц 3-1 в производство, обеспечивающей снижение расхода цветного металла и повышение эффективности наплавки.

Научная новизна работы при горении открытой сварочной дугой между стальной пластиной (катод) и проволочным электродом Бр.КМц 3-1 состоит в следующем.

1. Экспериментально установлено, что извлечение первичных электронов из катодного пятна, состоящего из отдельных ячеек, обеспечивается при высокой плотности тока в ячейках катодного пятна за счет высокой

напряженности электрического поля у катода (1,4 X Ю8В/см).

2. Определены основные характеристики катодного пятна (пороговый и ячеечный токи, плотность тока в ячейках, структурные составляющие катодного пятна, напряженность электрического поля у катода).

3. С учетом ячеечного строения катодного пятна, предложен механизм зажигания и переход к режиму устойчивого горения дуги, позволяющий объяснить весь интервал плотностей тока на катоде, применяемый при сварке короткими и длинными дугами, а также условия обрыва дуги при ее удлинении.

4. Разработана экспериментальная методика для определения влияния плотности тока в активных пятнах дуги на катодное и анодное падения напряжений, позволяющая разделять сумму катодного и анодного падений напряжений, определенную экспериментально, на составляющие.

5. Установлено, что плотность тока в анодном пятне на проволочном электроде независимо от его диаметра не может быть выше плотности тока в отпечатке анодного пятна при его свободном формировании на участке возрастающей характеристики плотности тока..

Практическая ценность работы

1. Разработана технология ручной и механизированной наплавки бронзы на сталь, а также бронзы на бронзу открытой сварочной дугой проволокой Бр.КМц 3-1 при изготовлении различных биметаллических деталей (подшипников скольжения, направляющих, заварка дефектов цветного литья и др.).

2. Установлено, что при ручной механизированной наплавке открытой дугой проволокой Бр.КМц 3-1 выгорание кремния и марганца из наплавленного металла не происходит.

3. Выполнено внедрение разработанной технологии на ряде предприятий России.

4. Применение разработанной технологии позволяет снизить расход цветного металла и повысить эффективность наплавки.

На защиту выносятся следующие результаты, полученные при исследовании

открытой сварочной дуги, горящей между стальной пластиной (катод) и проволочным электродом Бр.КМц 3-1.

1. Структура, геометрические и физические характеристики катодного и анодного пятен (пороговый и ячеечный токи, плотность тока в ячейке катодного пятна, структурные составляющие катодных и анодных пятен, напряженность

электрического поля у катода).

2. Механизмы эмиссии первичных электронов из катода, зажигания и обрыва

дуги.

3. Методика определения влияния плотности тока в активных пятнах дуги на катодное и анодное падения напряжений.

4. Технология ручной и механизированной (полуавтоматической) наплавки бронзы

на сталь открытой дугой проволокой сплошного сечения Бр.КМц 3-1. Апробация работы. Основные результаты работы доложены на конференции, посвященной 150-летию со дня рождения Н.Г. Славянова (г. Пермь), на научных семинарах кафедр «Оборудование и технология сварочного производства», «Технологии и оборудование компьютеризированного производства» ЮжноУральского государственного университета, Челябинского института путей сообщения.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из пяти глав, список использованной литературы содержит 113 наименований. Объем работы: 158 машинописного текста, включая 30 рисунков.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследования, приведена научная новизна выполненных исследований и их практическая ценность.

В первой главе проведен анализ различных способов наплавки бронзы на сталь, применяемых в промышленности. При наплавке бронзы на сталь дуговыми

способами применяются различные защитные среды, что снижает их эффективность. Ручную и механизированную наплавку бронзы проволокой сплошного сечения Бр.КМц 3-1 на сталь предусматривается выполнять открытой дугой на обратной полярности без защитных сред. Это требует проведения исследований процессов зажигания открытой сварочной дуги, ее устойчивого горения и обрыва. Известно, что эти процессы связаны с образованием первичных электронов.

Существует 3 основных теории, объясняющие образование первичных электронов в дуге - термоэлектронная, автоэлектронная и теория термической ионизации. Однако, как отмечается в работах Г.М. Тиходеева, И.Г. Кесаева, Г.И. Лескова и др., поскольку все предложенные теории относительно области катодного падения носят гипотетический характер, в настоящее время следует считать бесплодными попытки расчета различных энергетических параметров в области катодного падения. Как отмечается этими авторами, остается единственный экспериментальный путь, на котором должны основываться выводы, имеющие практический интерес в отношении сварочной дуги.

Впервые экспериментально установлено, что катодные пятна вакуумной малоамперной дуги на ртути и меди (И.Г. Кесаев, 1968 г.), вакуумной сварочной дуги на меди (В.Н. Ямпольский, 1969 г.) и открытой сварочной дуги, горящей между стальными электродами (ПАНорин и др., 2001 г.), состоят из отдельных ячеек. Эксперименты и расчеты показали, что плотность тока в ячейках катодного пятна при горении открытой сварочной дуги между стальными электродами составляет около 108А/см2, напряженность электрического поля у катода равняется 108В/см, что свидетельствует в пользу автоэлектронной эмиссии с катода. Для подтверждения этой теории требуется проведение дальнейших исследований при горении сварочной дуги в других условиях, например, при горении открытой дуги между сталью и бронзой. При наплавке на обратной полярности катодное пятно дуги находится на пластине, что обеспечивает его свободное формирование, а анодное пятно - на проволочном электроде, площадь торца которого ограничивает его

развитие. Эти условия формирования активных пятен дуги должны влиять на катодное и анодное падения напряжений. При ручной и механизированной наплавке, отличающейся от автоматической вибродуговой, необходимо учитывать условия формирования наплавленного и проплавления основного металла и другие процессы.

На основании проведенного обзора литературы определены цель работы и задачи исследования.

Во второй главе приведены результаты экспериментальных и расчетных исследований структуры, геометрических и физических характеристик катодного и анодного пятен и их связь с зажиганием и эластичностью открытой сварочной дуги, горящей между стальной пластиной (катод) и проволочным электродом Бр.КМц 3-1. Структура катодного пятна изучалась на отпечатках катодного пятна (рис.1), полученных на специальной импульсной установке при кратковременном горении дуги, а также на автографах катодного пятна (рис.2), полученных при перемещении стальной пластины под дутой на специальной установке.

Установлено (рис.1), что катодное пятно состоит из автономных пятен. Образование автономных пятен подтверждается автографом (рис.2),где каждая ветвь соответствует автономному пятну. Автономные пятна образуются ячейками

катодного пятна, перемещающимися с большой скоростью. Разделив сварочный ток на среднее количество ветвей (с учетом разветвлений), получим величину ячеечного тока 1я (ток на одну ячейку), который равняется 9А. Установлено, что необходимо различать диаметр катодного пятна, автономные пятна и ячейки. Диаметр ячейки, равный 0,00015 см, оценивался по ширине выступов на автографе, которые образуются при колебаниях ячейки (рис.3).

Рис. 3 Край автографа (х 500) Плотность тока в катодном пятне при 1-0,1 Си1д=110А составила 0,9 х103, а в ячейке-5х 108 А/см2. Плотность тока в автономных пятнах не является характеристикой, так как она изменяется в широких пределах в связи с изменением диаметров пятен, при длительном горении дуги автономные пятна сливаются. Тепловая мощность ячейки ц , доля ионного тока и напряженность электрического поля у катода £„ определялись по уравнениям Н.Н. Рыкапина, И.Г. Кесаева, Г.И. Лескова

где - средняя ширина ветви (рис. 2); - объемная

теплоемкость; /I = 0,00015 см - толщина пленки, в которой протекают катодные процессы [И.Г. Кесаев., «Катодные процессы», 1968]; V- 75 см/с - скорость перемещения дуги; - температура плавления стали; - тепловая

мощность ячейки; а =1 - коэффициент аккомодации; С*--14В; (/,= 7,83В;

ф = 4,36В - работа выхода.

Расчетами установлено, что при / ~ 0,04 плотности электронного и ионного тока соответственно равняются а

напряженность электрического поля у катода -

Снижение работы выхода электронов, рассчитанное по формуле Аф = 3,8х] О"4 Е10 равняется 4,62В, что обеспечивает преодоление потенциального барьера, который равняется 4,36В. Полученные экспериментальные и расчетные данные о ячеечном строении катодного пятна, плотности тока в ячейках и напряженности электрического поля у катода свидетельствуют в пользу теории автоэлектронной эмиссии с катода, что также подтверждается выводами других авторов.

