автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Повышение производительности автоматической однопроходной дуговой сварки под флюсом стыковых соединений из низколегированных сталей в переменном (50 Гц) магнитном поле

На правах рукописи

Померанцев Андрей Сергеевич

ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ОДНОПРОХОДНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПОД ФЛЮСОМ СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ В ПЕРЕМЕННОМ (50 ГЦ) МАГНИТНОМ ПОЛЕ

Специальность 05.03.06 -Технология и машины сварочного

производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ростов-на-Дону 2003

Работа выполнена в Воронежском государственном архитектурно-строительном университете на кафедре «Металлические конструкции и сварка в строительстве».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор В.А. Биржев

Официальные оппоненты:

-доктор технических наук, профессор Е.Н. Варуха

-кандидат технических наук, доцент А.П. Бедрик

Ведущее предприятие:

Воронежское акционерное самолетостроительное общество

Защита диссертации состоится «16» декабря 2003г. в 12 часов в ауд. 252 на заседании специализированного совета Д.212.058.01 Донского государственного технического университета (ДГТУ) по адресу: 344010, г.Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1.

Ваши отзывы в одном экземпляре, заверенные печатью, просьба высылать по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря специализированного совета.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Донского государственного технического университета

Автореферат разослан «14» ноября 2003г.

Ученый секретарь диссертационного совета, канд. техн. наук, доцент

А.И. Шипулин

Актуальность работы. Повышение эффективности производства, в свете программных документов правительства РФ, является важной научно-технической задачей. В связи с этим решение проблемы повышения производительности сварки является актуальным. Одним из перспективных направлений решения данной задачи является совершенствование существующих технологических процессов сварки.

Развитие строительной индустрии и машиностроения характеризуется широким использованием сварных металлоконструкций из низколегированных сталей, которые имеют значительный объем выполнения стыковых сварных соединений большой протяженности, когда трудоемкость сварочных работ превышает, либо соизмерима с трудоемкостью остальных видов работ.

Производительность однопроходной дуговой сварки стыковых соединений без разделки кромок, как показано в работах H.H. Рыкалина, определяется скоростью сварки, величиной погонной энергии, термическим к.п.д. и коэффициентом формы шва. Вместе с этим, для обеспечения требуемого качества таких соединений возникают определенные ограничения по величине погонной энергии. Эти ограничения связаны:

1) со склонностью сталей к образованию закалочных структур и холодных трещин при уменьшении погонной энергии;

2) со склонностью к образованию кристаллизационных трещин при увеличении погонной энерпш. С другой стороны, увеличение скорости сварки при сохранении оптимальной величины погонной энергии ограничено нарушением геометрического подобия сварочной вапны, которое, как показано

в работах А.И. Акулова, характеризуется непропорциональным ростом глубины •... проплавления по отношению к ширине шва, наличием подрезов и несплавлений. Это приводит к снижению статической и динамической прочности сварного шва, а также снижению стойкости к образованию кристаллизационных трещин.

Таким образом, повысить производительность однопроходной сварки стыковых соединений за счет форсирования режимов, без нарушения; геометрического подобия формы шва, а следовательно и без ухудшения служебных свойств сварного шва невозможно. Исходя из вышеизложенного, повысить производительность возможно за счет увеличения скорости сварки с одновременным увеличением тепловой мощности дуги, чтобы погонная энергия оставалась неизменной. При этом необходимо разрабатывать такие технологические приемы, которые позволили бы сохранить геометрическое подобие формы шва на форсированных режимах сварки.

В последние годы наметился способ повышения производительности дуговой сварки и наплавки с использованием внешнего магнитного поля, которое привлекает простотой технического исполнения и возможностью бесконтактно влиять на процессы в зоне сварки. Теоретические и

технологические основы

А.М.

Болдыревым, В.П. Чернышом, Ф. Эстнитцером, В.А. Биржевым и др. При этом было показано, что создание в зоне сварки переменного (50Гц) аксиального магнитного поля позволяет в широких пределах управлять формой противления.

Вместе с тем, анализ литературных данных показал, что исследования возможностей повышения производительности однопроходной сварки стыковых соединений с помощью переменного (50 Гц) аксиального магнитного поля недостаточны и носят в своей основе гипотетический характер. Так, отсутствуют сведения о влиянии гидродинамических потоков расплава сварочной ванны при наложении аксиального переменного магнитного поля на форму проплавления. Отсутствует методика определения оптимальных режимов сварки при наложении аксиального магнитного поля промышленной частоты.

Пель работы. Повышение производительности дуговой автоматической однопроходной сварки с использованием аксиального переменного (50 Гц) магнитного поля на основе исследования влияния магнитного поля на характеристики плавления металла изделия.

Для достижения поставленной дели необходимо решить следующие задачи:

• провести анализ сил, действующих на расплав сварочной ванны при сварке в аксиальном магнитном поле промышленной частоты;

• разработать методику определения скоростей расплава в сварочной ванне и исследовать влияние переменного (50 Гц) аксиального магнитного поля на гидродинамику сварочной ванны;

• разработать расчетную модель, позволяющую по заданным параметрам режима сварки рассчитывать величину индукции аксиального переменного (50 Гц) магнитного поля, соответствующую заданной глубине проплавления.

• разработать методику определения оптимальных режимов электромагнитной обработки сварочной ванны;

• разработать технологию высокопроизводительной однопроходной автоматической сварки под флюсом протяженных швов стыковых соединений из низколегированных сталей с использованием аксиального переменного (50 Гц) магнитного поля и провести практическую проверку ее эффективности.

Научная новизна.

1. На основе теоретического анализа получено аналитическое выражение для расчета электромагнитного индукционного давления на расплав сварочной ванны при сварке в переменном (50 Гц) аксиальном магнитном поле от величины радиальной составляющей магнитного поля и магнитной проницаемости расплава. На основе экспериментальных исследований распределения радиальной составляющей индукции магнитного поля по поверхности сварочной ванны показано, что основная часть электромагнитного индукционного давления приходится на расплав хвостовой части сварочной ванны. Следствием такого эффекта является торможение потоков расплава,

увеличение толщины жидкой прослойки под дугой, приводящее к снижению эффективности проплавления металла.

2. На основе разработанной методики получены новые данные о величине и характере распределения скоростей потоков расплава под действием переменного (50 Гц) аксиального магнитного поля при аргонно-дуговой сварке неплавящимся электродом. Показано, что при наложении переменного (50 Гц) аксиального магнитного поля скорость потоков расплава на оси сварочной ванны уменьшается в среднем в 2,2 раза в диапазоне индукций 0-0,08 Тл.

3. На основе теоретического анализа сил действующих на расплав сварочной ванны при наложении переменного (50Гц) аксиального магнитного поля и экспериментальных исследований влияния аксиального переменного (50 Гц) магнитного поля на гидродинамику сварочной ванны и форму шва установлена аналитическая и эмпирическая зависимости геометрических параметров сварного шва от параметров режима сварки, электромагнитной обработки и гидродинамики сварочной ванны. На, основе этих зависимостей показано и экспериментально подтверждено, что при наложении переменного (50 Гц) аксиального магнитного поля коэффициент формы шва увеличивается (за счет уменьшения глубины проплавления) в 3-8 раз (в зависимости от способа сварки, диаметра электрода, скорости сварки, силы и полярности сварочного тока) в диапазоне индукций 0-0,1 Тл. Это позволяет значительно расширить границы используемых при дуговой сварке токов и скоростей сварки, обеспечивающих бездефектное формирование сварного шва.

4. С использованием полученных аналитического и эмпирического выражений разработана расчетно-аналитическая методика определения оптимального режима электромагнитной обработки, который обеспечивает требуемое геометрическое подобие сварного шва на форсированных режимах сварки.

