автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Разработка адаптивных импульсных технологических процессов сварки и наплавки

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ -ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ПРОЧНОСТИ II МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

11а правах рукописи Для служебного пользования Экз. N /О

САРАЕВ ЮРИЙ НИКОЛАЕВИЧ

РАЗРАБОТКА АДАПТИВНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ ТЕХНОЛОГИ1!ЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СВАРКИ И НАПЛАВКИ

Специальность 05.03.06 - Технология и машины сварочного производства

Диссертация

на соискание ученой степени доктора технических наук в форме научного доклада

Москва 1995

' < /

Работа выполнена в I lue ги гуте физики прочности и материаловедения Сибирскою смлеления Российской Академии Наук.

Официальные оппоиешм:

- доктор гехиических наук, профессор Новожилов U.M.

-доктор технических наук, профессор ГладковЭ.Л.

- доктор технических наук, профессор Бадьянов Б.И.

Ведущее предприятие - Научно-производственное обьединеине "HHKIIMT", г. Москва.

'Защит состоится " 1995г. в ^^ часов на заседании

специализированною совета Д 145.03.04. Научно-протполствеипою объединения по lexiiojioi nu машиностроения Ц11ППТМЛ111 по адресу: 109088, Россия, г. Москва, ул. Шарикоподшипниковская, 4.

Ваш от)ыв в одном экземпляре, заверенный печатью, просим выслать но указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке НПО Ц1Ш1ПМЛМ1.

Телефон для справок: 275-85-33.

Диссертация в форме доклада разослана •¿У" OY. 1995г.

Ученый секретарь специализированною coeeia, кандидат [ехмнческих наук

Л.Г.Мазепа

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Повышение требований к качеству сварных шструкций и экономичности сварочного производства непрерывно связано с вершенствованием луговых сварочных и наплавочных процессов. Традиционными ¡тодами сварки трудно решить все усложняющиеся технологические задачи: >еспечение возможности регулирования в широких пределах глубины проплавлення, 'арки по повышенным зазорам и в различных пространственных положениях, >едннения разнородных по составу металлов it сплавов, уменьшения разбрыл икания |ектродного металла, повышения стабильности возбуждения дуги и ее горения. В астоящее время традиционные стационарные процессы сварки н наплавки лектродуговая, электрошлаковая, плазменная) практически исчерпали свои гхнологнческие возможности. Концентрация энергии сварочных источников нагрева е решила да и не может решить многих проблем, в том числе проблемы ронзводителыюсти и улучшения качества сварки.

Необходимо найти нетрадиционные высокоэффективные варианты сиользования сварочной электрической и плазменной дуги как источников naipeea, оторые могли бы поднять сварочную технологию на более высокий уровень.

Новые возможности открывают импульсные технологические процессы сварки и шплавкн, а также создаваемое специализированное оборудование, разрабатываемое (звестными технологическими школами: киевском, московской, ростовской, :анктпетербургскои, томской. Созданные в 60-х годах в Советском Союзе импульсные технологические процессы благодаря своим достоинствам интенсивно вытесняют из :феры сварочного монтажного производства традиционные дуговые методы сварки и 1аплавки на стационарных режимах.

Теоретической основой широкого освоения импульсных технологических процессов сварки и наплавки в промышленности послужили работы отечественных ученых: Акулова А.П., Бадьянова Б.Н.,Вагнера Ф.А., Гладкова Э.А., Дудко Д.А., Дюргерова II.Г., Зайцева А.П., Зарубы H.H., Зубченко A.C., Каспржака Г.М., Лебедева В.К., Ленивкина В.А., Мазеля А.Г., Новожилова 11.М., Патона Б.Е., Потапьевского А.Г., Рыкалнна H.H., Фролова В.В., Шнгаева Т.Г., Ямпольского В.М.и др..

Работа выполнялась в соответствии с Всесоюзной научно-технической программой 0.72.01, утвержденной ГКНТ СССР и Госпланом СССР на 1981-1985 г.г., в соответствии с этой же программой на1985-|990 г.г., утвержденной Постановлением ГНКТ и СМ СССР N 573/137 от 10.10.85, Государственной научно-технической программой "Новые материалы", приоритетное направление "Компьютерное конструирование перспективных материалов и технологий'', утвержденной Постановлением Миннауки России N 1139 от 29.12.92,, Государственной научно-технической программой "Технологии, машины и производства будущею",

у Iпер ждем по и Постановлением I'КМ Г N 164 от 06.03.VI) г., МриграммоП СО РЛМ по приоритетному направлению развития пауки "Научные основы конструирования новых материалов н создания перспективных технологий" на 1990-1995 г.г., Государственным заказом на проведение научно-исследовательских ii опытно-конструкторских работ "Разработка и производство сварочных постовых тнрнсторных регуляторов для получения неразъемных соединении материалов", распоряжения Миннауки Росми N 2262 ф от 13 авгус|а 1992 г., N 3077фот 25 сентября 1992 г., N 4190 ф о г IО декабря 1992 г., N 160 ф от 19 февраля 1993 г., N 2128 ф от 28 мая 1993 г.. N 530 ф от II м;трта 1994 г.. Программой работ Государственного научного центра Российском Федерации Института физики прочности н материаловедения СО РАН на 1994-1995 1.г.. утвержденной Постановлением правительства Российской Федерации N 1259 от 17 ноября 1994 года. Решением государственной военно-промышленной комиссии кабинета Министров СССР N 331/1/037 от 28.02.92 г. по темам НИР: "Янвпрек-С'О". "Увнн-СО", "Якорпус-СО", "Ядро-РЛН". "Лвеню", "Днктор-ЛН" в течение 1942-1995 1.1..