На рис. 4 приведен отпечаток анодного пятна, полученный при кратковременном горении открытой сварочной дуги между пластиной 3ОХГСА (катод) и электродом Бр.КМц 3-1 диаметром 10 мм (свободное формирование анодного пятна). При сравнении отпечатка анодного пятна (рис. 4) с отпечатком катодного пятна (рис. 1) видно, что они имеют аналогичный вид. На том и другом отпечатках наблюдаются автономные пятна. При длительном горении дуги автономные анодные пятна, как и катодные, сливаются. Плотность тока в анодном пятне при времени горения дуги и выше составляет

Полученные результаты исследований о ячеечном строении катодного пятна открытой сварочной дуги позволяют объяснить зажигание, ее обрыв и весь интервал плотностей тока от применяемых при сварке короткими и длинными

дугами. На рис. 5 представлены зависимости диаметров отпечатков катодных пятен при их свободном формировании от времени горения открытой сварочной дуги между бронзовыми и стальными электродами Из графиков (рис. 5) следует, что с уменьшением времени горения дуги диаметры отпечатков катодных пятен, а следовательно и плотности тока в них, стремится к каким-то пределам. Такими

У-*';

- V • К*' * '

Рис. 4. Отпечаток анодного шггаа(х30): I д= 110 А; ид=24-25В; 1д=3мм; Н).01с.

пределами являются диаметры ячеек и плотности тока в них. После возбуждения дуги в катодном пятне образуются ячейки. Обладая собственным магнитным полем [ИТ. Кесаев], ячейки расталкиваются, увеличивая диаметр пятна и снижая плотность тока в нем от плотности, близкой к плотности тока в ячейке (1Х103 А/см2), до плотности тока в установившемся катодном пятне (1х103А/см2). Таким образом, плотность тока в катодном пятне зависит от времени горения дуги (короткой или длинной).

Полученные экспериментальные данные об ячеечном строении катодного пятна открытой сварочной дуги позволяют объяснить условия обрыва сварочной дуги при ее естественном удлинении. В табл. 1 приведены экспериментальные результаты

7 6

1--------

о ---4----

О 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

1,С

Рис. 5. Зависимость диаметров отпечатков катодных пятен от времени горения дуги:

2,3 - катод пластина (сталь), 1д=200А и 125А [Норин П.А. и др.].

режимов, при которых происходит обрыв дуги. Из табл. 1 следует, что при естественном удлинении дуги ее обрыв происходит в том случае, когда ток

Характеристики открытой сварочной дуги

Таблица 1

№ п/п Катод Анод 1д,А V Ток обрыва дуги 1др,А Ячеечный ток 1Я,А Кол-во ячеек Пороговый ток 1ПД Разрывная длина дуги 1 ,

Марка материала Марка электрода ¿3 Расчет Эксперимент

1 ЗОХГСА (пластина) Бр.КМцЗ-1 1,8 78 42 40 9 9 4,5 4,4 7-10

2 ЗОХГСА (пластина) Бр.КМцЗ-1 1,8 80 55 40 9 9 4,5 4,4 11-16

3 ЗОХГСА (пластина) Бр.КМцЗ-1 1,8 90 48 42 9 10 4,5 4,2 12-15

4 ЗОХГСА (пластина) Бр.КМцЗ-1 1,8 110 47 65 9 12 4,5 5,4 10-15

5 ЗОХГСА (пластина) Бр.КМц 3-1 1,8 140 47 75 9 16 4,5 4,6 11-18

6 ЗОХГСА (пластина) Бр.КМцЗ-1 4,0 80 53 42 9 9 4,5 4,7 12-18

7 ЗОХГСА (пластина) Бр.КМц 3-1 4,0 95 45 47 9 11 4,5 4,3 12-14

8 ЗОХГСА (пластина) Бр.КМц 3-1 4,0 120 48 65 9 13 4,5 5,0 10-12

9 ЗОХГСА (пластина) Бр.КМц 3-1 4,0 122 46 58 9 13 4,5 4,5 8-15

обрыва дуги !др составляет приблизительно половину сварочного тока I ц = 2 1др Это соотношение подобно зависимости между ячеечным и пороговым током 1„ = 21„ [И.Г.Кесаев] Величина ячеечного тока I „ = 9А (глава 2) при горении открытой дуги, тогда 1„ = 4,5А (табл.1, расчет). Разделив 1д/Гя - получим количество ячеек, одновременно существующих в катодном пятне. Разделив ток обрыва дуги 1др на количество ячеек, получим экспериментальное значение порогового тока 1п (табл.1). Эти значения 1п близки к расчетным (табл.1). Следовательно, обрыв душ происходит в том случае, когда величина порогового тока во всех ячейках катодного пятна при естественном удлинении дуги будет составлять приблизительно 4,5 А. В этом случае величина тока обрыва дуги будет равняться половине сварочного тока дуги.

Величина разрывной длины открытой дуги изменяется от 8 до 18 мм в зависимости от режима горения дуги и повышается с увеличением напряжения дуги (табл. 1). Величина порогового тока не зависит от и определяется с учетом

экспериментальных данных (табл. 1) по уравнению (\-коэффициент

теплопроводности).

В третьей главе приведены результаты исследований влияния плотности тока в активных пятнах открытой сварочной дуги на катодное и анодное падения напряжений. Полученные результаты позволяют экспериментальным способом определять катодное и анодное падения напряжений и разделять экспериментальную сумму катодного и анодного падений напряжений на составляющие. На рис. 6 представлены графики зависимостей плотности тока в активных пятнах от тока открытой сварочной дуги, горящей между стальными электродами, полученные при обработке экспериментальных результатов работ Норина П.А. и др. На графиках (рис.6) следует различать падающие и возрастающие (начиная с 1д =120А/см2) характеристики плотностей тока в отпечатках катодных и анодных пятнах при их свободном формировании. В работе В.ИДятлова приведены уравнения для определения катодного падения напряжений при горении дуги

между стальными электродами из которых следует, что

и = к

(4)

иа = а + Ь(] .

(5)

где К- коэффициент; г- радиус столба дуги; р - давление газа; т, - масса иона; 6-

эффективный радиус молекулы; /- доля ионного тока; ] - плотность тока в столбе Дуги;^ - критическая плотность тока; дг-сгепень ионизации; а -2,5 В (РабкинД.М.); Ь и с - коэффициенты.

Формулы (4), (5) и экспериментальные графики (рис.6) показывают, что повышение катодного и анодного падения напряжений связано с увеличением плотности тока в активных пятнах дуги на участках возрастающих характеристик плотностей тока. Следовательно, характер изменения плотности тока в катодном и анодном пятнах открытой сварочной дуги, горящей между стальными электродами (рис 6), соответствует изменению катодного и анодного падения напряжений на участках возрастающих характеристик плотностей тока. Следует отметить, что такое же изменение плотности тока в анодном пятне при его свободном формировании наблюдается при горении открытой дуги между электродами Бр.КМц 3-1 (рис.7.).

О 50 100 Ш 200 250 к/.

Рис.6 Зависимости плотности тока от тока дуги в отпечатках катодных и анодных пятнах при их свободном их формировании [электроды стальные];

- анод; + - катод

у. А/см2

то -2000 -

О 50 100 150 200 250 k А

Рис. 7. Зависимость плотности тока от тока дуги в отпечатках анодных пятен на Бр.КМц 3-1 при их свободном формировании Для определения катодного и анодного падения напряжений при горении открытой сварочной дуги между стальными электродами и между сталью (катод) и бронзой Бр.КМц 3-1 по графикам (рис. 6,7) необходимы данные о минимальных значениях катодного и анодного падений напряжений, которые соответствуют минимальным значениям плотностей тока (рис.6,7). Из литературных данных и расчетом установлено, что минимальное катодное падение напряжения составляет 14В (табл. 2), а анодное - 2,5В (табл. 3).

На основании результатов исследований, полученных в диссертации, предложена методика определения катодного и анодного падения напряжений при горении открытой сварочной дуги на обратной полярности между стальной пластиной (катод) и электродом из бронзы Бр.КМц3-1 или из стали при свободном формировании активных пятен. По графикам изменения плотности тока в отпечатках катодных и анодных пятнах от тока дуги (рис.6 и 7) с учетом минимальных значений катодного (Ukoti =14 В) и анодного (Uamm^jSB) падений напряжений и минимальных плотностей тока на катоде (jiomn =9€Ю А/см2) И на аноде (Зашш=1250 А/см2) при токе дуги 120А (рис. 6 и 7) определяется катодное (анодное) падение напряжения при заданном токе по формуле (6).

ик(о) -

(6)

Ло тт

где}щ - определяется на графиках (рис.6 и 7) при заданном токе.

Таблица2

Минимальное катодное падение напряжения при горении открытой дуги на стали

Метод определения Источник и. В

Экспериментальный (минимальное катодное падение) И.Г. Кесаев 15,1

Минимальное катодное падение и + ф-и.™ В.А Ленивкинидр. 12,2

Расчет по сумме катодного и анодного падений напряжения Г.И.Лесков 14,14

Расчет при потенциале ионизации 7,83В Г.И.Лесков 14,0

Расчет (минимальное катодное падение напряжения) В.И.Дятлов 14,0

Расчет по формуле (для чистого железа) А2 Диссертация И.Г.Кесаев 15,5

Минимальное среднее значение катодного падения напряжения 14,0В

Таблица 3

Минимальное анодное падение напряжения при горении открытой сварочной дуги (проволочный электрод)

Метод определения Материал электрода Источник иа, В

Расчет по формуле На-Кис* 5-<р Сталь Бронза Д.М. Рабкин 2,5

Расчет по формуле --V 0,24 * 1] Сталь (С02) В.И. Акулов 2,4

Расчет по формуле 11а - Кпа*8~<р Бр.КМц 3-1 Диссертация 2,0

Минимальное анодное падение напряжения. Сталь Т.И. Лесков, В. А. Ленивкин, В.И. Дятлов 2,5

Минимальное среднее значение анодного падения напряжения 2,5

Для сравнения в табл.4 приведены значения анодного падения напряжения, полученные авторами других работ и расчетом по вышеприведенной методике.