5. Получены новые данные о влиянии переменного (50 Гц) аксиального магнитного поля на механические свойства, химический состав, макро- и микроструктуру сварного шва, которые показывают, что служебные свойства сварных швов, выполненных по новой технологии с использованием магнитного поля, не хуже служебных свойств сварных швов, выполненных по обычной технологии.

Практическая ценность работы.

Разработана" методика определения скорости движения расплава в реальной сварочной ванне, позволяющая определять скорость движения расплава сварочной ванны в любой точке хвостовой части сварочной ванны. Изображение поверхности расплава сварочной ванны, спроецированное через оптоволоконные преобразователи на экране прибора ОКС-ЗМ фиксируется аналоговой видеокамерой, после чего оцифровывается для компьютерного анализа. При реализации данной методики индикация движения расплава сварочной ванны осуществляется посредством наблюдения за движением газовых пузырьков на его поверхности, появляющихся вследствие естественной дегазации сварочной ванны.

Разработана технология дуговой однопроходной автоматической сварки под флюсом конструкционных низколегированных сталей в аксиальном переменном магнитном поле промышленной частоты, обеспечивающая повышение производительности в 1,7-2 раза.

Разработано оборудование к стандартным сварочным автоматам и навесным сварочным головкам для создания в зоне сварки переменного (50 Гц) аксиального магнитного поля.

Новая технология внедрена в Воронежском филиале АП ЦНИИОМТП при изготовлении конструкций с протяженными швами.

Методы исследований. Теоретический анализ основных факторов, определяющих производительность дуговой автоматической сварки, а также теоретические исследования влияния аксиального магнитного поля промышленной частоты на форму проплавления проводились на основе современных сведений из теории сварочных процессов, магнитной гидро- и газодинамики.

Влияние аксиального магнитного поля промышленной частоты на гидродинамику сварочной ванны оценивали на основе экспериментальных исследований с применением специально разработанной методики, сочетающей - _ использование современного прибора визуально-оптического контроля высокоэнергетических процессов - ОКС-ЗМ и современных компьютерных технологий обработки изображения, базирующихся на программных приложениях - Adobe Premiere и Adobe Photoshop.

Статистическую обработку экспериментальных значений индукционного давления, скоростей движения потоков расплава, глубины проплавления и коэффициента формы шва проводили на основе регрессионного анализа методом наименьших квадратов.

Сравнительную оценку структуры, твердости (на приборе марки ТАК КАК-8), микротвердости (на приборе ГТМТ-3) металла шва и околошовной зоны, механических свойств металла при статическом растяжении (на установке Р-5), усталостную прочность сварных соединений (на машине МУП-50 при частоте нагружения 10 Гц, на базе 2106 циклов и коэффициенте асимметрии цикла 0,25) определяли для стали 15ХСНД по стандартным методикам.

Распределение легирующих элементов по зонам сварного соединения определяли для стали 15ХСНД методом микрорентгеноспектрального анализа на установке МАР-2.

Апробация работы. По результатам исследований сделаны доклады на:

региональной научно-технической конференции, посвященной 25-летию кафедры сварки ВГТУ (Воронеж, 1998);

всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Сварка и контроль - 2001» (Воронеж, 2001);

VI Всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении - 2003» (Пенза, 2003)

Публикации. Основное сод^ясщк^ диссертации опубликовано в семи печатных работах. 'Фомюшве и

Объем и структура работы. Л^ссер^ацзд достоит из введения, 4-х глав, основных выводов по работе, спкск^^щ^вдуры и приложений. Работа содержит 142 страницы машинописного текста, 14 таблиц, 49 рисунков.

(?)

Содержание работы.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель работы, изложены научная новизна, практическая значимость и внедрение результатов.

В первой главе рассмотрены $Жг8{ЩЪЪрёйе ляющие производительность автоматической однопроходной^ЧТсМрйР Х5Фгыковых соединений из конструкционных сталей. .¡шнотш

На основе анализа литературйШЧЙ6¥бЩн1Й>в показано, что при обычных способах автоматической сварки3 йрйййвдййлйность процесса ограничена рамками оптимального режима сварки. При этом установлено, что такие ограничения обусловлены нсобходиШ&ЙьЙ? "¿оШЙдения непременных условий качественного формирования сварйЭИгй!йк>а£0П

1. соблюдение конкретной }(8птймШшюй)%еличины погонной энергии, обеспечивающей стойкостьэМ§1'аЙЯёЩ§К и околошовной зоны против образования закалочных^т^й^рТй^ячих и холодных трещин для конкретных толщин сварййШЖ' ВШйей;

2. получение определенной формьР°'Щва, которая обеспечивает требуемую статическую и динамическую прочность металла шва, а также стойкость к образованию кристаллизационных трещин.

На основе анализа факторов,производительность процесса автоматической сварки, показано, чтв!йкЙШЬН?ьнйроизводительность процесса автоматической сварки можно за счет увеличения скорости сварки с одновременным увеличением тепловой мощности дуги, таким образом, чтобы погонная энергия оставалась неизменной. При этом необходимо разрабатывать технологические приемы, позволяющие :БёёзфШ1яггь требуемые параметры формы шва на форсированных режимах сйНШ.|;ми

На основе литературного анализа сущй$Цующих способов управления формой шва было отмечено, что одним из гййёйьктивных способов является использование при сварке переменного (50 Гц/'Ш;иального мапштного поля. При неизменных значениях скорости сварки и тепловой мощности дуги наложение переменного (50 Гц) аксиальногб^&йитного поля характеризуется увеличением степени сосредоточенности дуги в Шггае нагрева, однако при этом наблюдается уменьшение глубины проплавления и увеличение коэффициента формы шва. Наличие такого эффекта, имеющего место при сварке сталей с ферромагнитными свойствами, не согласуется с классическими представлениями о процессе проплавления дугой металла. Существует рабочая гипотеза В.А. Биржева о том, что наложение при сварке сталей с

ферромагнитными свойствами переменного (50 Гц) аксиального магнитного поля приводит к торможению потоков расплава сварочной ванны вследствие появления дополнительных электромагнитных сил (действующих на расплав сварочной ванны), приводящее к увеличению толщины жидкой теплоизолирующей прослойки под дугой, и как следствие снижению эффективности противления металла дугой.

Показано, что использование переменного (50 Гц) аксиального магаитного поля для повышения производительности процесса автоматической сварки, позволяет устранить ряд таких недостатков, присущих другим технологическим приемам, как нарушение стабильности процесса сварки, наличие сложного и дорогостоящего оборудования, которые сдерживают их широкое применение в производстве. Кроме того, использование переменного (50 Гц) аксиального магнитного поля имеет ряд преимуществ:

1) позволяет бесконтактно влиять на движение расплава в сварочной ванне;

2) не требует сложного и дорогостоящего оборудования.

Отмечено, что известные результаты исследования путей повышения

производительности однопроходной сварки стыковых соединений с помощью переменного (50 . Гц) аксиального магнитного поля носят в основном гипотетический характер. В частности, из за трудностей исследования потоков расплава в сварочной ванне отсутствуют сведения о влиянии аксиального переменного (50 Гц) магнитного поля на эти потоки. В литературе не были проанализированы силы, возникающие от действия аксиального переменного (50 Гц) магнитного поля на расплав в сварочной ванне и на потоки этого расплава, отсутствовал также анализ связи потоков расплава и формирования шва. Отсутствовала методика определения оптимальных параметров режима электромагнитной обработки. Не разработана технология однопроходной автоматической сварки стыковых соединений с использованием аксиального переменного (50 Гц) магнитного поля. Исходя из этого, сформулированы задачи исследований.

Во второй главе проведен теоретический анализ силового влияния аксиального переменного магнитного поля промышленной частоты на расплав сварочной ванны.

Показано, что при сварке в магнитном поле наряду с ранее известными силами: газодинамического давления дуги, поверхностного натяжения, вязкого трения, электродинамическими и гравитационными силами, на расплав сварочной ванны действуют силы индукционного давления, обусловленные взаимодействием индуцированных в расплав вихревых токов с радиальной составляющей индукции аксиального магнитного поля.