Цг.'и. раПщм. Рашнтие научных н практических основ адаптивных импульсных технологических процессов сварки н наплавки, разрабо1ка, организация производства и освоение в производстве специализированного сварочного оборудования.

Пяучняя новинш

I.Развит научный подход к изучению физических, химических и тдродннамических процессов при луговых методах спарки и наплавкп, позволивши!) создан, принципиально новые технические решения но способам сварки и наплавки, рщрнбош 1ь устройства для реализации рациональных импульсных технологий, кбсснсчпмжнцих нтршиироплнные прочпостпые и качественные характеристики у высокоо|пе|сгпенных неразъемных соединений материалов.

2.11а основе исследований закономерностей плавления и переноса электродного металла при рнштчных процессах дуговой сварки плавящимся электродом установлена прппниппплышя возможность управления отдельными стадиями сварочного микроппкла - периода плавления и переноса каждой капли электродного металла, а также получена достоверная качественная оценка характеристик тепло-, массопереноса и разрабо1аны математические модели реальных технологических процессов сварки. Созданные модели обеспечивают возможность компьютерного конструирования адаптивных импульсных технологических процессов сварки н наплавки на основе первоначально выбранного алюрнтма управления.

3.Предложены и реализованы на практике перспективные направления совершенствования сварочною оборудования, в которых создаваемым источникам питания и блокам автоматического управления, основному элементу единой энертегическом системы: источник пнгапия - дуга - сварочная ванна - изделие,

отводится первостепенная роль, позволяющая получать требуемые эксплуатационные характеристики у высокоответственных неразъемных соединений материалов. Созданы инженерные методики расчета снльноточных систем преобразовательной техники.

4.Установлены общие закономерности связи основных параметров режима сварки с характером протекания кинетики плавления II переноса электродного металла, кристаллизацией и формированием металла шва, размерами, зоны термического влияния, и также разбрызгиванием электродного металла и стабильностью протекания технологических процессов. На основе установленных закономерностей сформирован оригинальный подход к созданию принципиально новых импульсных технологических процессов сварки и наплавки - адаптивных импульсных технологических процессов, обеспечивающих стабильность характеристик массопереноса электродного металла, тепловых и энергетических показателей, режима при наличии любого числа возмущающих воздействии.

Практическая ценность работы. На основе результатов теоретических н экспериментальных исследований разработаны новые способы импульсно-дуговой сварки, создано уникальное специализированное сварочное оборудование, успешно решены вопросы промышленного производства и его широкого внедрения в различных отраслях народного хозяйства страны, связанных с производством высокоответственных сварных конструкций и изделий. Основано повое научное 1шправлепие:"Компыотериое конструирование идаптивиых импульсных технологических процессов сварки и наплавки".

Разработаны и внедрены в промышленности: способы односторонней импульсно-дуговой сварки корневых швов с формированием обратно!о валика на весу без дополнительных подкладок и нодварки изнутри судовых конструкций, магистральных и технологических трубопроводов различного диаметра, тонколистового металла 0,8+2,0 мм в среде СО2 и покрытыми электродамп типа АНО-ТМ и У011И 13/55 диаметром 3,0+5,0 мм с минимальным разбрызгиванием электродного металла на уровне 1+2?о.

Создано п освоено в производстве уникальное сварочное оборудование, реализующее адаптивные импульсные технологические процессы сварки и наплавки и позволяющее повысить эффективность монтажных и ремонтных технологических операций изделий спецтехннкн, в том числе в условиях отсутствия стационарной электрической сети.

Широкое внедрение результатов работы в промышленности и ремонтных предприятиях Министерства обороны России, в том числе: ПО "Севманшреднрнятне", г.Северодвинск; Балтийском судоремонтном заводе, г.Таллннн; 38-м опытом заводе МО России, г.Брошшны Московской области; НГДУ "Бузулукиефть", г.Бузулук Оренбур|ской области; ПЭС им. Е.О.Пагоиа; ПО "Азот", г.Кемерово; НВЦ "ТОБ",

|.1>слм>род; МГУ N 29, i.CieimoiopcK; КМУ N 3 "Сибмепшлур! монтаж", г.Кемерово; AIM IICMO "Якугалм.пстрой, г.МнрпьМ) Якутской Саха ССР; АО "Нефтетазмаш", г.Усгь-Камсноюрск; Предприятие "Томсктеплосеть", г.Томск; СМУ "Снбтехмонтаж", г.Томск; Институт металлуртческпх исследований "СИМЕ", г.Гавамя, Куба и др., потволнло обсспечпгь высокопрочные неразъемные соединения, снизить процент бракованных изделий, увеличить в 2+5 раза производительность сварочно-монтажных работ, снизить трудоемкость изютовления сварных конструкций в 1,5+2 раза.

Суммарный экономический эффект от внедрения разработки в I9RI-I994 г.г. состпнл около 150 млн.рублей в ценах 1992 года.