Таблица 4

Сравнение литературных и расчетных (диссертация) значений анодного падения

напряжения

№ п. п. Литературные данные Диссертация

электрод ¿э защитная среда 1Д.А автор метод иа,В метод 1ДВ

1 Пластина (сталь) - Аргон 250 Акулов В.И. Расчет 4,0 Расчет 3,6

2 Бр.КМцЗ-1 2 Воздух 450 Ленивкин В А. Эксперимент 4,0-4,5 Расчет 4,0

Из табл. 4 видно, что расчетные значения и», полученные в диссертации, совпадают со значениями и» приведенными в работах других авторов. Следует отметить, что если рассчитать Ц, с учетом плотности тока в анодном пятне равной 15000А/СМ2 , определенной по диаметру электрода (табл.4 опыт 2), тогда и^ рассчитанное по уравнению (6), составит ЗОВ, что противоречит экспериментальным данным работы Ленивкина ВА (табл.4). Следовательно, определение плотности тока в анодном пятне и анодного падения напряжения при горении открытой дуги по диаметру проволочного электрода неправомерно.

В работах Лескова Г.И., Ленивкина В А и др. отмечается, что с увеличением тока дуги анодное пятно переходит на боковую поверхность проволочного электрода, образуя конус. В этом случае плошадь анодного пятна на торце электрода будет равняться плошади пятна при его свободном формировании. Плотность тока на проволочном аноде в этом случае не может быть выше плотности тока в анодном пятне при его свободном формировании. Поэтому предложенная методика определения анодного падения напряжения по отпечаткам анодных пятен при их свободном формировании справедлива и для определения анодного падения напряжения на проволочных электродах.

Для подтверждения разработанной методики было произведено разделение экспериментальных сумм катодного и анодного падений напряжений, полученных в работе Лескова Г.И (табл.5). Расчет составляющих сумм катодного и анодного падений напряжений производился по вышеприведенной методике (формула 6) с учетом данных (табл. 5). Как следует из табл.5, расчетные суммы катодного и анодного падений напряжений совпадают с экспериментальными.

В четвертой главе приведены результаты исследования формирования и проплавления основного металла, зашиты расплавленного металла от окисления и пористости при ручной и механизированной наплавке открытой дугой проволокой Бр.КМц3-1 на обратной полярности. Проведены расчеты по известным методикам ширины зоны проплавления основного металла вщ, (М.Я. Шоршоров, А.С. Барашков), ширины валика в„ (Б.М. Березовский, ВА Стихии), глубины проплавления основного металла (Н.Н. Рыкалин), а также выполнены эксперименты (табл. 6).

Таблица 5

Экспериментальные и расчетные суммы катодного и анодного падений напряжений (открытая дуга)

№ 4 Эксперимент Автор Расчетные

п.п Ы Ш + 1)а1, В Падение напр., В Ток дуги, А

мм 120 200 250

1 4,0 220-300 17-19 Лесков Г.И. 1>к иа ик+иа 14,0 2,5 16,5 15,2 2,52 17,7 17,0 2,68 19,7

2 -«- 220-300 17-19 Лесков Г.И. ик иа ик+иа 14,0 2,5 16,5 15,2 2,52 17,7 17,0 2,68 19,7

Примечание: 1- катод-сталь, анод-сталь, 2 - катод-сталь, анод- медь

Таблица 6

Расчетные и экспериментальные значения зоны проплавления в™, и ширины валика вв

V,CM/C UДB Расчет Эксперимент подвороты

в», СМ в„р,СМ в» СМ

Ручная наплавка dЭ = 4 мм.

70 0,3 25 0,8 0,3 1,0 0,6 Есть

150 0,3 25 1.1 0,46 13 0,9 Есть

200 0,3 25 1,3 0,64 19 1,5 Есть

Механизированная, dЭ 1 ,8 мм.

70 0,3 25 0,8 0,76 0,28 Есть

150 0,3 25 1,1 0,46 1,1 0,65 Есть

200 0,3 25 1,3 0,64 1,8 1,05 Есть

Из табл. 6 следует, что как расчетные, так и экспериментальные данные показывают, что при вышеприведенных режимах ширина валика больше зоны проплавления основного металла, что приводит к образованию подворотов. Это связано с большой производительностью расплавления электрода Бр.КМц 3-1 (до 23 г/А-ч). Устранение подворотов возможно при наплавке отдельными валиками с подогревом основного металла, уширенного валика и широкослойной наплавки. Широкослойная наплавка может выполняться отдельными валиками и с образованием общей ванны. Для образования общей ванны жидкого металла при широкослойной наплавке с поперечными колебаниями дуги необходимо, чтобы длина ванны жидкого металла поперечного валика была не меньше двойной ширины наплавленного слоя. Используя уравнение Н.Н. Рыкалина для определения длины ванны, можно записать, что

В= % ~Ш{Тш-Тн) (7)

где В - ширина наплавляемого слоя; Тц~ температура подогрева основного металла.

Из формулы (7) следует, что В зависит от температуры подогрева. При широкослойной наплавке температура подогрева основного металла повышается.

Расчет температуры подогрева производился по известной формуле

Чи

4а! Н-Ыи

/

\ О,

\

о.

" V З^жЛср^н

где п- число пересечений дугой плоскости I - I (рис. 7), ¡ц - время, прошедшее с момента пересечения дугой плоскости I - I при наплавке 'то, 2-го и тд валиков.

п Расчет производился при следующих режимах:

<?„=3800Вт; Х=0,38Вт/смК; а=0,06см/с; у,(=0,03см/с; 0=1,2см; В=4см. Установлено, что после наплавки 3-х валиков температура подогрева составила

Экспериментально показано, что после ручной наплавки открытой дугой проволокой Бр.КМцЗ-1, <1э=4мм трех валиков

Рис.7. Схема к расчету

температуры подогрева температура подогрева основного металла

составила 200оС, восьми = 280оС. При этом образование общей ванны жидкого металла

пластины, ширина которой равна или близка к ширине наплавляемого слоя

не происходило.

Расчетом по формуле (7) установлено, что для образования общей ванны при вышеперечисленных условиях температура подогрева должна быть Следовательно, при вышеприведенных режимах широкослойная наплавка возможна только отдельными валиками с подогревом. При этом установлено, что для получения одиночных валиков без подворотов температура подогрева основного металла должна быть не ниже 200°С

При ручной (<1э = 4мм) и м ехан из ир о в асЛно,&»ап л ав ке открытой дугой проволокой БрКМц 3-1 выгорания кремния и марганца не происходит. Это подтверждает вывод, сделанный в ранее опубликованных работах, что защита металла от окисления обеспечивается за счет образования на поверхности

жидкого металла сварочной ванны пленки, состоящей из оксида кремния.

При наплавке открытой дугой проволокой Бр.КМц 3-1 образуются поры, расположенные у наружной поверхности валика. После механической обработки поверхности поры практически удаляются. Пористость уменьшается с подогревом основного металла до 200°С и выше. Следует отметить, что при изготовлении наплавкой подшипников скольжения, направляющих и др. биметаллических деталей в порах скапливается смазка, способствующая снижению трения и повышению срока работы детали.

В пятой главе на основании результатов, полученных в работе, приводится общая методика разработки технологического процесса ручной и механизированной (полуавтоматической) наплавки открытой дугой проволокой Бр.КМц 3-1 на сталь. Установлено, что свойства наплавленного металла находятся на уровне свойств литой бронзы Бр.КМц 3-1. Возможна заварка дефектов цветного литья. Разработанные технологии ручной и механизированной наплавки открытой дугой проволокой Бр.КМц 3-1 внедрены на заводах: «Уральская бронза», «Копейский машиностроительный завод», ОАО «Кировский завод 1-го Мая», что подтверждается актами внедрения, приведенными в диссертации.

Общие выводы

1. Применение аналитических и экспериментальных методик позволило исследовать структуру, геометрические и физические характеристики катодного и анодного пятен открытой сварочной дуги, горящей между стальной пластиной (катод) и проволочным электродом Бр.КМц 3-1, условия зажигания, устойчивого горения дуги и ее обрыва, влияние плотности тока в катодных и анодных пятнах дуги на катодное и анодное падения напряжений, формирование и противление основного металла.