На основе теоретического анализа установлена зависимость индукционного давления от величины индукции и магнитных свойств расплава:

р - в2

где В - величина радиальной составляющей индукции магнитного поля (Тл), ц, - магнитная проницаемость расплава сварочной ванны; Но ~ магнитная проницаемость вакуума (Гн/м).

Из (1) видно, что величина индукционного давления зависит лишь от индукции магнитного поля в данной точке и магнитных свойств расплава, и не зависит от конфигурации поверхности сварочной ванны.

Проведенные экспериментальные исследования распределения индукции магнитного поля показали, что при сварке сталей с ферромагнитными свойствами индукционному давлению подвержена лишь хвостовая часть сварочной ванны (рис. 1).

Рис. 1 Схема распределения газодинамического давления дуги и индукционного давления по поверхности расплава сварочной ванны.

Решение уравнения безнапорного движения жидкости с переменным вдоль пути расходом для расплава сварочной ванны, с учетом распределения индукционного давления по поверхности расплава, позволило получить выражение, связывающее глубину проплавления с параметрами режима сварки и электромагнитной обработки, гидродинамическими параметрами сварочной ванны

Р-

V2

1--

Л Л

/"/«о

2 яЯДг^-г,2

т н

+2г?

(2)

где Нщ, - глубина проплавления (м);

V¿ — скорость движения расплава на оси сварочной ванны (м/с);

1св -сила сварочного тока (А);

Vce - скорость сварки (м/с);

R0 - радиус кривизны зеркала расплава (м);

Ах — смещение оси дуги относительно оси сварочной ванны(м);

Го и гэ - внешний и эффективный радиусы дуги в магнитном поле

соответственно (м);

размерный коэффициент для силы давления дуги (Н/А2);

Zд - средний расход присоединяемых масс в плоском сечении от плавления электродной проволоки (м2/с); Во — продольная составляющая индукции магнитного поля (Тл); Р - плотность расплава (кг/м3);

с — коэффициент, учитывающий соотношение максимальных значений продольной и радиальной составляющих индукции магнитного поля;

кг

е— коэффициент внутреннего трения ( ^ );

{¡о — коэффициент, корректирующий неравномерность распределения скорости по сечению потока.

Для решения уравнения (2) необходимы данные о скорости движения расплава на оси сварочной ванны под действием аксиального переменного (50Гц) магнитного поля. Анализ литературных источников показал, что в настоящее время отсутствуют данные о скорости движения расплава сварочной ванны под действием аксиального переменного (50 Гц) магнитного поля. Данное обстоятельство требует дополнительных экспериментальных исследований гидродинамики сварочной ванны при сварке в магнитном поле.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям влияния аксиального переменного (50 Гц) магнитного поля на гидродинамику сварочной ванны.

В работе рассмотрены существующие методики определения скоростей расплава сварочной ванны. Это:

• методика определения скорости потоков расплава на макрошлифах по маркирующей линии инородных веществ, вводимых через специальное отверстие на лицевой поверхности образца перед сваркой;

• методика определения скорости потоков расплава сварочной ванны по соотношению высоты начального выброса расплавленного металла над поверхностью изделия с глубиной проплавления;

• методики с использованием различных жидкостей и легкоплавких материалов, моделирующих, посредством критериев подобия движение металлического расплава сварочной ванны;

• методика определения скорости потоков по движению индикатора на поверхности расплава сварочной ванны при аргонно-дуговой сварке с использованием скоростной киносъемки.

Анализ существующих методик показал, что использование каждой из них для решения поставленной задачи затруднено по следующему ряду причин. Это либо невозможность определения скорости потоков в конкретной точке сварочной ванны, либо невозможность корректно смоделировать силовое воздействие переменного (50 Гц) аксиального магнитного поля на материал, моделирующий расплав сварочной ванны, либо достоверность получаемых данных о движении расплава вообще вызывает сомнения по причине значительного расхождения с данными других методик.

В работе была предложена методика, позволяющей избавиться от недостатков существующих методик. Для ее реализации разработана установка, сочетающая использование современного прибора визуально-оптического контроля высокоэнергетических процессов - ОКС-ЗМ и современных компьютерных технологий обработки изображения. Данная установка позволяет получать малоконтрастное видеоизображение поверхности расплава 3 сварочной ваппы при аргонно-дуговой сваркс нсплавящимся злектродом. ^ В процессе разработки методики решалась проблема, связанная с выбором

индикатора, по движению которого на поверхности расплава можно было бы \ судить о движении самого расплава. В качестве индикатора было решено использовать газовые пузыри, появляющиеся на поверхности расплава в процессе естественной дегазации сварочной ванны, которые характеризуются пренебрежимо малой инерцией по сравнению с инерцией расплава и силами поверхностного натяжения, удерживающими пузырь на поверхности расплава.

Экспериментальные исследования влияния аксиального магнитного поля промышленной частоты на гидродинамику сварочной ванны с использованием разработанной методики показали (рис.2), что при увеличении магнитного поля скорость расплава монотонно уменьшается и имеет минимум при индукциях от 40 до 80 мТл в зависимости от режима сварки. С использованием полученных данных о скорости движения расплава под действием аксиального переменного магнитного поля были произведены расчеты (по выражению (2)) глубины проплавления при различных параметрах режима сварки и электромагнитной обработки. Показано (табл.1), что наложение переменного (50 Гц) аксиального магнитного поля приводит к уменьшению глубины проплавления в среднем в 2 раза в диапазоне индукций магнитного поля 0-60 мТл. Экспериментальные данные имеют хорошую сходимость с расчетными (табл.1). Наличие такого эффекта позволяет в достаточно широких пределах управлять глубиной проплавления, а, следовательно, дает возможность сохранения требуемой формы проплавления на форсированных режимах сварки.

Уа, м/ч

Рис.2 Зависимость скорости потоков расплава'на оси сварочной ванны от

индукции магнитного поля (пунктиром обозначены аппроксимирующие I

линии, т.к. в крайних точках, которые они соединяют определение скоростей невозможно в силу дефектного формирования сварного шва).

Таблица 1

Расчетные и экспериментальные значения глубины проплавления в

■зависимости от индукции магнитного поля. _

В, мТл Ах, м Гь • м -V м V* м/с тт расч пр ) ММ тгэксп пр ) мм

0 0,0028 ' 0,005 0 0,0833 3,31 4,10

20 0,0033 0,004 0,00033 0,0486 2,24 2,8

60 0,0034 0,0035 0,00095 0,0361 1,94 2,50

80 0,00296 0,003 0,00128 0,0417 2,23 2,60

120 0,0033 0,003 0,00195 0,0597 3,26 3,30

Примечание: сварка неплавящимся электродом, /„ =300 А, У„ = 0,0028 м/с, Яо= 0,005м

На основе анализа соотношения глубины противления к скорости -расплава на оси сварочной ванны была получена эмпирическая зависимость, связывающая скорость расплава на оси сварочной ванны с параметрами режима автоматической сварки плавящимся электродом и глубиной проплавления

где У^ - скорость расплава на оси сварочной ванны;

Нпр - глубина проплавления;

Уев - скорость сварки;

IV - коэффициент, зависящий от силы сварочного тока (1/м).

В работе показано, что совместное решение (2) и (3) позволяет определить оптимальную величину индукции магнитного поля при заданных параметрах режима сварки, которая соответствует заданной глубине проплавления.

Четвертая глава посвящена разработке оборудования и технологии однопроходной автоматической сварки под флюсом стыковых соединений с использованием аксиального магнитного поля промышленной частоты.