Оснопные положения выносимые lia защиту:

1. Рязвшне научною подхода к изучению процессов дуговой сварки и наплавки с позиции взаимосвязи энергетических характеристик технологических процессов с прочностными и качественными характеристиками неразъемных соединении материалов, характером переноса электродного металла, формой и размерами шва, химическим составом, конструктивными и технологическими особенностями изделий.

2. Припиши.! управления отдельными стплиямн микроцикля - иериодп плавления и переноса каждой капли электродною металла с учетом характеристик тепло-массопереносп на основе исследования математических моделей реальных технолот ических процессов.

3. Концепция совершенствования сварочного оборудования на основе реализации алпншвиых алгоритмов импульсного управления энергетическими ii.'tpaMeipiiMii процесса.

4. Инженерные методики расчета сильноточных систем преобразовательной техники как основного исполнительного элемента единой энергетической системы: источник питания - луга - сварочная ванна - изделие.

5. Физические и металлургические закономерности, отражающие взаимосвязь пшоршмов импульсного управления энергетическими параметрами технологического процесса с характером протекания кинетики плавления и переноса электродного металла, кристаллизацией и формированием металла шва, размерами зоны термическою влияния, разбрызгиванием электродного металла и стабильностью иротекпния технологических процессов сварки и наплавки, обеспечивающих стабильность характеристик массопереиоса электродного металла, тепловых и энертетических показателей режима при наличии любого числа возмущающих nomciicmnil.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на 4 международных конференциях (г.Пятигорск, 1988 г.;г.Гавана, Куба, 1990 г.; г.Киев. 1992 г.: г.Сиань, КНР, 1993 г.); 15 всесоюзных, республиканских и региональных научно-технических конференциях и семинарах (г.Красноярск, 1979 г.; г.Владнвосток,

1980 г.; г.Вильнюс, 1981 г.; г.Красноярск, 1982 г.; г.Владивосток, 1983 г.; г.Уфа, 1984 г.; г.Караганда, 1985 г.; г.Ростов-на-Дону, 1987 г.; г.Тонск, 1987 г.; г.Омск, 1987 г.; г.Новосибирск, 1988 г.; г.Алма-Ата, 1988 г.; г.Тула, 1989 г.; [.Ленинград, 1990 г.; г.Волгоград, 1991 г.).

Работа обсуждалась на заседаниях Ученого Совета Института физики прочности и материаловедения СО РАН, объединенного НТС отделов сварки и сварочного оборудования НПО ЦНИИТМАШ и НТС отделения сварки НПО Ш1К11МТ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 80 работ, в том числе 33 авторских свидетельства и I положительное решение по заявке на изобретение.

I. РАЗВИТИЕ НАУЧНЫХ ОСНОВ ИСПУЛЬСНО-ДУГОВЫХ МЕТОДОВ СВАРКИ И НАПЛАВКИ

При импульсно-дуговой сварке и наплавке значительно расширяются технологические возможности дуговых и плазменных процессов. Суть применения импульсной дуги заключается в концентрации во времени теплового и силовою воздействия на основной н электродный металлы с целью регулирования технологических характеристик процесса сварки.

Достоинством импульсных процессов является возможность стабилизации мгновенных значений основных технологических параметров интервала плавления и переноса каждой капли электродного металла. Это становится возможным благодаря наличию каналов обратных связей, контролирующих состояние объектов управления по основным мгновенным значениям технологических параметров, несущим наибольшую информацию, например дуговому напряжению, сварочному току, средней мощности отдельного микроцикла, энергии, затраченной на плавление отдельной капли электродного металла [1|.

В зависимости от решаемой технологической задачи выбирают следующие частотные диапазоны алгоритмов импульсного управления:

-5000+ 100 Гц - для повышения устойчивости горения дуги и уменьшения размеров переносимых капель;

-100+25 Гц - для управления переносом электродного металла во всех пространственных положениях;

-25+0,25 Гц - для улучшения формирования шва во всех пространственных положениях за счет уменьшения размеров сварочной ванны н увеличения скорости ее кристаллизации;

-от 0,25 Гц и ниже - для управления кристаллизационными процессами в металле шва и зоне термического влияния.

Имнульсио-дут опой сваркой плавящимся электродом называется процесс про|рамм1юю управления плавлением и переносом металла путем изменения тока в штле импульсов значительной мощности.

Существуют два основных вида переноса электродного металла при импульсно-лутовой сварке плавящимся электродом: "длинной дугой" - без замыкания дуговою промежутка и "короткой дугой" - перепое электродного металла осуществляется во время коротких замыканий дугового промежутка (рис.1).

Основными параметрами имиульсио-дуговой сварки плавящимся электродом "длинной дутой" (см.рис.I,а) помимо известных являются амплитуда импульса 1„, длительности импульса 1„, паузы |„ и цикла Т=1,,+■!„, частота импульсов Г=1/Тц, бикжмй ток 16 или ток паузы, скорость нарастания тока импульса и ею спада, скважность импульсов Ч=Тц/|И.

/у\

«и «п -

Гм

ГУ«'"

ь/П^/П/!

___

М"

[Г-

у

I.

Рис.1. Осциллотраммы тока и напряжения дуги при имиульсио-дуговой сварке плавящимся электродом "длинной" (а) и "короткой" (б) дугой.