2. На основании полученных экспериментальных и расчетных результатов установлено, что катодное пятно состоит из отдельных ячеек, плотность тока в которых достигает доля ионного тока у катода составляет 0,04, а напряженность электрического поля у катода равняется Характеристики катодного пятна (пороговый и ячеечный токи, плотность тока в катодном пятне, напряженность электрического поля у катода, доля ионного тока) того же порядка, как и при горении открытой сварочной дуги между стальными электродами. Данные результаты, а также выводы, полученные в ранее опубликованных работах других авторов, свидетельствуют в пользу теории автоэлектронной эмиссии с катода из стали открытой сварочной дуги.

3. В катодном пятне необходимо различать катодное пятно, автономные пятна, образованные ячейками катодного пятна, и ячейки. В анодном пятне - анодное пятно и автономные пятна. Диаметры анодных пятен меньше диаметров катодных пятен. Плотности тока в катодном и анодном пятнах при их свободном формировании и времени горения дуги соответственно составляют 0.9x103 и 1,4х103А/см2. Плотности тока в автономных катодных и анодных пятнах изменяются в широких пределах при одном и том же токе дуги.

4. С учетом ячеечного строения катодного пятна объяснен весь интервал плотностей тока на катоде от применяемый при сварке и наплавке открытыми короткими и длинными дугами плавящимися электродами. Обрыв дуги при ее удлинении и повышении напряжения происходит тогда, когда величина

разрывного тока достигает половины сварочного максимального тока дуги, а величина ячеечного тока во всех ячейках катодного пятна уменьшится до величины порогового тока. Величина порогового тока в ячейке катодного пятна не зависит от сварочного тока и напряжения дуги.

5. Экспериментально установлено, что плотности тока в катодных и анодных пятнах при их свободном формировании и горении дуги между сталью и сталью, а также между сталью и Бр.КМц3-1 с увеличением тока дуги проходят через минимум плотностей тока при токе дуги 120 А. С увеличением плотности тока в активных пятнах дуги катодное и анодное падения напряжений повышаются. Плотности тока на проволочных анодах, диаметры которых меньше, чем диаметры отпечатков анодных пятен при данном токе и свободном формировании, не могут быть выше плотностей тока в отпечатках анодных пятен при их свободном формировании на участке возрастающей характеристики плотности тока от тока дуги.

6. Разработана экспериментальная методика для определения влияния плотности тока в активных пятнах открытой дуги на катодное и анодное падения напряжений, позволяющая разделять сумму катодного и анодного падений напряжений, определенную экспериментально, на составляющие. Для определения катодного и анодного падения напряжений на участках возрастающих характеристик плотностей тока от тока дуги необходимы данные о минимальных значениях катодного и анодного падений напряжений и минимальных значениях плотностей тока, при которых происходит переход от падающих характеристик плотностей тока к возрастающим. Минимальное катодное падение напряжения при горении открытой сварочной дуги между сталью и сталью и между сталью и бронзой Бр.КМц 3-1 соответственно составляет 14В, а анодное -2,5 В.

7. Проведен аналитический и экспериментальный анализ влияния режимов на формирование наплавленного и проплавление основного металла при ручной и механизированной наплавке бронзы на сталь открытой дугой проволокой

сплошного сечения Бр.КМц 3-1. Установлено, что при наплавке отдельными валиками образуются подвороты. Это связано с большим коэффициентом расплавления электрода Бр.КМц 3-1 (ар- до 25г/А.ч.) по сравнению с коэффициентом расплавления стального проволочного электрода. Для устранения подворотов при наплавке отдельными валиками применяется подогрев детали перед наплавкой до 200°С и выше, наплавка уширенными валиками и широкослойная наплавка отдельными валиками с подогревом.

8. При наплавке обеспечивается защита расплавленного металла от окисления кислородом воздуха. Это связано с образованием сплошной оксидной пленки кремния на поверхности жидкого металла. В наплавленном металле образуются поры. Они, как правило, располагаются у наружной поверхности наплавленного валика. При подогреве детали перед наплавкой количество пор уменьшается. Расчетом и экспериментально установлено, что образование пор связано выделением водорода из жидкого металла при кристаллизации. При механической обработке наплавленного слоя поры с поверхности детали удаляются. Кроме того, поры способствуют накоплению в металле смазки, что обеспечивает снижение трения на контактных поверхностях детали и уменьшение их износа.

9. Проведенные исследования и полученные результаты позволили успешно решить ряд практических задач по применению ручной и механизированной наплавки открытой дугой проволокой Бр.КМц3-1 и разработать рекомендации по внедрению способа в производство. Применение ручной и механизированной наплавки открытой дугой проволокой Бр.КМц3-1 обеспечивает экономию цветного металла и повышение эффективности наплавки. Акты внедрения наплавки в производство проведены в диссертации.

Основные результаты исследований опубликованы в следующих

работах:

1Архипова Е.В., Осипов А М. Наплавка открытой дугой проволокой Бр.КМц3-1 на сталь отдельными валиками./ Интеллектика, логистика, системология. Сб. науч. тр. Вып. 11. ЦНТИ - Челябинск, 2003. -С.94-99

2.Норин ПА., Осипов A.M., Архипова Е,В. Расчет катодного падения напряжений при сварке открытой дугой / Прогрессивные технологии в машиностроении: Сб. науч. трудов ЮУрГУ. Челябинск. - 2003. - С. 110-113.

3.Норин ПА, Осипов A.M., Архипова Е.В. Температура металла электродных капель при наплавке открытой дугой проволокой марки Бр.КМцЗ-1 /Прогрессивные технологии в машиностроении: Сб. науч. трудов ЮУрГУ. Челябинск. - 2003. - С. 113-115.

4.Норин ПА, Осипов A.M., Архипова Е.В. О роли автоэлектронной теории в дуговом производстве. // Интелектика, логистика, системология. Сб. науч. трудов, -Челябинск. - 2003. - С. 91 - 93.

5.Норин ПА, Осипов А.М., Архипова Е.В. Технология вибродуговой наплавки бронзы на сталь открытой дугой. — ИНТИ, Челябинск. - 2003.-114с.

6.Норин ПА, Архипова Е.В. Возбуждение открытой сварочной дуги и переход к устойчивому режиму горения. // Сварочное производство. -2004-№4-с. 12-14.

7.Норин П.А., Осипов A.M., Архипова Е.В. Наплавка бронзы на сталь открытой дугой. Информационный листок №8300004. Челябинск, ЦНТИ-2004-Зс.

8.Осипов А.М., Архипова Е.В. Ручная и механизированная наплавка бронзы на сталь открытой дугой. Сварка и контроль - 2004. Всероссийская конференция посвященная 150 летаю со дня рождения Н.Г. Славянова. Сб. докладов. Пермь, 2004. с. 121-124.

9Архипова F.B., Осипов A.M. Переход кремния и марганца из проволоки марки Бр.КМц 3-1 в электродные капли при горении открытой дуги. Сб. научн. работ. ЧИПС, 2004. с.88

10Архипова Е.В., Осипов A.M. Влияние паров воды на образование пор при наплавке открытой дугой проволокой марки Бр.КМц 3-1. Сб. научн. работ. ЧИПС, 2004. с.86

I lo шиыно h iicia 11, ] X 02 0^

<l>cip\iai 60 84 bwiaia I o¡h<ik

Ouiciaiaiio lid pnsoi рафе 4li-nu i 1

меч i I > I ирал 120 in Зака'О Цепа loi опорная

: ) i печ ai<i но в in ta il 1ы_ком мен i рс ЧIII К 44 I I I i Че MÔIIIILK \ i Uni пиша

05,Q(- Ob. CS

ВВЕДЕНИЕ.

1. НАПЛАВКА БРОНЗЫ НА СТАЛЬ. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Способы изготовления биметаллических деталей.

1.2. Наплавка бронзы на сталь открытой дугой.

1.2.1. Вибродуговая наплавка.

1.2.2. Автоматическая широкослойная наплавка косвенной дугой.

1.3. Проблемы дуговой наплавки.

1.3.1. Эмиссия первичных электронов из катода .2 !

1.3.2. Экспериментальные исследования основных характеристик катодного пятна электрической дуги.

1.3.3 Анодное пятно.,.

1.4. Цель работы и задачи исследования.

2. ХАРАКТЕРИСТИКИ КАТОДНОГО И АНОДНОГО ПЯТЕН И ИХ СВЯЗЬ С ЗАЖИГАНИЕМ И ЭЛАСТИЧНОСТЬЮ ОТКРЫТОЙ СВАРОЧНОЙ ДУГИ.

2.1. Характеристики катодного и анодного пятен открытой сварочной дуги.

2.1.1. Катодное пятно.

2.1.2. Анодное пятно.

2.2. Зажигание и переход к устойчивому режиму горения открытой сварочной дуги.

2.3. Эластичность дуги.

Выводы по главе 2.

3. ВЛИЯНИЕ ПЛОТНОСТИ ТОКА В АКТИВНЫХ ПЯТНАХ ОТКРЫТОЙ СВАРОЧНОЙ ДУГИ НА КАТОДНОЕ И АНОДНОЕ ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ.

3.1. Условия существования активных пятен открытой сварочной дуги.