Для осуществления сварки под флюсом в магнитном поле выполнен расчет и разработан промышленный вариант электромагнита, позволяющий генерировать в зоне сварки индукцию величиной до 140 мТл в диапазоне токов в обмотках до 300 А. Размеры спроектированного электромагнита (рис.2) позволяют его использование со стандартными сварочными автоматами и навесными сварочными головками. В лабораторных условиях, электромагнит показал высокую надежность в работе при сварке опытных образцов.

Рис.2 Схема сварочной головки с электромагнитом

1-водоохлаждаемый провод обмотки соленоила;

2-сердечник;

3-медный токоподвод;

4-сварочная проволока. Технические данные устройства:

Допустимый ток в обмотке электромагнита

(с водяным охлаждением)_1000А

Максимальная мощность, потребляемая

электромагнитом_не более 400 Вт

Максимальная индукция на

торце сердечника_0,4 Тл

Число витков соленоида_50

Экспериментальное опробование расчетдакррежимов автоматической сварки под флюсом в магнитном поле стыковых I соединений без разделки кромок толщиной 10 мм в лабораторных условиях показало,: что по внешнему виду, формированию и макроструктуре швы, выполненные в магнитном поле, практически не отличаются от швов, полученных по обычной технологии.

Испытания на статическое растяжение и исследование пластичности проводили на цилиндрических образцах по отраслевой методике. Заготовки образцов вырезали непосредственно из сварных швов. Исследования выполняли на разрывной машине Р-5 (не менее 6-и образцов на каждую точку).

Усталостную прочность сварных швов исследовали на плоских образцах с поперечным (по отношению к швам) приложением переменной нагрузки на установке МУП-50 (не менее пяти образцов на каждую точку). Усталостную прочность исследовали при частоте нагружения '^О'Тц на,%зе 2-Ю6 циклов и коэффициента ассиметрии цикла 0,25, что соответствует'работе реальной конструкции. Выполнен сравнительный анализ 'твердости ^(на приборе ТК-8) и микротвердости (на установке ПМТ-3), макро- й микроструктуры (МБИ-15). Был исследован химический состав (МФС-4) _ и распределение легирующих элементов и серы по сечению металла шва/" Результаты механических испытаний приведены в табл.2. Как следует из полученных, экспериментальных данных, представленных в табл.2, механичесше1свойства швов, выполненных в

магнитном поле, не ниже, чем при обычной сварке.

' г Й нмглы,

ЕЛ.'ОТЯЦ

Результаты механических испытаний сварных швов

Таблица 2

Сварка (к мм ^СвУ А и. В V ' св> м/ч в, Гс МПа , * чГ^МПа' оими1 1 !).' 5,%

По заводской технологии 5 700 30 30 - 530-560 545 610-640 625 .[,¡1 'ЛИ, 7,1-27 24 [ 49-53 53

В магнитном поле 5 1000 32 46 620 515-555 540 ¡ь»." 64.^-675 660;!"-гН ОС •22-26 24 50-56 53

Циклическая прочность, твердость и микротвердосй^сйарных соединений, выполненных в магнитном поле и по обычной технологии .практически не отличаются друг от друга.

Расчет экономической эффективности автоматической однопроходной сварки стыковых соединений в аксиальном переменном (50 Гц) магнитном поле показал, что за счет повышения скорости сварки, приведенные затраты на один

погонный метр шва уменьшаются в 1,3 -1,5 раза (в зависимости от толщины свариваемых деталей).

Опытно-промышленное опробование разработанной технологии при изготовлении стальных конструкций с протяженными швами из низколегированных сталей в Воронежском филиале АП ЦНИИОМТП дало удовлетворительные результаты, что подтверждается актом внедрения.

Основные выводы и рекомендации.

1. Необходимыми условиями качественного формирования сварного шва при однопроходной автоматической сварке стыковых соединений без разделки кромок являются:

• соблюдение оптимальной величины погонной энергии, обеспечивающей стойкость к образованию закалочных структур, холодных и горячих трещин;

• соблюдение оптимальной величины коэффициента формы шва, обеспечивающей требуемую статическую и динамическую прочность

> сварного шва, а также стойкость к образованию кристаллизационных

трещин.

1 Повышение производительности сварки без ухудшения качества сварного шва возможно за счет одновременного увеличения скорости сварки и тепловой мощности дуги при сохранении и обеспечении оптимальной формы шва.

2. Одним из перспективных путей повышения производительности автоматической однопроходной сварки под флюсом стыковых соединений, является использование при сварке переменного (50 Гц) аксиального магнитного поля, которое позволяет в широких пределах управлять коэффициентом формы шва и, следовательно, позволяет значительно расширить границы используемых при сварке токов и скоростей сварки, обеспечивающих качественное формирование сварного шва.

3. Использование аксиального переменного (50 Гц) магнитного поля при автоматической сварке стыковых соединений из сталей с ферромагнитными свойствами приводит к появлению дополнительного электромагнитного индукционного давления на расплав хвостовой части сварочной ванны, обусловленного взаимодействием магнитного поля с индуцированными в расплаве вихревыми токами. Наличие такого эффекта приводит к торможению потоков расплава на оси сварочной ванны (скорость потоков расплава сварочной ванны уменьшается в среднем в 2,2 раза в диапазоне индукций 00,08 Тл), уменьшению градиента скоростей по ширине сварочной ванны, что способствует устранению подрезов и несплавлений на форсированных режимах сварки.

4. Разработана методика определения скорости движения расплава в реальной сварочной ванне, основанная на использовании современных приборов визуально-оптического контроля высокоэнергетических процессов, при реализации которой индикация движения расплава сварочной ванны

осуществлялась посредством наблюдения за движением газовых пузырьков на его поверхности, появляющихся вследствие естественной дегазации сварочной ванны. Использование в качестве индикатора движения расплава газовых пузырьков позволяет измерять скорости движения расплава сварочной ванны без внесения существенных возмущений в измеряемый объект.

5. На основе теоретического анализа и экспериментальных исследований влияния переменного (50 Гц) аксиального магнитного поля на глубину проплавления и скорость движения потоков расплава сварочной ванны разработана методика расчетно-аналитического определения оптимальных параметров режима электромагнитной обработки, которым соответствуют заданные геометрические параметры сварного шва на форсированных режимах сварки.

6. Разработана технология однопроходной автоматической сварки под флюсом стыковых соединений из низколегированных сталей с использованием переменного (50 Гц) аксиального магнитного поля, обеспечивающая повышение скорости сварки в 1,7-2 раза (в зависимости от толщины свариваемых деталей) без ухудшения служебных свойств сварного шва. За счет повышения скорости сварки в аксиальном переменном (50 Гц) магнитном поле, приведенные затраты на один погонный метр шва уменьшаются в 1,3 -1,5 раза (в зависимости от толщины свариваемых деталей).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. В.А. Биржев, A.B. Черных, А.С.Померанцев Установка для исследования потоков расплавленного металла в сварочной ванне при аргонодуговой сварке// Тезисы докладов региональной конференции, посвященной 25-летию кафедры сварки ВГТУ-Воронеж, 1999. с. 10-11.

2. В.А. Биржев, A.B. Черных, А.С.Померанцев Расчёт гидродинамических параметров сварочной ванны при аргонодуговой сварке неплавящимся электродом с использованием переменного (50Гц) аксиального магнитного поля и без него// Тезисы докладов региональной конференции, посвященной 25-летию кафедрьГсварки ВГТУ-Воронеж, 1999. с.7-9

3. В.А. Биржев, A.B. Черных, A.C. Померанцев К расчету силового воздействия на расплав сварочной ванны при сварке в аксиальном магнитном поле// Сб. «Сварка и родственные технологии в машиностроении и электронике»/ ВГТУ-Воронеж, 2000. с.7-10.

4. В.А. Биржев, A.B. Черных, A.C. Померанцев Влияние внешнего переменного магнитного поля на глубину проплавления при дуговой наплавке неплавящимся электродом// Сб. «Сварка и родственные технологии в машиностроении и электронике»/ ВГТУ-Воронеж, 2000. с.7-10.