Характерная особенность импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом -управляемый перенос электродного металла. Существуют две разновидности управляемою переноса при сварке "длинной дугой": I - импульс токя обеспечивает перепое одной капли электродного металла; 2 - при каждом импульсе тока от электрода отделяется и переносится в сварочную ванну несколько капель - такой процесс ияшвлося нмиульсно-дуговой сваркой с прерывисто струйным переносом металла.

Суть имиульсио-дуговой сварки "длинной дугой" заключается в наложении мощных кратковременных импульсов тока на сварочную дугу средней мощности. При

этом происходит резкое увеличение электродинамических сил, которые формируют жидкий металл на торне электрода в виде капли и сбрасывают ее строго в сварочную ванну в любом пространственном положении последней. Эю даег возможность осуществлять мелкокапельный перенос при сварочном токе основного режима ниже критического значения, при котором в случае стационарного режима сварки с ростом тока резко уменьшается размер переносимых капель электродного металла. Ммпульсно-дуговая сварка "короткой дугой" (см.рис. 1,6) реализуется в основном в защитной среде углекислого газа, по может иметь место и в Аг, А1+СО2+О2 11 т д -

Процесс сварки в углекислом газе "короткой дугой" благодаря высокой производительности, широкой возможности механизации и автоматизации, обеспечению формирования неразъемных соединенна в различных пространственных положениях широко применяется в ряде отраслей народного хозяйства. Однако для существующих методов характерны нестабильность и повышенное разбрызгивание электродного металла, что приводит к снижению производительности сварочных работ и дополнительным трудозатратам по зачистке свариваемых изделии от налипающих брызг электродного металла. Указанные недостлкн в основном определяются свойствами питающей системы и зависят от характера изменения мгновенной мощности на интервалах горения дуги и короткого замыкания [2|.

Для .устранения основных недостатков, характерных для сварки "короткой дугой", наиболее эффективен процесс сварки, контролируемый по каналам обратных связей и зависящий от мгновенных значений его параметров. Он более устойчив как к постоянно действующим возмущениям на протяжении всего цикла сварки, так н к мгновенным возмущениям, действующим в пределах микроцикла [3|.

Представленный на рисунке процесс сварки кроме общепринятых показателей характеризуется дополнительным» параметрами: Тц - периодом повторения мнкроцнклов; („| - паузой в протеканнн сварочного тока к моменту разрыва перемычки; 1„ - длительностью горения дуги в импульсе; („2 • длительностью горения дуги в паузе; 1к]-пнковым значением тока короткого замыкания; 1п - значением тока паузы.

Суть импульсно-дуговой сварки короткой дугой заключается в обеспечении квазнстабнлнзаннн процесса сварки с короткими замыканиями на стадии каплеобразовання н достигается идентичными условиями плавления и переноса электродного металла в сварочную ванну.

Процесс нмпульсно-дуговон сварки пульсирующей дугой или модулированным током предполагает периодическое изменение энергетического состояния системы источник пнтапия - сварочная дуга между высоким (импульс) и низким (пауза) уровнями. В периоды импульсов тока расплавляется основная часть электродною и

cn;ipnn:icMoi о меишлоп. в последующие периоды ипуч.1 происходит кристаллизация большей част гпнро'шоН панны.

И обоих случаях доснипскя нерподпчиоси, плавления и кристаллизации металла. чю Гшатнрняшо сказывается на свойствах сварного соединения и наплавленною метила, п гякже значительно умроиюекя техника формирования сварных очуншеннй по всех пространственных положениях.

Существует большое количество способов сварки модулированным током, рнс.2 а. б. в. i. Анализ научно-технической и патентной литературы, касающейся приемов молулиропания сварочного тока, показывает, чю наиболее приемлемой частотой, с точки прения управления формированием ме!алла шва, является частота в пределах 0.25-25 I и. Указанным диапазон соитмсрнм с теплоинерциопностмо сварочной ванны, чю понюляе! периодически изменять тепловой поток, вводимый в металл, и |ем самым pciyjiuponaib lio прсмя сварки процесс проилаплення основною металла и формирования шпа.

Л, о

tpjt)

Ь 1'п 1

0 «И ín , *

Рнс.2. Осцнл- . ло|раммы токя дуги процессов сварки модулированным током

* хлш

Л. jp JIM UUL

е «п <и «

1.1 Комплекс сил, действующих на каплю электродного металла

Для пояснения механизма действия импульса тока па каплю электродного металла рассмотрим комплекс сил, действующих на каплю электродного металла,

находящуюся на торце электрода. Это сила тяжести- капли Рг, сила поверхностного натяжения Илн, электродинамическая сила Рэд, реактивное давление испаряющегося с поверхности капли металла и выделения газа Ир, сила давления потоков плазмы и бомбардировки заряженными частицами ^пл1 Аналитические выражения перечисленных сил применительно к сварке в среде СО2 представлены в таблице 1. где а- коэффициент, учитывающий часть жидкого металла, оставшегося на электроде;Як - радиус капли; Ь - большая ось капли; у-средняя плотность металла капли при температуре жидкой капли; я-ускоренне свободного ладення; Т^р- критическая температура металла в °К, которую можно считать по правилу Гульберга ТКр=3/2ТК1т; Ткнп - температура кипения металла ванны; М - молекулярная масса капли; у|- удельный вес; 1*э - радиус электрода; и0 - абсолютная магнитная проницаемость воздуха; !св - сварочный ток; Кст - радиус столба дуги; Мпл - масса потока плазмы, проходящая через заданное сечение в единицу времени; V - скорость потока плазмы в заданном сечении.