3.2. Влияние плотности тока в активных пятнах открытой сварочной дуги на катодное и анодное падения напряжений.

3.3. Определение минимальных значений катодного и анодного падений напряжений.

3.3.1. Катодное падение напряжения.

3.3.2. Анодное падение напряжения.

3.4. Экспериментальная методика определения катодного и анодного падения напряжений.

Выводы по главе 3.

4. ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ РУЧНОЙ И МЕХАНИЗИРОВАННОЙ НАПЛАВКИ БРОНЗЫ НА СТАЛЬ ОТКРЫТОЙ ДУГОЙ ПРОВОЛОКОЙ Бр.КМц 3

4.1. Формирование наплавленного и проплавление основного металла при наплавке отельными валиками.

4.2. Определение условий образования общей ванны жидкого металла при широкослойной наплавке.

4.3. Влияние тока наплавки на глубину проплавления основного металла.

4.4. Защита наплавленного металла от окисления кислородом воздуха при ручной и механизированной наплавке открытой дугой проволокой Бр.КМц 3-1.:.

4.5. Пористость в металле, наплавленном открытой дугой проволокой Бр.КМц 3

Выводы по главе 4.

5. ТЕХНОЛОГИЯ И ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ РУЧНОЙ И МЕХАНИЗИРОВАННОЙ НАПЛАВКИ ОТКРЫТОЙ ДУГОЙ ПРОВОЛОКОЙ Бр.КМц 3-1.

5.1. Особенности процесса ручной и механизированной наплавки.

5.2. Свойства наплавленного металла.

5.3. Разработка технологии ручной и механизированной наплавки бронзы Бр.КМц 3-1 на сталь открытой дугой.

5.4. Примеры применения ручной и механизированной наплавки открытой дугой проволокой Бр.КМц 3-1 в производстве.

Выводы по главе 5.

Актуальность работы. В настоящее время в промышленности России нашли применение способы наплавки бронзы на сталь открытой дугой проволокой сплошного сечения Бр.КМц 3-1 (вибродуговой и автоматической широкослойной косвенной дугой). Эти способы имеют существенные преимущества перед другими способами наплавки, прежде всего, отсутствие защитных сред (флюса, защитных газов) при наплавке. Однако эти способы применяются в массовом производстве и требуют применения специального обо/ рудования.

В настоящее время многие машиностроительные заводы России переходят на серийное и мелкосерийное производство. Такую структуру произг водства требуют рыночные условия. Поэтому применение универсальных способов наплавки и оборудования - веление времени. К таким способам наплавки относятся ручная и механизированная (полуавтоматическая) наплавка. Поэтому способы ручной и механизированной наплавки бронзы на сталь открытой дугой проволокой Бр.КМц 3-1 в условиях серийного и особенно мелкосерийного производства должны быть эффективными.

Открытая сварочная дуга горит в условиях, отличающихся от условий горения дуги при\,наличии покрытия на электроде, флюса в зоне дуги и защитных газов. Известно [71,72,73 и др.], что многие процессы, такие как зажигание, устойчивое горение, обрыв дуги и др., определяются процессами, протекающими в катодной области дуги. Поэтому изучение этих процессов в условиях горения открытой сварочной дуги имеет научное и практическое значение. Наплавка открытой дугой проволокой Бр.КМц 3-1 производится на обратной полярности. При этом катодное пятно свободно формируется на пластине, а анодное пятно - на торце проволочного электрода в сжатых условиях. В этом случае изучение поведения активйых пятен позволяет оценить их влияние на катодное и анодное падения напряжений. Процесс формирования наплавленного и проплавления основного металла, механизм защиты жидкого металла от кислорода воздуха, образование пор в металле при ручной и механизированной наплавке открытой дугой проволокой сплошного сечения также требуют дополнительных исследований.

Таким образом, от решения вышеперечисленных задач в значительной степени зависит успешное внедрение ручной и механизированной наплавки бронзы БрКМц 3-1 на сталь открытой дугой в производство. Цель работы На основании результатов исследований катодных и анодных процессов, формирования наплавленного и проплавление основного металла разработать технологию ручной и механизированной (полуавтоматической) наплавки бронзы на сталь открытой дугой проволокой сплошного сечения Бр.КМц 3-1, обеспечивающей снижение расхода цветного металла и повышение эффективности наплавки.

Основные научные результаты, полученные в работе при горении открытой сварочной дуги между стальной пластиной (катод) проволочным электродом Бр.КМц 3-1, заключаются в следующем.

1. С учетом ячеечного строения катодного пятна экспериментально установлено, что при высокой плотности тока в ячейках катодного пятна

8 о

5x10 А/см") эмиссия первичных электронов с катода обеспечивается за счет высокой напряженности электрического поля у катода

8 * ' (1,4x10 В/см). Полученные результаты свидетельствуют в пользу теории автоэлектронной эмиссии, что подтверждается данными других авторов.

2. В катодном пятне необходимо различать три структурных составляющих: катодное пятно, автономные пятна и ячейки. В анодном пятне -две структурных составляющих: анодное пятно и автономные пятна. Автономные катодные и анодные пятна при длительном горении дуги сливаются вследствие образования общей ванны жидкого металла.

3. С учетом ячеечного строения катодного пятна предложен механизм зажигания и переход к устойчивому режиму горения дуги, позволяю

3 8? щий объяснить весь интервал плотностей тока от 10 до 10 А/см", применяемых при горении дуги между плавящимися электродами.

4. Обрыв сварочной дуги, горящей между плавящимися электродами, происходит при условии, когда величина разрывного тока достигнет половине максимального сварочного тока, а- величина ячеечного тока во всех ячейках катодного пятна достигнет порогового.

5. Экспериментально установлено, что с увеличением тока дуги и плотности тока в катодных и анодных пятнах катодное и анодное падения напряжений повышаются на участках возрастающих характеристик плотностей тока от тока дуги.

6. Плотности тока на проволочных электродах (анодах), диаметры которых меньше, чем диаметры отпечатков анодных пятен при данном токе и свободном формировании не могут быть выше плотности тока в отпечатках анодных пятен при их свободном формировании на участке возрастающей характеристики плотности тока от тока дуги.

7. Разработана экспериментальная методика для определения влияния плотности тока в активных пятнах дуги на катодное и анодное падения напряжений, позволяющая разделить суммы катодного и анодного падения напряжений на составляющие.

На защиту выносятся следующие результаты, полученные при исследовании открытой сварочной дуги, горящей между стальной пластиной (катод) и проволочным электродом Бр.КМц 3-1.

1. Структура, геометрические и физические характеристики катодного и анодного пятен, величины порогового и ячеечного тока, плотность тока в ячейке катодного пятна, структурные составляющие катодных и анодных пятен, напряженность электрического поля у катода.

2. Механизмы эмиссии первичных электронов из катода, зажигания и обрыва дуги.

3. Методики определения плотностей тока в активных пятнах дуги, катодного и анодного падения напряжений, а также разделение суммы катодного и анодного падения напряжений на составляющие.

4. Технология ручной и механизированной (полуавтоматической) наплавки бронзы на сталь открытой дугой проволокой сплошного сечения Бр.КМц 3-1.

Научная новизна работы при исследовании процесса горения открытой сварочной дуги между стальной пластиной (катод) и проволочным электродом Бр.КМц 3-1 состоит в том, что

- экспериментально и расчетами установлено, что извлечение первичных электронов из катодного пятна, состоящего из отдельных ячеек, обеспечивается за счет высокой напряженности электрического поля у катода (автоэлектронная эмиссия);

-определены основные характеристики катодного пятна, пороговый и ячеечный токи, плотность тока в ячейке, структурные составляющие пятна, напряженность электрического поля у катода при горении открытой сварочной дуги;

-с учетом ячеечного строения катодного пятна предложен механизм зажигания и переход к устойчивому режиму горения дуги, позволяющий объяснить весь интервал плотностей тока на катоде, применяемых при наплавке (сварке) открытой дугой плавящимися электродами, а также уело-вия обрыва дуги;

- разработана экспериментальная методика для определения влияния плотности тока в активных пятнах дуги на катодное и анодное падения напряжений в зависимости от тока дуги, позволяющая разделить суммы катодного и анодного падений напряжений на составляющие.

Методика исследований. Для исследования структуры, геометрических и физических характеристик катодного и анодного пятен, построения статических характеристик дуги и получения автографов катодного пятна применялась специальная импульсная установка. Для получения расчетных результатов применялись современные методики расчета электрического поля у катода, тепловой мощности в ячейке катодного пятна, подворотов и др. процессов.

Практическая ценность работы. Разработана технология ручной и механизированной наплавки открытой дугой бронзовой проволокой марки Бр.КМц 3-1 на сталь для изготовления биметаллических деталей (подшипников скольжения, втулок, направляющих прессов, вкладышей и др.), а также для восстановления изношенных деталей (бронзовых зубьев зубчатых колес, направляющих и др.), и заварки дефектов бронзового литья (втулок, изделий художественного литья и др.), обеспечивающая снижение расхода цветного металла и повышение эффективности процесса наплавки. Результаты внедрения разработанной технологии в производство приведены в приложении.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 10 научных статьях, тезисах докладов.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 157 страницах машинописного текста, в том числе содержит 35 рисунков. Список литературы включает 113 наименования.