5. А.М. Болдырев, В.А. Биржев, И.И. Муравьев, A.B. Черных, A.C. Померанцев Влияние внешнего магнитного поля на плотность металла шва при сварке сплава ОТ-4, ОТ4-1// Сб. докладов Всероссийской научно-технической конференции «Сварка и контроль-2001»/ ВГАСУ-Воронеж, 2001. с.164-169.

6. А.М. Болдырев, В.А. Биржев, И.И. Муравьев, A.B. Черных, A.C. Померанцев Методика оценки гидродинамической обстановки на поверхности расплава сварочной ванны// Сб. докладов Всероссийской научно-технической конференции «Сварка и контроль-2001»/ ВГАСУ-Воронеж, 2001. с. 164-169.

7. А.М. Болдырев, В.А. Биржев, A.C. Померанцев Особенности движения расплава сварочной ванны под действием аксиального переменного (50 Гц) магнитного поля// Сб. статей VI Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии в машиностроении-2003»/ ПТУ-Пенза, 2003. с.313-315.

I

I

I»

ЛР №04779 от 18.05.01. В набор У О. К/. 03.В печать УЗ. VI. ОЪ. Объем ^ усл.п. л., 0,9уч.-изд.л. Офсет. Формат 60x84/16. Бумага тип №3. Заказ № У&Ц. Тираж ¿00.

Издательский центр ДГТУ

Адрес университета и полиграфического предприятия: 344010, г.Ростов-на-Дону, пл.Гагарина,!.

»1902

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Анализ путей повышения производительности € однопроходной дуговой автоматической сварки под флюсом стыковых соединений из низколегированных сталей. Задачи исследований.

1.1. Факторы, определяющие производительность однопроходной автоматической сварки стыковых соединений.

1.1.1. Влияние термического кпд на производительность процесса однопроходной сварки.

1.1.2. Влияние величины погонной энергии на производительность процесса однопроходной сварки.

Р 1.1.3. Влияние скорости сварки на производительность процесса.

1.2. Влияние формы шва на качество сварных стыковых соединений, выполненных однопроходной автоматической сваркой.

1.2.1. Влияние формы шва на статическую и динамическую прочность сварного соединения.

1.2.2. Влияние формы шва на стойкость против образования горячих (кристаллизационных) трещин.

1.3. Влияние гидродинамических потоков жидкого металла в сварочной ванне на формирование сварного шва.

• 1.4. Анализ существующих технологических приемов управления формой шва.

1.5. Задачи исследований.

1.6. Выводы по главе.

ГЛАВА 2. Анализ влияния внешнего аксиального переменного (50 Гц) магнитного поля на производительность дуговой сварки сталей с магнитными свойствами.

2.1 Анализ сил, действующих в переменном (50 Гц) * аксиальном магнитном поле на расплав сварочной ванны при сварке сталей с ферромагнитными свойствами.

2.1.1 Анализ силы индукционного давления на расплав сварочной ванны при сварке в аксиальном переменном (50 Гц) магнитном поле.

2.1.2. Экспериментальные исследования силового взаимодействия магнитного поля с индукционными токами в расплаве сварочной ванны.

2.2. Влияние аксиального переменного (50Гц) магнитного поля на глубину проплавления основного металла при сварке сталей с ферромагнитными свойствами. д 2.3. Выводы по главе.

ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования влияния аксиального переменного (50Гц) магнитного поля на производительность дуговой сварки сталей с магнитными свойствами.

3.1. Анализ существующих методик определения скорости потоков расплава в сварочной ванне.

3.2. Разработка новой методики определения скоростей расплава на поверхности сварочной ванны.

3.3. Экспериментальное исследование влияния аксиального переменного (50 Гц) магнитного поля на гидродинамику сварочной ванны.

3.4. Влияния внешнего аксиального переменного

50 Гц) магнитного поля на глубину проплавления при дуговой сварке неплавящимся электродом.

3.5. Влияния аксиального переменного (50 Гц) магнитного поля на глубину проплавления при дуговой сварке плавящимся электродом.

3.6. Выводы по главе.

ГЛАВА 4. Разработка оборудования и технологии однопроходной сварки под флюсом в аксиальном переменном (50 Гц) магнитном поле.

4.1. Разработка сварочной горелки для сварки под флюсом.

4.1.1. Расчет и проектирование электромагнита для генерирования аксиального переменного магнитного поля.

4.1.2. Проектирование сварочной горелки.

4.2. Разработка технологии высокоскоростной однопроходной сварки под флюсом низколегированных сталей в аксиальном переменном (50 Гц) магнитном поле.

4.2.1. Расчет режимов автоматической сварки в магнитном поле.

4.3. Исследование структуры и свойств стыковых швов, выполненных в аксиальном переменном ( 50 Гц)магнитном поле.

4.3.1. Исследование механических свойств сварных соединений.

4.3.2. Исследование усталостной прочности сварных швов.

4.3.3. Исследование твердости сварных соединений.

4.3.4. Исследование макро- и микроструктуры стыковых швов, выполненных в аксиальном переменном агнитном поле.

4.3.5. Исследование химического состава и распределения легирующих элементов в сварных швах.

4.4. Выводы по главе.

Актуальность работы. Повышение эффективности производства, в свете программных документов правительства РФ, является важной научно-технической задачей. В связи с этим решение проблемы повышения производительности сварки является актуальным. Одним из перспективных направлений решения данной задачи является совершенствование существующих технологических процессов сварки [1].

Развитие строительной индустрии и машиностроения характеризуется широким использованием сварных металлоконструкций из низколегированных сталей, которые имеют значительный объем выполнения стыковых сварных соединений большой протяженности, когда трудоемкость сварочных работ превышает, либо соизмерима с трудоемкостью остальных видов работ.

Производительность однопроходной дуговой сварки стыковых соединений без разделки кромок, как показано в работах Н.Н. Рыкалина [2], определяется скоростью сварки, величиной погонной энергии, термическим к.п.д. и коэффициентом формы шва. Вместе с этим, для обеспечения требуемого качества таких соединений возникают определенные ограничения по величине погонной энергии. Эти ограничения связаны:

1) со склонностью сталей к образованию закалочных структур и холодных трещин при уменьшении погонной энергии;

2) со склонностью к образованию кристаллизационных трещин при увеличении погонной энергии. С другой стороны, увеличение скорости сварки при сохранении оптимальной величины погонной энергии ограничено нарушением геометрического подобия сварочной ванны, которое, как показано в работах А.И. Акулова [3,4], характеризуется непропорциональным ростом глубины проплавления по отношению к ширине шва, наличием подрезов и несплавлений. Это приводит к снижению статической и динамической прочности сварного шва, а также снижению стойкости к образованию кристаллизационных трещин.

Таким образом, повысить производительность однопроходной сварки стыковых соединений за счет форсирования режимов, без нарушения геометрического подобия формы шва, а следовательно и без ухудшения служебных свойств сварного шва невозможно. Исходя из вышеизложенного, повысить производительность возможно за счет увеличения скорости сварки с одновременным увеличением тепловой мощности дуги, чтобы погонная энергия оставалась неизменной. При этом необходимо разрабатывать такие технологические приемы, которые позволили бы сохранить геометрическое подобие формы шва на форсированных режимах сварки.

В последние годы наметился способ повышения производительности дуговой сварки и наплавки с использованием внешнего магнитного поля, которое привлекает простотой технического исполнения и возможностью бесконтактно влиять на процессы в зоне сварки. Теоретические и технологические основы данного направления были разработаны A.M. Болдыревым, В.П. Чернышом, Ф. Эстнитцером, В.А. Биржевым и др [5-9]. При этом было показано, что создание в зоне сварки переменного (50Гц) аксиального магнитного поля позволяет в широких пределах управлять формой проплавления.