Таблица I

• Силы, действующие на каплю электродного металла

N Наименование воздействующей силы Аналитическое выражение

1 2 3 4 5 Сила тяжести Сила поверхностного натяжения Электродинамическая сила Реактивное давление паров испаряющегося металла и выделения газа Сила давления потоков плазмы дуги |. (1) т" (М-УуТ Я*, .р.-М»^ (5)

Примечание: выражение для приведено для случая, когда капля на торце электрода имеет эллиптическую форму.

Анализу действия выше перечисленных сил при сварке плавящимся электродом посвящено большое количество работ отечественных ученых Дюргерова П.Г., Дятлова В.И., Ищенко Ю.С., Степанова В.В., Патона Б.Е., Потапьевского А.Г., Шейко П.П. и

других. Обобщая накопленный опыт, механизм действия вышеперечисленных сил на каплю электродного металла представляется следующим образом.

Сила тяжести оказывает существенное влияние на перенос электродного металла при значительных размерах капель и их пространственном положении. Так, в нижнем положении сила Гт способствует ускорению перехода капли в сварочную ванну, в потолочном препятствует и стремится отклонить каплю от осп электрода в вертикальном положении.

Сила поверхностного натяжения Г,,,, препятствует переносу капли в сварочную ванну во всех пространственных положениях и стремится удержать расплавленный электродный металл на торце электрода.

Электродинамическая сила Рзд возникает при прохождении тока по проводнику из-за взаимодействия тока с собственным магнитным полем. Анализ ее аналитического выражения показывает, что сила Рэл имеет знакопеременный характер. Так, при сварке в СО2 па интерпале торення Кст/Яэ<I, следовательно, действие Рэд направлено от столба лу|н к электроду, т.е. от меньшею сечения к большему и препятствует отделению капли совместно с силой поверхностного натяжения. При сварке в среде инертных тазов, активированным электродом в среде СО2 и смеси газов на его основе столб душ имеет расширяющуюся форму. При эюм соотношение Кст/Кэ> 1, что свидетельствует о действии электродинамической силы от электрода к изделию. Сила Рчд в этом случае способствует отрыву капли электродного металла и направленному ее перемещению в сварочную ванну. На интервале короткою замыкания (в случае переноса электродною металла во время коротких замыканий дугового промежутка), в первый момент, когда площадь контакта капли и ванны меньше сечения линии расплавления электрода, сила Гэл направлена от сварочной ванны и препятствует переходу капли электродного металла. По мере развития контакта капли и ванны она меняет направление своего действия и способствует ускорению перехода металла в сварочную ванну. Описанный характер действия электродинамической силы сохраняется во всех пространственных положениях.

Геактпвное давление паров испаряющегося металла и выделения газа Рр зависит от вида защиты, материала электрода и полярности сварочного тока. При сварке в среде СО2 на прямой полярности сила Рр превышает электродинамическую силу, а при сварке на обратной полярности - соизмерима с ней. Положение сварочной ванны и электрода не меняет характера действия реактивного давления паров испаряющегося металла и выделения газа и во всех случаях препятствует переносу электродного металла в сварочную ванну.

Потоки плазмы образуются в результате испарения металла и действия электродинамических сил. При сварке в среде СО2 сила давления потоков плазмы дуги па прямой полярности превосходит электродинамическую силу, а на обратной

олярносги соизмерима с пс||. ||ри этом сила давления потоков плитмы пуш репягствует переносу Э1|ек[ролного металла в сварочную винну во ' всех ространст венных положениях.

Следует отметить, что в методах сварки с низкой нлошостыо тока в столбе лу| и, меюишм как правило расширяющуюся конусообразную форму, действие сил Рр и Рп„ ало н не оказывает существенного влияния на механизм формирования и переноса кктродного металла в сварочную вампу. В этом случае действием сил 1:р и Гил ренебрегают н рассматривают только действие сил Рт, РПИ н Рэд.

Анаши представленных в таблице I сил, действующих на каплю электродною еталла, показывает, что для получения управляемого переноса электродного метилла еобходнмо создание таких условий, которые бы обеспечивали образование шейки по шиш расплавления электрода и принудительное отделение кинлп элекгродною етпллп. Эю может быть достигнуто за счет значительною увеличения лекгродннамическоН силы Рэд, пропорциональной квадрантному значению варочною тока. Следовательно, при значительном увеличении сварочного тока в мпульсе может соответственно возрастать сила Рэд. В такие моменты времени она шчителыю преобладает над другими силами. В случае сварки в среде аргона, когда голб дуги имеет* расширяющую» конусообразную форму, действие ||ектродннамнческоП силы таково, что она стремится оторвать каплю электродною еталла н принудительно направить ее в сварочную ванну.