Общие выводы

1. Применение аналитических и экспериментальных методик позволило исследовать структуру, геометрические и физические характеристики катодного и анодного пятен открытой сварочной дуги. Горящей между стальной пластиной (катод) и проволочным электродом сплошного сечения из "Бр.КМцЗ-1, условия зажигания и устойчивого горения дуги, ее обрыва, влияние плотности тока в катодных и анодных пятнах дуги на катодное и анодное падения напряжений, формирование наплавленного и проплавление основного металла.

2. На основании полученных экспериментальных и расчетных данных установлено, что катодное пятно состоит из отдельных ячеек, плотность тока в которых достигает 5х108А/см2 доля ионного тока у катода составляет о,04 а напряженность электрического поля у катода равняется 1,4*108В/см. Характеристики катодного пятна (пороговый и ячеечный токи, плотность тока в катодном пятне, напряженность электрического поля у катода, доля ионного тока) одного порядка, как и при горении открытой сварочной дуги между стальными электродами. Данные результаты, а так же выводы, полученные в ранее опубликованных работах, свидетельствуют в пользу теории автоэлектронной эмиссии электронов со стального катода открытой сварочной дуги.

3. В катодном пятне необходимо различать катодное пятно, автономные пятна, образованные ячейками катодного пятна, и ячейки. В анодном пятне -анодное пятно и автономные ячейки. Диаметры анодных пятен меньше диаметров катодных пятен. Плотности тока в катодном и анодном пятнах при их свободном формировании и времени горения дуги I > 0,1 с (1д =210А) соответственно составляют 0,9x103 и 1,4х103а/см2. Плотности "кжа в автономных катодных и анодных пятнах изменяются в широких пределах при одном и том же токе дуги.

4. С учетом ячеечного строения катодного пятна объясняется весь интервал плотностей тока на катоде от 1x10 до 1x10 А/см , применяемый при сварке и наплавке открытыми короткими и длинными дугами плавящимися электродами. Обрыв дуги при ее удлинении и повышении напряжения происходит тогда, когда величина разрывного тока достигает половинь/ сварочного максимального тока дуги, а величина ячеечного тока во всех ячейках катодного пятна уменьшается до порогового тока. Величина порогового тока в ячейке катодного пятна не зависит от сварочного тока и напряжения дуги.

5. Экспериментально установлено, что плотности тока в катодных и анодных пятнах при их свободном формировании и горении дуги между сталью и сталью, а также между сталью и Бр.КМцЗ-1 с увеличением тока дуги проходят через минимум плотностей тока при токе дуги 120А. С увеличением тока дуги от 120А и выше катодное и анодное падения напряжений повышаются на участках возрастающих характеристик плотностей тока от тока дуги. Плотности тока на проволочных анодах диаметры которых меньше, чем диаметры отпечатков анодных пятен при данном токе и их свободном формировании не могут быть выше плотностей тока в отпечатках анодных пятен при их свободном формировании на участке возрастающей характеристики плотности тока от тока дуги.

6. Разработана экспериментальная методика для определения влияния плотности тока в активных пятнах открытой дуги на катодное и анодное падения напряжений, позволяющая разделить сумму катодного и анодного падений напряжений, определенную экспериментально, на составляющие. Для определения катодного и анодного падений напряжений на участках возрастающих характеристик плотностей тока от тока дуги необходимы данные о минимальных значениях катодного и анодного падений нарряжений и минимальных значениях плотностей тока при которых происходит переход от падающих характеристик плотностей тока к возрастающим. Минимальное катодное падение напряжений при горении открытой сварочной дуги между сталью и сталью и между сталью и бронзой (Бр.КМцЗ-1) составляет 14 В, анодное - 2,5 В.

7. Проведен аналитический и экспериментальный анализ влияния режимов на формирование наплавленного и проплавление основного металла при ручной и механизированной наплавке открытой дугой проволокой сплошно-•го сечения марки Бр.КМцЗ-1 на сталь. Установлено, что при наплавке отдельными валиками образуются подвороты. Это связано с большим коэффициентом расплавления электрода (ар = до 25 г/А.ч.) по сравнению с коэффициентом расплавления стального проволочного электрода. Для устранения подворотов при наплавке отдельными валиками применяется подогрев детали перед наплавкой от 200°С и выше, наплавка уширенными валиками и широкослойная наплавка отдельными валиками.

8. При наплавке обеспечивается защита расплавленного металла от окисления кислородом воздуха. Это связано с образованием сплошной оксидной пленки кремния на поверхности жидкого металла. В наплавленном металле образуются поры. Они, как правило, располагаются у наружной поверхности наплавленного валика. При подогреве детали перед наплавкой количество пор уменьшается. Расчетом и экспериментально установлено, что образование пор связано выделением водорода из жидкого металла при его кристаллизации. При механической обработке наплавленного слоя поры удаляются. Кроме того поры способствуют накоплению в металле смазки, что обеспечивает снижение трения на контактных поверхностях детали и уменьшение их износа.

9. Проведенные исследования и полученные научные результаты позволили успешно решить ряд практических задач по применению ручной и механизированной наплавки открытой дугой проволокой Бр.КМцЗ-1 и разработать рекомендации по внедрению способа в производство. Применение ручной и механизированной наплавки открытой дугой проволокой Бр.КМцЗ

1 обеспечивает экономию цветного металла и повышение эффективности процесса наплавки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты исследований данной работы, а также выводы, полученные в раннее опубликованных работах свидетельствуют в пользу теории автоэлектронной эмиссии с катода открытой сварочной дуги, горящей между стальной пластиной (катод) и проволочным электродом Бр.КМцЗ-1. Подтверждением этой теории является строение катодного пятна, состоящего из

А Л отдельных ячеек, в которых плотность тока достигает 5x10 А/см , а напряо женность электрического поля у катода равняется 1,4x10 В/см.

Ячеечное строение катодного пятна позволило с новых позиций объяснить условия зажигания и переход к режиму устойчивого горения открытой дуги, ее обрыв (эластичность). Исследование плотности тока в катодных и анодных пятнах открытой сварочной дуги позволило разработать экспериментальную методику определения катодного и анодного падений напряжений в зависимости от тока дуг открытой сварочной дуги.

Дальнейшие исследования процесса наплавки открытой дугой проволокой сплошного сечения (Бр.КМцЗ-1) на сталь, как и наплавка открытой дугой стальными электродами, должны быть направлены на изучение процессов протекающих в катодной и анодной областях дуги с целью совершенствования этих процессов на основе теории автоэлектронной эмиссии.

1. Сагалевич В.Н., Денисов Б.С. Наплавка антифрикционных бронз. - М.: Машиностроение.- 1978.-26 с.

2. Каршенбаум Я.Н., Авебуге Б.А. Особенности наплавки трением бронзы на сталь //Автоматическая сварка.-1964 №3. - С. 12.

3. Андронов С.Ф. Параметры и динамика зоны трения при длительном термофрикционном воздействии металлов в условиях сварки и наплавки трением //Сварочное производство. 1989. - №11. -С. 29-30.

4. Красулин Ю.А., Параев С.А., Васильев В.Н. Диагностика холодной сварки алюминиевой и медной фольги с помощью метода акустической эмиссии // Сварочное производство. 1963. - №8. - С. 2-4.

5. Еремин А.Н. Исследование переходной зоны биметалла сталь-бронза, полученного заливкой // Автоматическая сварка. 1975. -№2.- С.24-26.

6. Боль A.A., Вальдман Ю.В., Казанул Н.В. Механизированная индукционная наплавка // Сварочное производство. 1973. - №10. - С. 14-15.

7. Тысовская С.Е. Новый способ наплавки бронзы на чугун и сталь // НАЛТП--1958. -№90. С.3-10.

8. Биметаллические соединения / Чарухина К.Е., Голованенко С.А., Мастеров В.А., Казаков Н.Ф. М.: Металлургия.- 1970. - 280 с.

9. Новые способы механизированной наплавки // Библиографический указатель отечественной и зарубежной литературы 1960-1968гг. Киев, ИЭС им. Е.О. Патона, ФПЛОНТИ. 1973. - 87 с.

10. Кащенко Ф.Д. Наплавка порошковой проволокой открытой дугой деталей металлургического оборудования // Сб. Новые способы механизированной наплавки. ИЭС им. Е.О.Патона. 1973.-168 с.

11. Почекутова В.Н., Твана JI.A., Соловьев В.Д. Влияние очистки поверхности электродной проволоки Бр.АМц 9-2 на качество наплавленного слоя // Автоматическая сварка. 1953. - №1. - С.56-57.

12. Илющенко В.М., Белов A.C., Кинович А.П. Эффективность наплавки медных сплавов на сталь расщепленным электродом / Сб. Наплавка. Опыт и эффективность применения. Киев, ИЭС им. Е.О. Патона АНУССР.- 1985.-231с.