Вместе с тем, анализ литературных данных показал, что исследования возможностей повышения производительности однопроходной сварки стыковых соединений с помощью переменного (50 Гц) аксиального магнитного поля недостаточны и носят в своей основе гипотетический характер. Так, отсутствуют сведения о влиянии гидродинамических потоков расплава сварочной ванны при наложении аксиального переменного магнитного поля на форму проплавления. Отсутствует методика определения оптимальных режимов сварки при наложении аксиального переменного (50 Гц) магнитного поля.

Цель работы. Повышение производительности дуговой автоматической однопроходной сварки с использованием аксиального переменного (50 Гц) магнитного поля на основе исследования влияния магнитного поля на характеристики плавления металла изделия.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• провести анализ сил, действующих на расплав сварочной ванны при сварке в аксиальном переменном (50 Гц) магнитном поле;

• разработать методику определения скоростей расплава в сварочной ванне и исследовать влияние переменного (50 Гц) аксиального магнитного поля на гидродинамику сварочной ванны;

• разработать расчетную модель, позволяющую по заданным параметрам режима сварки рассчитывать величину индукции аксиального переменного (50 Гц) магнитного поля, соответствующую заданной глубине пропдавления.

• разработать методику определения оптимальных режимов электромагнитной обработки сварочной ванны;

• разработать технологию высокопроизводительной однопроходной автоматической сварки под флюсом протяженных швов стыковых соединений из низколегированных сталей с использованием аксиального переменного (50 Гц) магнитного поля и провести практическую проверку ее эффективности.

Научная новизна.

1. На основе теоретического анализа получено аналитическое выражение для расчета электромагнитного индукционного давления на расплав сварочной ванны при сварке в переменном (50 Гц) аксиальном магнитном поле от величины радиальной составляющей магнитного поля и магнитной проницаемости расплава. На основе экспериментальных исследований распределения радиальной составляющей индукции магнитного поля по поверхности сварочной ванны показано, что основная часть электромагнитного индукционного давления приходится на расплав хвостовой части сварочной ванны. Следствием такого эффекта является торможение потоков расплава, увеличение толщины жидкой прослойки под дугой, приводящее к снижению эффективности проплавления металла.

2. На основе разработанной методики получены новые данные о величине и характере распределения скоростей потоков расплава под действием переменного (50 Гц) аксиального магнитного поля при аргонно-дуговой сварке неплавящимся электродом. Показано, что при наложении переменного (50 Гц) аксиального магнитного поля скорость потоков расплава на оси сварочной ванны уменьшается в среднем в 2,2 раза в диапазоне индукций 0-0,08 Тл.

3. На основе теоретического анализа сил действующих на расплав сварочной ванны при наложении переменного (50Гц) аксиального магнитного поля и экспериментальных исследований влияния аксиального переменного (50 Гц) магнитного поля на гидродинамику сварочной ванны и форму шва установлена аналитическая и эмпирическая зависимости геометрических параметров сварного шва от параметров режима сварки, электромагнитной обработки и гидродинамики сварочной ванны. На основе этих зависимостей показано и экспериментально подтверждено, что при наложении переменного (50 Гц) аксиального магнитного поля коэффициент формы шва увеличивается (за счет уменьшения глубины проплавления) в 3-8 раз (в зависимости от способа сварки, диаметра электрода, скорости сварки, силы и полярности сварочного тока) в диапазоне индукций 0-0,1 Тл. Это позволяет значительно расширить границы используемых при дуговой сварке токов и скоростей сварки, обеспечивающих бездефектное формирование сварного шва.

4. С использованием полученных аналитического и эмпирического выражений разработана расчетно-аналитическая методика определения оптимального режима электромагнитной обработки, который обеспечивает требуемое геометрическое подобие сварного шва на форсированных режимах сварки.

5. Получены новые данные о влиянии переменного (50 Гц) аксиального магнитного поля на механические свойства, химический состав, макро- и микроструктуру сварного шва, которые показывают, что служебные свойства сварных швов, выполненных по новой технологии с использованием магнитного поля, не хуже служебных свойств сварных швов, выполненных по обычной технологии.

Практическая ценность работы.

Разработана методика определения скорости движения расплава в реальной сварочной ванне, позволяющая определять скорость движения расплава сварочной ванны в любой точке хвостовой части сварочной ванны. Изображение поверхности расплава сварочной ванны, спроецированное через оптоволоконные преобразователи на экране прибора ОКС-ЗМ фиксируется аналоговой видеокамерой, после чего оцифровывается для компьютерного анализа. При реализации данной методики индикация движения расплава сварочной ванны осуществляется посредством наблюдения за движением газовых пузырьков на его поверхности, появляющихся вследствие естественной дегазации сварочной ванны.

Разработана технология дуговой однопроходной автоматической сварки под флюсом конструкционных низколегированных сталей в аксиальном переменном (50 Гц) магнитном поле, обеспечивающая повышение производительности в 1,7-2 раза.

Разработано оборудование к стандартным сварочным автоматам и навесным сварочным головкам для создания в зоне сварки переменного (50 Гц) аксиального магнитного поля.

Новая технология внедрена в Воронежском филиале АП ЦНИИОМТП при изготовлении конструкций с протяженными швами.

Методы исследований. Теоретический анализ основных факторов, определяющих производительность дуговой автоматической сварки, а также теоретические исследования влияния аксиального переменного (50 Гц) магнитного поля на форму проплавления проводились на основе современных сведений из теории сварочных процессов, магнитной гидро- и газодинамики.

Влияние аксиального переменного (50 Гц) магнитного поля на гидродинамику сварочной ванны оценивали на основе экспериментальных исследований с применением специально разработанной методики, сочетающей использование современного прибора визуально-оптического контроля высокоэнергетических процессов - ОКС-ЗМ и современных компьютерных технологий обработки изображения, базирующихся на программных приложениях - Adobe Premiere и Adobe Photoshop.

Статистическую обработку экспериментальных значений индукционного давления, скоростей движения потоков расплава, глубины проплавления и коэффициента формы шва проводили на основе регрессионного анализа методом наименьших квадратов.

Сравнительную оценку структуры, твердости (на приборе марки ТАК КАК-8), микротвердости (на приборе ГТМТ-3) металла шва и околошовной зоны, механических свойств металла при статическом растяжении (на установке Р-5), усталостную прочность сварных соединений (на машине МУП-50 при частоте нагружения 10 Гц, на базе 2 • 106 циклов и коэффициенте асимметрии цикла 0,25) определяли для стали 15ХСНД по стандартным методикам.

Распределение легирующих элементов по зонам сварного соединения определяли для стали 15ХСНД методом микрорентгеноспектрального анализа на установке МАР-2.

Апробация работы. По результатам исследований сделаны доклады на: региональной научно-технической конференции, посвященной 25-летию кафедры сварки ВГТУ (Воронеж, 1998); всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Сварка и контроль - 2001» (Воронеж, 2001);

VI Всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении - 2003» (Пенза, 2003)

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в семи печатных работах.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, основных выводов по работе, списка литературы и приложений. Работа содержит 132 страницы машинописного текста, 14 таблиц, 49 рисунков. Основные положения, выносимые на защиту:

Основные выводы и результаты работы

1. Необходимыми условиями качественного формирования сварного шва при однопроходной автоматической сварке стыковых соединений без разделки кромок являются:

• соблюдение оптимальной величины погонной энергии, обеспечивающей стойкость к образованию закалочных структур, холодных и горячих трещин;

• соблюдение оптимальной величины коэффициента формы шва, обеспечивающей требуемую статическую и динамическую прочность сварного шва, а также стойкость к образованию кристаллизационных трещин.

Повышение производительности сварки без ухудшения качества сварного шва возможно за счет одновременного увеличения скорости сварки и тепловой мощности дуги при сохранении и обеспечении оптимальной формы шва.