1.2 Особенное (II управления переносом электродного металла в среде СОз

Процесс сварки в среде углекислого газа 01 носится к дуговым мешдам со ■ а'штельмым давлением плазменных потоков, направленных на электрод. При этом олгое время формировалось мнение о невозможности управляемого переноса 1ек1родцого металли в технолошческнх процессах с переносом электродного металла ез коротких замыканий дуювого промежутка. Это утверждение основмвипось на фактере действия сил па каплю электродного металла, формируемую на торце 1ектрода. Из анализа (3) видно, что когда столб дуги сжат (сварка в среде СО}, N3. 12). радиус Кст, равный радиусу активного пятна на капле, меньше радиуса Кэ. В этом ■учае электродинамическая сила имеет отрицательное значение и препятствует ереносу электродного металла в сварочную ванну. По-видимому, для решения вопроса 5 изменении направления действия электродинамической силы иеобхолимо принятие ер, обеспечивающих увеличение площади активною пятна, расположенною на капле, основном это достигается добавлением к активному газу аргона либо применением кшвнроваиных сварочных проволок, рнс.З, а. В противной случае при сварке в среде кгнвных газов, вследствие несимметричного расположения капли электродною

металла па торце, при действии импульса тока имеет место принудительный отрыв капли и ее перемещение в направлении действия результирующей силы. Это приводит к значительному разбрмнмваиию электродното металла и резкому ухудшению качества сварною nina , рнс.3,6.

Другая картина наблюдается, когда плавление и перенос электродного металла совмещаются с действием импульса тока. Ток паузы в этом случае, как правило, мал и предназначен в основном для существования малоампериой душ, поддерживающей ионизацию /тутового промежутка. Механизм действия тока импульса и характер переноса электродного металла можно пояснить рнс.З, в. J4-7J.

rt.

} 5 Тп А \jjrn

N t

i / j

Рнс.З. Механизм переноса электродного металла при сварке в : смесях газов активированным электродом

(а), в среде СО2 в момент действия импульса тока при сформированной капле электродного металла

(б) и при сварке в среде СО2 на интервале действия импульса тока (в). 1-7 - фазы сварочного мнкроцпкла.

А^ЛИ

Па интервале паузы тока (фазы I, 2) плавления электродного металла не происходит. П момент начала действия импульса тока (фаза 3) имеет место значительное расширение столба дуги, что сопровождается изменением размеров

активного пята, находящегося на кайле электродного металла. Вследствие высокой плотности тока в электроде активное пятно может занимать часть боковой поверхности электрода. При этом капля электродного металла охватывается столбом дуги (фаза 4), который не позволяет ей сместиться на боковую поверхность. Резкое увеличение электродинамической силы приводит к перераспределению комплекса сил, действующих на киплю электродном) металла, отрыву (4) и направленному переносу электродного металла в сварочную ванну (5).

Представленный характер нмнульсно-дугоиой сварки в среде С<>2 имеет меси) при значениях импульсов тока до IОООь1500 А по амплитуде и до (2,5т 5,0) 10'-* с по длительности. Важно обеспечить достаточно высокую скорость нирасгання_ тока импульса до 400-700 кА/с, что блаюприятно сказывается на стабильности переноса электродного металла в сварочную ванну. Рассмотренный процесс экспериментально получен для малых диаметров электродных проволок (0,811,0 мм). С увеличением диаметра проволоки до 1,2+1.6 мм стабильность переноса электродною металла нарушается. По-видимому, это связано с возможностями применяемых систем питания, которые не позволяют обеспечить требуемые параметры импульсов тока. Вместе с тем широкое применение в производственных условиях электродных проволок диаметрами 1,2+2,0 мм требует разработки более эффективных методов управления плавлением и переносом электродного металла при сварке в среде СОз длинной дугой.

Управление переносом электродною мегалли при сварке в СО2 с короткими замыканиями дугового промежутка связано с необходимостью учета характера протекания процессов на двух характерных интервалах сварочного мнкроцнкла -короткого замыкания и горения дуги. Первый интервал соответствует переносу, второй - плавлению электродного металли п изделия, а также движению металла сварочной ванны вследствие гидродинамических процессов, имеющих место на динпом интервале в пределах отдельною мнкроцпкла. С учеюм этою сформулированы лис основные технологические задачи исследования применительно к совершенствованию процесса сварки короткой дугой: I) уменьшение разбрызгниання электродного металла; 2) повышение стабильности процесса сварки.

Для решения первой технологической задачи необходимо ограничить ток короткого замыкания в отдельных его фазах и на сгаднн повторного возбуждения душ. Анализируя проводимые для решения этой технологической задачи исследования, способствовавшие выявлению причин разбрызгивания электродного металла следует отметить, что до сих пор основной путь стабилизации процессов, протекающих на стадии короткого замыкания, связан с использованием в современных системах питания новых типов токоограннчнвающих устройств [8-10]. На наш взгляд, он позволяет лншь частично устранить причины разбрызгивания электродного металла,

как правило, в облает малых значений тока и нрм использовании электродных прополок диаметром 0,8 И,2 мм.

I! спя тн с э i им более перспективным представляется второе направление исследований, связанное с решением задачи повышения стабильности процесса сварки, т.е. поддержания неизменных по времени его электрических и тепловых характеристик либо изменения нх но определенной программе.