13. Ляховая И.В., Кумперов Д.М. Влияние скорости поперечных колебаний на производимость широкослойной наплавки // Автоматическая сварка. 1972. - №5. с. 32-34.

14. Хасун А., Моригаки О. Наплавка и напыление. М.: Машиностроение.- 1985.-243 с.

15. Прогрессивные методы сварки и наплавки тяжелых цветных металлов / Тем. Сб. по ред. В.М. Илющенко. Киев, ИЭС им. Е.О.Патона АНУССР. 1995.- 187 с.

16. Тимофеев В.Н., Исаев Н.И. Наплавка сплавов меди на стальные поверхности // Автоматическая сварка. 1965. №4. - с.34-3 5.

17. Арбузов В.В., Белявский И.Ф. Электрошлаковая наплавка меди на сталь // Сварочное производство. 1981. - № 5. С. 25-26.

18. Пещерин И.Г., Циплюхин A.B., Хасаржи А.Г. и др. Механизированная наплавка бронзы на углеродистые стали // Сварочное производство. -1984.- №4.С.28-29.

19. Стародубцев В.А, Электроннолучевая наплавка бронзы на сталь / Сб. Новые процессы наплавки, свойства наплавленного металла и переходной зоны. Киев, ИЭС им. Е.О. Патона АНУСС^, 1984.С.78.

20. Никонов И.П., Мейстер P.A. Полуавтоматическая наплавка бронзы Бр.АМц 9-2 на сталь 3-х фазной дугой // Сварочное производство. -1973. №7. - С.12-14.

21. Хренов K.K. Электрическая сварочная дуга. Киев -Москва.: Машгид.- 1949. 24с.

22. Пацкевич И.Р. Вибродуговая наплавка. -М.: Машиностроение. -1958. -118 с.

23. Куликов Г.Д. Современные способы восстановления деталей наплавкой. Челябинск: Южно-уральское книжное издательство, 1974. 187 с.

24. Вибродуговая наплавка бронзы на стальные штоки и поршни. / Пацке-вич И.Р., Баутина В.А., Симаковский Г.В. и др.// Сварочное производство. 1969. - №2. - С.38-39.

25. Норин П.А., Осипов A.M., Колганов Л.А. Вибродуговая наплавка бронзы на внутренние поверхности стальных деталей // Сварочное производство. -1976. №4. - С.23-24.

26. Норин П.А., Осипов A.M. Наплавка бронзы на сталь. /Научное -техническая выставка ЧПИ, Минвуз СССР, Челябинск. 1982. - 2 с.

27. Норин П.А., Осипов A.M. Опыт и перспективы применения наплавки бронзы на сталь открытой дугой // Тезисы докладов 3-й Всесоюзной конференции по сварке цветных металлов. Тольятти. - 1986. - С. 74.

28. Абромович В.Р., Капралова JI.A, Исследование влияния содержания кислорода в меди на свойствах сварных и паяных соединений // Сварочное производство. 1957. - №5. - С.9-10.

29. Тимофеев В.Н. Исследование причин отрицательного влияния кислорода основного металла на механические свойства соединений меди // Автоматическая сварка. 1961. - № 10. - С.34-36.

30. Фролов В.В. Сварка меди и ее сплавов. М.: Машиностроение. - 1960. -С. 143.

31. Глушко В.Я., Рубенчик Ю.И., Джевага И.И. Взаимодействие кислорода с медью при сварке в окислительных средах //Сварочное производство.- 1972. №1. - С.14-16.

32. Глушко В.Я. исследование процесса и разработка технологии сварки меди незащищенной дугой в химическом машиностроении: Дс. канд.техн.наук: Москва: 1972. 220 с.

33. Мерфи А.Д. Плавка и литье цветных металлов и сплавов. М: Метал-лугиздат.- 1959. - 197 с.

34. Теоретические основы сварки. / Фролов В.В., Винокуров В.А., Волчен-ко В.Н. и др. М.: Высшая школа. - 1970. - 328с.

35. Шадрин Г.А., Кащенко Ф.Д, Гаряев A.J1. Изготовление биметаллических деталей путем механизированной наплавки бронзы на сталь // Автоматическая сварка. 1964. - №5. -С. 18-20.

36. Пацкевич И.Р., Баутина В.А. изменение химического состава бронзы Бр. КМц 3-1 в процессе ее вибродуговой наплавки на сталь //Тезисы докладов научно-технической конференции по вибродуговой наплавки.- Челябинск.- 1968. С. 21-22.

37. Шадрин Г.А., Кащенко Ф.Д., Гаряев А.П. О свойствах металла, наплавленного различными марками бронз на сталь // Автоматическая сварка.- 1964. -№2.-С.81-85.

38. Гуревич С.М. Справочник по сварке цветных металлов. Киев: Науко-ва думка, 1981. - 508 с.

39. Алов A.A. Основы теории процессов сварки и пайки. М.: Машиностроение. - 1964. - 272 с. i

40. Новожилов Н.М. Основы металлургии дуговой сварки в газах. М.: Машиностроение. - 1979. - 230 с.

41. Норин П.А., Осипов A.M. Температура металла электродных капель при вибродуговой наплавке бронзовой проволокой Бр.КМц 3-1 // Вопросы сварочного производства. Сб. научн. тр.: ЧПИ, Челябинск. -1981.-С.6-9.

42. Осипов A.M. О роли выделяющих паров на процесс защиты металла от окисления при наплавке открытой дугой бронзы на сталь // Вопросы сварочного производства. Сб.научн .трудов: ЧПИ, Челябинск. 1989. -С. 102-105.

43. Норин П.А., Осипов A.M., Пацкевич И.Р. Влияние кремния на защиту металла от окисления при дуговой наплавке бройзовой проврлокой П Автоматическая сварка. 1987. - №1. - С. 16-18.

44. Явойский В.И. Теория процессов производства стали. М.: Металлургия. 1974.-496 с.

45. Попель С.И., Никитин Ю.П., Иванов С.Н. Графики для расчета поверхностного натяжения по размерам капли // Труды Свердловского политехнического института. 1961. - Вып.76. - С. 20 - 27.

46. Норин П.А., Осипов A.M., Деев Г.Ф. Влияние кремния, марганца и алюминия ра поверхностное натяжение меди // Тез. докл. II Всесоюзной конференции по сварке цветных металлов. Киев : ИЭС им. Пато-на. 1985.-С. 18-19.

47. Челноков Н.М. Новые методы наплавки меди и медных сплавов на сталь // Труды МВТУ им. Н.Э. Баумана. 1955. Вопросы прочности и технологии сварки. - С. 29 - 31.

48. Баутина В.А. Исследование вибродуговой наплавки бронзы на сталь // Труды Челябинского политехнического института. 1965. - Вып.ЗЗ. Вопросы сварочного производства. - С. 63 - 65. i

49. Джевага И.И. Исследование особенностей образования пор при механизированной электродуговой сварке меди и ее сплавов // Сварочное производство. 1968. - №9. - с. 1 - 3.

50. Норин П.А., Осипов A.M. Образование пор при дуговой наплавке проволокой марки Бр.КМц 3-1 без защиты // Тезисы докладов Всесоюзной конференции по сварке в судостроении и судоремонте. Владивосток. - 1973.-С. 119-120.

51. Осипов A.M. Влияние режимов вибродуговой наплавки открытой дугой проволокой Бр.КМц 3 1 на пористость наплавленного металла //Челябинск. - ЧГТУ. - 1994. - С. 78 - 82.

52. Гутман Л.М. О некоторых способах наплавки под слоем флюса // Автоматическая сварка. 1952. - №1. - с. 20 - 23.

53. Норин П.А., Кирьянов A.A. Форма и размеры столба независимой дуги // Вопросы сварочного производства. Сб. научн. тр.: ЧПИ. Челябинск. - 1985.-С. 119-124.

54. Кирьянов A.A., Норин П.А. Производительность расплавления электродов при сварке независимой дугой // Теория и практика сварочного производства. Свердловск: УПИ. - 1980. - С. - 78 - 81.

55. Кирьянов A.A., Норин П.А. Определение падения напряжения на вылете электрода при сварке независимой дугой // Автоматическая сварка. -1977.-№12.-С. 61 -62.

56. Норин П.А., Кирьянов A.A. Перенос электродного металла в независимой дуге // Вопросы сварочного производства. Сб. научн. тр.: ЧПИ. -Челябинск: 1993. С. 116 117.

57. Норин П.А., Кирьянов A.A. Эффективная тепловая мощность и КПД независимой дуги при сварке двумя плавящимися электродами // Сварочное производство. 1977. - №5. - С. 4 - 6.

58. Норин П.А., Кирьянов A.A., Малышев Н.И. Восстановление гребней траков дугой косвенного действия // Сварочное производство. 1989. -№4.-С. 12-15.

59. Широкослойная наплавка башмаков экскаваторов независимой дугой / Норин П.А., Малышев Н.И. и др. // В кн.: Прогрессивная технология.