2. Одним из перспективных путей повышения производительности автоматической однопроходной сварки под флюсом стыковых соединений, является использование при сварке переменного (50 Гц) аксиального магнитного поля, которое позволяет в широких пределах управлять коэффициентом формы шва и, следовательно, позволяет значительно расширить границы используемых при сварке токов и скоростей сварки, обеспечивающих качественное формирование сварного шва.

3. Использование аксиального переменного (50 Гц) магнитного поля при автоматической сварке стыковых соединений из сталей с ферромагнитными свойствами приводит к появлению дополнительного электромагнитного индукционного давления на расплав хвостовой части сварочной ванны, обусловленного взаимодействием магнитного поля с индуцированными в расплаве вихревыми токами. Наличие такого эффекта приводит к торможению потоков расплава на оси сварочной ванны (скорость потоков расплава сварочной ванны уменьшается в среднем в 2,2 раза в диапазоне индукций 0-0,08 Тл), уменьшению градиента скоростей по ширине сварочной ванны, что способствует устранению подрезов и несплавлений на форсированных режимах сварки.

4. Разработана методика определения скорости движения расплава в реальной сварочной ванне, основанная на использовании современных приборов визуально-оптического контроля высокоэнергетических процессов, при реализации которой индикация движения расплава сварочной ванны осуществлялась посредством наблюдения за движением газовых пузырьков на его поверхности, появляющихся вследствие естественной дегазации сварочной ванны. Использование в качестве индикатора движения расплава газовых пузырьков позволяет измерять скорости движения расплава сварочной ванны без внесения существенных возмущений в измеряемый объект.

5. На основе теоретического анализа и экспериментальных исследований влияния переменного (50 Гц) аксиального магнитного поля на глубину проплавления и скорость движения потоков расплава сварочной ванны разработана методика расчетно-аналитического определения оптимальных

• параметров режима электромагнитной обработки, которым соответствуют заданные геометрические параметры сварного шва на форсированных режимах сварки.

6. Разработана технология однопроходной автоматической сварки под флюсом стыковых соединений из низколегированных сталей с использованием переменного (50 Гц) аксиального магнитного поля, обеспечивающая повышение скорости сварки в 1,7-2 раза (в зависимости от толщины свариваемых деталей) без ухудшения служебных свойств сварного шва. За счет повышения скорости сварки в аксиальном переменном (50 Гц) магнитном поле приведенные затраты на один погонный метр шва ф уменьшаются в 1,3 -1,5 раза (в зависимости от толщины свариваемых деталей).

137

1. Патон Б.Е. Некоторые итоги и пути развития дуговой сварки. // Автоматическая сварка. 1978. №10 с.1-4.

2. Рыкалин Н.Н. Расчеты тепловых процессов при сварке. М.: Машгиз. 1951. 296с.

3. Акулов А.И., Бельчук Г. А., Демянцевич В.П. Технология и оборудование сварки плавлением. М.: Машиностроение. 1977. 432с.

4. Справочник по сварке. Том 4. под ред. А.И. Акулова / М.: Машиностроение. 1979.416с.

5. Болдырев A.M. Управление кристаллизацией металла при сварке плавлением. / Дисс. На соиск. Ученой степени докт. Техн. Наук. М.: МАТИ им. Циолковского. 1977. 470с.

6. Сварка с электромагнитным перемешиванием. / Под общ. ред. Черныша В.П. Киев: Техника. 1983. 128с.

7. Биржев В.А. Теоретические и технологические основы повышения производительности дуговой сварки и наплавки во внешнем аксиальном магнитном поле. / Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Липецк. 1997. 476с.

8. Erdmann-Jesnitser F., Scorder W.Schubert J. Beodachtugen zur Wirking von Magnetfeldern beim Lichtbodenschweiben Werkstatt und Betrieb. 94. Jahrg. 1961. Heft 8. s.506-508.

9. Erdmann-Jesnitser F., Feustel E., Grudlangen des Magninpulsschweibens. -Schweiben und Schneiden. Jahrgang 19. 1967. Heft 1. s.2-8

10. Патон Б.Е. Основные задачи развития сварочного производства в СССР. Автоматическая сварка. 1986. №3 с. 1-4.

11. Сварка и свариваемые материалы // справочник т.1 под ред. В.Н.Волченко/М.: Металлургия. 1991. 256с.

12. Н.Н. Прохоров Горячие трещины при сварке. М.: Машгиз. 1952. 219с.

13. Сварка и резка в промышленном строительстве. // Справочник строителя под ред. Б.Д .Малышева / М.: Стойиздат.1989. 585с.

14. Лившиц JI.C. Металловедение для сварщиков (сварка сталей). М.: Машиностроение. 1979. 253с.

15. Добротина З.А., Донченко Е.А. Влияние тока и скорости сварки (при постоянной погонной энергии) на геометрию шва и свойства околошовной зоны. // Сварочное производство. 1972. №2. с.33-34.

16. Прохоров Н.Н. Физические процессы в металлах при сварке. Том 2. М.: «Металлургия». 1975. 600 с.

17. Патон Б.Е., Мандельберг С.Л., Сидоренко Б.Г. Некоторые особенности формирования швов при сварке с повышенной скоростью. // Автоматическая сварка. 1971 №8 с. 1-6.

18. Ерохин А.А. Основы сварки плавлением. М.: Машиностроение., 1973. 448с.

19. Болдырев A.M., Биржев В.А., Черных А.В. К расчету гидродинамических параметров жидкого металла на дне сварочной ванны при дуговой сварке. //Сварочное производство. 1992. №2 с. 31-33.

20. Авдеев М.В. Анализ гидродинамических явлений в сварочной ванне. // Сварочное производство. 1973. №10

21. Размышляев А.Д. Гидродинамические параметры жидкого металла на передней стенке кратера ванны при дуговой сварке.//Автоматическая сварка. 1982. №1 с.20-25.

22. Букаров В.А., Ищенко Ю.С., Лошакова В.Г. Влияние конвекции металла в сварочной ванне на проплавление. // сварочное производство. 1978. №11. с.4-7.

23. Щетинина В.И., Лещинский Л.К., Серенко А.Н. Движение жидкого металла в сварочной ванне. // Сварочное производство. 1988. №4. с.31-33.

24. Ковалев И.М. Изучение потоков жидкого металла при аргонодуговой сварке неплавящимся электродом. // Сварочное производство. 1974 №9. с.10-12.

25. Чернышев Г.Г., Маркушевич И.С., Николаенко М.Р. Влияние потоков металла в сварочной ванне на образование дефектов формы шва при сварке под флюсом. // сварочное производство. 1987. №10. с.41-42.

26. Демянцевич В.П., Матюхин В.И. Особенности движения жидкого металла в сварочной ванне при сварке неплавящимся электродом. // Сварочное производство. 1972. №10. с.1-3.

27. Мандельберг C.J1. и др. Воздействие вспомогательной дуги на формирование швов. // Автоматическая сварка. 1980. №2. с.47-48.

28. Болдырев A.M., Биржев В.А., Черных А.В. Управление глубиной проплавления при дуговой сварке и наплавке с помощью продольного переменного магнитного поля. // Сварочное производство. 1993. №6. с.30-31.

29. Слухоцкий А.Е., Рыскин С.Е. Индукторы для индукционного нагрева. Д.: Из.-во «Энергия». 1974. 263с.

30. Гвоздецкий B.C. О функции распределения плотности тока в анодном пятне дуги. // Автоматическая сварка. 1973. №12. с.20-24.

31. Технология электрошлаковой сварки плавлением., под ред. Б.Е.Патона, Машгиз,1962.

32. Ковалев И.М. Некоторые особенности формирования сварных соединений при сварке электродом с неплавящимся катодом. // Сварочное производство. 1972. №10. с.3-5.

33. Селяненюв В.И. Распределение давления сварочной дуги постоянного тока. // Сварочное производство. 1974. №7. с.4-6.