Анализируя данное направление исследопанпй, отметим, что все ратрабатываемые алюрнгмы управления переносом электродного металла во время коротких замыканий лугового промежутка реализуются путем жестко задаваемой программы. Именно нгнтому такие процессы весьма чувствительны к различного рода пошупппоигнм поздейстпиям, что. как правило, припоям г к нарушению стабильности процесса п требует длительной настройки на необходимый режим.

II iiiHiimiiirc время сформнропалось и успешно осуществляется направление исследований, позволяющее значительно расширить технологические возможности • 11 >< Ol V • ■ >111.11 ■ 11 >• inri i НИ fllllll Klllipil рпши HIHIHI II iii i ipil I Ml III IIMIly iimiii >111 уПрШЩРННЯ, И1|0Н||11ГН1 H n llllllll IIMIirlll III ШМГЧНЧМШ 1IICpi(l|H'irrKII<l linpilMMpnn И|ЧЩ»П'П, M'mii.mhh 11,1 mii.iimH nHpiHIIII« iiiKIkII |J,VIIM II up I ( VII. IIIMHll ШИННИК tilHII'i'lrt.i It « II llipil'HIII'li*! Ким НМЩИМННМ Hillllflll IHIIII, Г Ullllnll l|n|lil|ll.l, lilt xapaKirpiiciiiKii плпплення ii перепоев злекipo;uioiо мешллп, а с друюй - на процессы формирования сварочного шва.

Практическая реализация отмеченною подхода связана с необходимостью решения ряда сложных технологических и электротехнических задач.

Генгепне первой труппы задач, связанных с управлением катшеобразованием, переносом электродного металла ii кристаллизацией сварочной ванны, следует увязать с электромагнитными процессами, протекающими в системе питания и управления. Для этою п сварочное оборудование вводятся каналы обратных связей, по которым «Осспечнпнекя кош роль за изменением основных показателей процесса - напряжения па ;iyie. спарпчиог о тока, mi иовенпой мощное ill сварочной дуги (Iii).

Для решения шорой ipyiniM задач (электротехнических) необходимо использование п комплекте сварочною оборудования специальных сильноточных импульсных роуляюроп сварочною тока ||7]. Как правило, они должны обладать малой инерционностью, высокой надежностью в работе, иметь удовлетворительные магсошбирщнме покаппепн. Удоплеторшь перечисленным требованиям весьма гчижно. пшкош.ку но cnniniin г кпммуштеЛ больших импульсных мощностей (до 50 kIIi и Гишсе) во временных интервалах в единицы микросекунд.

I) рамках указанного направления исследований созданы способы сварки |12-15 и др.| (рис.4), ршработанные с учетом критериев стабильности процесса и нрслусма триваюшне:

1) обеспечение дозирования энергии, потребляемой на плавление каждой переносимой капли электродного металла;

2) создание условий для принудительною переноса электродного металла в сварочную ванну;

3) обеспечение ступенчатого уменьшения тока короткого замыкания на интервале разрушения жилкой перемычки между электродом и сварочной ванной и в момент повторного возбуждении дуги.

со стабилизацией технолоитческих параметров процесса

Такое протекание процесса возможно только при условии непрерывного контроля за состоянием дугового промежутка в течение всею сварочного микроцнкла (с использованием обратных связей) по мгновенным значениям технолот нческнх параметров сварки.

Механизм каплеобризованпя и переноса электродного металла в сварочную ванну на примере базового способа сварки [12] можно представить следующим образом (рис.5).

' Ни тиши 1<>|>1<м11ч душ и цммунме |1„) ирнипкши ринншши'нио шрни ШСМроДМ И СНПрНПНСМОЙ ЛСПИШ. 111 >11 МОМ 1НЛСД1И1И0 1Н1НМ1И10 нищей! ишя Л>1П МСПШЛ широчной Ш1ИШ.1 Ш.МССНИСКЯ » Х||11С|1>иу|<1 Ч11СП, И удсржшшси М ЩМ Ц 1СЧСНИС всей стадии плавления. По истечении времени Ти производят ступенчатое уменьшение значения евнрочною нжа до тока ииузы. Эго нрпиодпг к соответствующему снижению скорости плавления электрода и ослаблению силовою иоздейавия душ на сиирочную ванну, которая стремится заполнить кратер, образовавшийся под торном электрода на стадии действия импульса тока. Одновременно вследствие уменьшения сил реактивно! о

IR

давления n;i|ion 1кмпрякш|С1 ося метлллл ii льщслсиия таза, ослабления «лекI|иviiiiiiiMti'iccKdil силi.i и силы noiokon iijuiimi.i ;iyi 11 kiiiiiiii шскiродною мешала, к основном n спя hi с действием силы тяжести н силы поперхноснюю ишяжеиия, стремится занять соосиое с электродом положение.

П результате эшх встречных движений и непрерывной подачи электрода происходит мрiiнулчIсиi.iюс KopoiKoe замыкание. в начальный момент коюрою в сварочной цени иротподя! упелнченне кжп.

J,.