60. Тез. докл. XVI зон. Конференции свар. Урала. Свердловск. - 1986. -С. 86-87.

61. Кисимов Б.М. Разработка технологии широкослойной наплавки бронзы на сталь открытой дугой косвенного действия плавящими электродами. Диссертация канд. техн. наук. Челябинск : 1994. - 195с.

62. Норин П.А., Кисимов Б.М. Разрывная длина косвенной дуги. // Вопросы сварочного производства.: Сб. научн. тр. Челябинск: ЧГТУ. -1994.-С. 27-30.

63. Норин П.А., Кисимов Б.Н. Тепловые характеристики независимой дуги при наплавке проволокой Бр.КМц 3 1 // Сварка цветных металлов. -Тольятти: 1986.-С. 60.

64. Норин П.А., Кисимов Б.Н. Применение косвенной дуги с плавящимися электродами при наплавке // В кн. Повышение эффективности сварочных работ. Липецк: 1990, - С. 20.

65. Кирьянов A.A. Особенности формирования металла при наплавке дугой косвенного действия // Сб. научн. тр.: Вопросы сварочного производства. ЧПИ. Челябинск: 1987. - С. 138 - 142.

66. Шоршоров.Н.Х., Барашков A.C. К оценке эффективного радиуса нормального кругового источника на поверхности плоского слоя по ширине зоны проплавления // Сварочное производство. 1990. - №8. С. 40 -42.

67. Березовский Б.М., Стихии В.А. Влияние сил поверхностного натяжения на формирование усиления стыкового шва // Сварочное производство. 1977. - №1. С. 51 - 53.

68. Рыкалин H.H. Расчеты тепловых процессов при сварке. М.: Машгиз. 1951.-296с. i

69. Тиходеев Г.М. Энергетические свойства электрической сварочной дуги. М Л : АН СССР, 1961. - 254с.

70. Кесаев И. Г. Катодные процессы в электрической дуге. М.: Наука, 1968. 244с.

71. Лесков Г.И. Электрическая сварочная дуга. М.: Машгиз, 1970. 330с.

72. Ленивкин В.А., Дгоргеров И.Т., Сагиров Х.Н. Электрические свойства сварочной дуги. М.: Машиностроение, 1989. 264 с.

73. Раховский В.Н. Физические основы коммутации электрического тока в вакууме. М.: Наука, 1970. 536с.

74. Финкельнбург В. и Меккер Г. Электрические дуги и термическая плазма. М.: Иностр. лит., 1961. 369с.

75. Норин П.А., Третьяков А.Ю., Малышев Н.И. Структура, геометрические и физические характеристики катодного пятна открытой сварочной дуги // Сварочное производство. 2001. - С. 3 - 5.

76. Норин П.А., Кисимов Б. М. Методика определения тепловых характеристик дуги косвенного действия с плавящимися электродами //Сварочное производство. 1987. №5. - С.37-39.

77. Грановский В.Л. Электрический ток в газе (установившийся ток). М.: Наука, 1971.-543с.

78. Березовский Б.М. Математические модели дуговой сварки. Т.!. Математическое моделирование, информационные технологии, модели сварочной ванны и формирования шва. Челябинск, ЮУрГУ. 2002. 585с.

79. Походня И.К. Газы в сварных швах. М.: Машиностроение, 1972. 256с.

80. Теоретические основы сварки. / Под ред. В.В. Фролова. М.: Высшая школа, 1967. - 598 с.

81. Коренюк Ю.М., Петров Г.Л. Зарождение и развитие газовых пузырьков в медных сварных швах // Труды Ленинградского политехнического института. 1969. - №308. - С. 48 - 50. 4

82. Смителс К. Газы в металлах. М.: Металлургиздат, 1940. - 104 с.

83. Коренюк Ю.М. Сварка меди под флюсом. М.: Машиностроение. 1967.- 168 с.

84. Фром Е., Гебхард Т.Е. Газы и углерод в металлах. М.: Металлургия.-1980.-230 с.

85. Петров Г.Л., Тумарев A.C. Теория сварочных процессов. Изд - во: Высшая школа.- 1967. - 508 с.

86. Теория сварочных процессов / Под. Ред. В.В. Фролова. М.: Высшая школа, 1988. - 506 с.

87. Броун М.Я., Погодин Алексеев Г.И. Термическая теория электросварочной дуги. - М.: Машгиз, 1951. - 56 с.

88. Самервилл Дж.М. Электрическая дуга. М - Л.: Госэнергоиздат. 1962. - 120 с.

89. Ерохин A.A. Основы сварки плавлением. М.: Машиностроение. -1973.-448 с.

90. Маришкин А.К. и др. Плавление электродной проволокой при автоматической сварке с систематическими замыканиями дугового промежутка // Автоматическая сварка. 1970. №4. С. 31 - 32.

91. Рабкин Д.М. Энергетические исследования приэлектродных обласей мощной сварочной дуги // Автоматическая сварка. 1951. - №2. с. 3-25.

92. Акулов А,И. Некоторые энергетические параметры дуги в аргоне с плавящимся электродом // Автоматическая сварка. 1966. №7.С. 23-27.

93. Ерохин A.A. О температуре капель расплавленного электродного металла при дуговой сварке. М.: Изв. Акад. Наук СССр, отд. Техн. Наук. 1955, №9.-С. 125- 135.

94. Мищенко К.П. Краткий справочник физико-химических величин. М.: Химия, 1972.-536с.

95. Дятлов В.И. Вольтамперная характеристика сжатой электрической дуги //Автоматическая сварка. 1961. - №1. - с. 17-29.

96. Ерохин A.A. Кинетика металлургических процессов дуговой сварки. -М.: Машиностроение. 1964. 256 с.

97. Плотность тока в приэлектродных областях открытой сварочной дуги // Норин П.А., Малышев Н.И. и др.// Сб. научн. тр. ЮУрГУ. Прогрессивные технологии в машиностроении. Челябинск. - 1998. - С. 162 — 164.

98. Исследование механических свойств соединений разнородных материалов //Ломенко В.И. и др.// Сварочное производство. 1988. - №7. С. 18-21.

99. Вол А.Е. Кремнистые бронзы и их применение в промышленности. -М.:ОНТИ, 1935.- 164с.

100. Смирнягин A.A., Смирнягина H.A., Белова A.B. Промышленные цветные металлы и сплавы. М.: Металлургия. - 1974. - 437 с.

101. Ямпольский В.М. Катодные процессы вакуумной сварочной дуги. Сб. трудов кафедр, «Сварочное производство» Высших учебных заведений Москвы. Под ред. Г.А. Николаева. М.: Машиностроение, 1964. - с. 44 -52.

102. Осипов A.M. Влияние режимов вибродуговой наплавки открытой дугой проволокой Бр.КМц 3-1 на пористость наплавленного металла //Вопросы сварочного производства// Сб. научн. тр.: ЧГТУ. 1994. - С. 7278.

103. Норин П.А.,Осипов A.M., Архипова Е.В. Технология вибродуговой наплавки бронзы на сталь открытой дугой. ИНТИ, Челябинск. - 2003.-114с.

104. Норин П.А., Осипов A.M., Архипова Е.В. Температура металла электродных капель при наплавке открытой дугой проволокой марки Бр.КМцЗ-1. Сб. науч. трудов ЮУрГУ. Челябинск. 2003. - С. 113-115.

105. Норин П.А., Осипов A.M., Архипова Е.В. Расчет катодного падения напряжений при сварке открытой дугой. Сб. науч. трудов ЮУрГУ. Челябинск.-2003.-С. 110-113.

106. Норин П.А., Осипов A.M., Архипова Е.В. Наплавка бронзы на сталь открытой дугой. Информационный листок №8300004. Челябинск, ЦНТИ -2004. 2с.

107. Норин П.А., Архипова Е.В. Возбуждение открытой сварочной дуги и переход к устойчивому режиму горения. // Сварочное производство. -2004-№4-с. 12-14. .

108. Норин П.А., Осипов A.M., Архипова Е.В. О роли автоэлектронной теории в дуговом производстве. // Интелектика, логистика, системология. Сб. научн. трудов, Челябинск. - 2003. - С. 91 - 93.

109. Архипова Е.В., Осипов A.M. Наплавка открытой дугой проволокой Бр.КМц 3-1 на сталь отдельными валиками // Интелектика, логистика, системология. Сб. научн. трудов. 2003. - С. 94 - 98.

110. Осипов A.M., Архипова Е.В. Переход кремния и марганца из проволоки марки Бр.КМц 3-1 в электродные капли при горении открытой дуги. Сборник научных работ. Филиал УрГУПС. ЧИПС. Челябинск, 2004. -С.88-89.

111. Осипов A.M., Архипова Е.В. Влияние паров воды на образование пор при наплавке открытой дугой проволокой марки Бр.КМц 3-1. . Сборник научных работ. Филиал УрГУПС. ЧИПС. Челябинск, 2004. -С. 86-88.i