34. Ерохин А.А. Определение величины силового воздействия дуги на расплавленный металл. // Автоматическая сварка. 1978. №4. с.62-64.

35. Размышляев А.Д., Маевский В.Р. Расчетная оценка влияния конвекции жидкого металла на размеры сварочной ванны при дуговой наплавке // Автоматическая сварка. 1999. с.22-24.

36. Степанов В.В., Селяненков В.Н., Вольман И.Ш., Загоруйко В.Г. Электродинамические силы в ванне при сварке тонких пластин // Сварочное производство. 1979. №5. с.5-6.

37. Ерохин А.А. Кинетика металлургических процессов дуговой сварки. М.: «Машиностроение». 1964.

38. Шмелева И.А., Гобарев J1.A., Мазель А.Г. Регрессионная зависимость геометрических размеров шва от параметров режима сварки под флюсом. // Автоматическая сварка. 1978. №1. с. 12-15.

39. Болдырев A.M., Биржев В.А., Черных А.В. К вопросу выбора оптимального режима дуговой сварки и наплавки с высокой скоростью. // Известия вузов. Строительство. 1996. №2. с. 124-127.

40. Жданов Г.С. Физика твердого тела. Изд.-во МГУ. 1962. 502с.

41. Ерохин А. А., Букаров В.А., Ищенко Ю.С. Расчет режимов автоматической сварки стыковых соединений с заданной величиной проплавления. // Сварочное производство. 1971. №2. с.22-25.

42. Размышляев А.Д. Исследование скорости движения металла в сварочной ванне при дуговой наплавке под флюсом. // Сварочное производство. 1979 №9. с.3-5.

43. Размышляев А.Д. Исследование потоков жидкого металла в ванне при дуговой сварке. // сварочное производство. 1985. №10. с. 31-32.

44. Размышляев А.Д. Распределение толщины прослойки жидкого металла по длине кратера сварочной ванны. // Автоматическая сварка. 1975. №12. с.62-63.

45. Рыкалин Н.Н., Ерохин А.А., Кубланов В.Я. Исследование гидродинамических потоков в модели ванны применительно к плазменно-дуговому переплаву. Физика и химия обработки материалов. 1974. №6. с.33-37.

46. Кубарев В.Ф., Чернышов Г.Г. Гидродинамические процессы в сварочной ванне. // Изв. вузов. Машиностроение. 1979. №5. с. 119-123.

47. Букки А.А., Шилов А.А. Математическая модель процесса проплавления основного металла при электродуговой сварке. / В сб. Сварочное производство. Ижевск. ИМИ. 1975. с.24-37

48. Гулаков С.В., Носовский Б.И. Особенности формирования сварочной ванны. // Автоматическая сварка. 1981. №11. с.32-35.

49. Прохоров Н.Н., Прохоров Н.Никол. Обобщенное уравнение фронта кристаллизации при сварке. // Сварочное производство. 1969. №8. с. 1-4

50. Петров Г.А. Гидравлика переменной массы. Харьков.: Из-во Харьковского университета. 1964. 223 с.

51. Г. Шлихтинг Теория пограничного слоя. М.: Наука. 1974. 712с.

52. Гухман А.А. Введение в теорию подобия. М.: Высшая школа. 1973. 295с.

53. Тир JT.JI., Столов М.Я. Электромагнитные устройства для управления циркуляцией расплава в электропечах. М.: Металлургия. 1975. 224с.

54. Болдырев A.M., Биржев В.А., Черных А.В. Влияние внешнего продольного магнитного поля на состав наплавленного металла шва. // Сварочное производство. 1993. №8. с.28-30.

55. Lundin C.D., Ruprecht W.I. Pulsed current arc welding // Welding Journal. 1974. 53. №1. p.11-19.

56. Becker D.W., Adams C.M. The role of pulsed GTA welding // Welding

57. Jounal. 1979. 58. №5. p 143-s 152-s.

58. A.M. Болдырев, В.А. Биржев, А.В. Черных, Р.В. Платошкин Р.В. Плавление электродной проволоки при сварке в аксиальном переменном магнитном поле промышленной частоты 50 Гц // Сб. докладов

59. Всероссийской научно-технической конференции «Сварка и контроль-2001»/ ВГАСУ-Воронеж, 2001. с.118-121.

60. Шерклиф Дж. Курс магнитной гидродинамики. М.: Изд-во «Мир». 1967. 320с.

61. Акулов А.И., Рыбачук A.M. Удержание сварочной ванны поперечным магнитным полем при сварке плавящимся электродом // Сварочное производство. 1975. №11. с.9-10.

62. Говорков В.А. Электрические и магнитные поля. ГЕИ. 1960. 463с.

63. Болдырев A.M., Дорофеев Э.Б., Биржев В.А. Моделирование движения расплава сварочной ванны под действием электромагнитных сил./ В сб. Итоги научно-исследовательских работ. Воронеж. ВПИ. 1973. с.299-302.

64. Найдич Ю.В. Контактные явления в металлических расплавах. Киев.: Наукова думка. 1972. 195с.

65. Муравьев И.И. Исследование и совершенствование технологии аргоно-дуговой сварки титановых сплавов./Диссертационная работа на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва. 1974. 132с.

66. Никифоров Г.Д. и др. О механизме образования пор при сварке титановых сплавов.//Сварочное производство. 1971. №3.

67. А.с. 1382614 (СССР). Горелка для сварки магнитоуправляемой дугой. //

68. Болдырев A.M., Биржев В.А., Черных А.В. -Б.И. №11. 1988.

69. Ерохин А.А. Силовое воздействие дуги на расплавляемый металл. // Автоматическая сварка. 1979. №7. с.21-25.

70. В.А. Биржев, А.В. Черных, А.С.Померанцев Установка для исследования потоков расплавленного металла в сварочной ванне приаргонодуговой сварке// Тезисы докладов региональной конференции, посвященной 25-летию кафедры сварки ВГТУ-Воронеж, 1999. с. 10-11.

71. В.А. Биржев, А.В. Черных, А.С. Померанцев К расчету силового воздействия на расплав сварочной ванны при сварке в аксиальном магнитном поле// Сб. «Сварка и родственные технологии в машиностроении и электронике»/ ВГТУ-Воронеж, 2000. с.7-10.

72. Арцимович JI.A., Лукьянов С.Ю. Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях. М.: Наука. 1978. 224с.

73. Арцимович Л.А. Замкнутые плазменные конфигурации. М.: Наука. 1969. 246с.

74. Болдырев A.M., Дорофеев Э.Б. Выбор конструкции соленоида для электромагнитной обработки сварочной ванны // Сварочное производство. 1977. №10. с.42-44.

75. Монтгомери Д.Б. Получение сильных магнитных полей с помощью соленоидов. М.: Мир. 1971. 360с.

76. Инструкция по технологии механизированной и ручной сварки при заводском изготовлении стальных конструкций мостов. ВСН 169-80ю М.: Минтрансстрой. 1981. 85с.

77. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. Изд. 13-ое. М.: Наука. 1986. 544с.

78. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука. Изд. 5-ое. 1984. 832с.

79. Дучинский Б.Н. Прочность основания расчета сварных соединений работающих на переменные и знакопеременные усилия. Тр. ЦНИИС. 1952. Вып.8. с.137-199.

80. Дучинский Б.Н. Материалы для расчета сварных швов и соединений мостовых конструкций. Тр. ЦНИИС. 1954. Вып. 10. с. 132-179.

81. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением./Под ред. ПатонаБ.Е. М.: Машиностроение. 1974. 768с.

82. Гитлевич А.Д. Методика ориентировочного расчета удельных показателей себестоимости электрической сварки плавлением // Сварочное производство. 1979. №9 с.32-33.

83. Гитлевич А.Д. Влияние основных факторов на технологическую себестоимость дуговой сварки покрытыми электродами // Сварочное производство. 1981. №9. с.29-31.