■'но. 5. Механизм переноса электродного металла в сварочную шишу при нмиульснп-

дуюной свирке п смени I'd i "кирштИ'1 ну

loll.

|ок нарастпсг но экспоненте, определяемой в основном индуктивным сопротивлением плажнпакчисто дросселя. При таком мехпннзме переноса элеюродното мешллп оПрпюппнне усюйчипой перемычки между элек|родом и сварочной впппой досинается п нерпой фате KopoiKoio замыкания, что позволяет значительно повысить скорость нарастания тока короткою замыкания и тем спмым ускорить образование ii разрушение жидкой перемычки. При этом па стпдни короткою замыкания переход злектродпою металла в сварочную ванну сопровождается увеличением падения напряжения: при лавинообразном ею росте производят ступенчатое уменьшение тока. Перемычка разрушается при небольшом токе паузы. Длительность паузы (1п |). как правило, устнаплипаюг параметрически либо в зависимости от состояния лугового промежутка па данной стадии. По окончании паузы (1П|) ток увеличивают и осуществляют плавление электрода в импульсе (1И). Далее процессы протекают апалщ ii'ino описанным выше.

I Пложенный механизм управляемою переноса электродного металла в сварочную паппу сохрпняскя и при реализации друшх влюршмов нмнульсною управления энер|егпческими параметрами процесса. Отличие состоит лишь в том, что возмущающие воздействия, вызываемые капельным переносом электродного металла и обусловливаемые особенностями формирования металла шва в различных пространственных положениях, отрабатываются на разных этапах сварочного мнкронпклп.

При управляемых процессах сварки можно снизить требования к динамическим свойствам системы питания, поскольку требуемое значение ид гарантируется алгоритмом управления сварочным циклом. Появляется возможность отказаться от традиционных сглаживающих дросселей на стадии короткого замыкания, что позволяет на 30+40 % сократить длительности коротких замыканий. Это значительно повышает эффективность процесса, делает его менее чувствительным к действию возмущающих факторов на стадии переноса электродного металла в сварочную ванну Ц5].

2. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ПИТАНИЯ II УПРАВЛЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫМИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

Появление н развитие процесса импульспо-дуговой электрической сварки как плавящимся, так и неилавящнмся электродом вызвало необходимость разработки специальных систем питания и управления. По своей структуре импульсные системы одинаковы для всех видов дуговой и плазменной сварки. Единственным фактором, вносящим различие в расчет систем, является форма статической вольтамперной характеристики дугового разряда. При импульсно-дуговой сварке электродами с покрытием и неплавящимся электродом в инертной среде внешняя характеристика системы должна быть падающей во время импульса и паузы. При механизированной сварке плавящимся электродом с постоянной подачей проволоки внешняя характеристика системы может быть любой формы.

По характеру преобразования энергии системы питания, применяемые для импульсно-дуговой сварки, разделяются на следующие типы:

- системы с накоплением;

- автономные;

- с непосредственным преобразованием энергии электрической сети через выпрямитель и понижающий трансформатор, инвертор, сварочный генератор с приводным электрическим двигателем.

' По принципу построения силовых схем импульсные источники для сварки бывают следующих типов:

- с накоплением энергии в батарее конденсаторов;

- с накоплением энергии в дросселях либо реакторах;

- с накоплением энергии в искуственнон формирующей линии, состоящей из нескольких Ь-С ячеек:

- без накопления энергии, формирующие импульсы через каналы управления выпрямителем, инвертором, сварочным генератором;

-комбинированные, использующие сочетание приведенных типов.

По режиму работы существуют импульсные источники питания, работающие по жестко задаваемой программе, а также по программе корректируемой в процессе

сварки и наплавки через каналы обратных связей по основным технологическим параметрам.

Но типу генерируемых импульсов выделяются источники, обеспечивающие: -униполярные импульсы одинаковых параметров; -униполярные импульсы различных, наперед заданных параметров: -импульсы неодинаковой величины, задаваемые блоком управления и корректируемые через каналы обратных связен, контролирующих характер протекания процесса сварки и наплавки;

-импульсы переменной полярности.

Системы для импульсно-дуговой сварки разрабатываются в однопосто^ом и многопостовом вариантах, могут иметь различия по форме генерируемых импульсов: прямоугольной, экспоненциальной, синусоидальной и т.д.

К настоящему времени накоплен большой опыт в создании систем импульсного питания. При всех их достоинствах и недостатках, различиях в схемотехнических решениях, в рамках данной работы остановимся на некоторых системах к созданию которых имеет непосредственное отношение автор.

2.1 Импульсный источник питания с накоплением энергии в искусственной формирующей линии

Примером системы питания с накоплением энергии в искусственной формирующей линии может быть импульсный источник питания [19, 20], представленный па рис.6.

Рис. 6. Упрощенная электрическая схема импульсного источника литания с накоплением энергии в искусственной формирующей линии.

Он содержит понижающий трехфазный трансформатор Тр, трехфазный олнополупериодный выпрямитель, собранный на тиристорах Т|-Тз, резистор Я, имитирующий нагрузку управляемого выпрямителя, искусственную формирующую

линию, состоящую из п(1.я-Ся) ячеек, зарядный тиристор Т4 и зарядный дроссель Ьз, а также разрядный тиристор Т5 и два блока - фазового управления и управления разрядным тиристором Т5.

Рассматриваемый импульсный источник питания работает совместно с источником базового тока ИП, который через блокирующий диод Д и реле тока ЯТ подключается параллельно выходным клеммам импульсного источника.

Отличительной особенностью импульсной системы питания с искусственной формирующей линией является возможность обеспечения плавного регулирования импульсов тока, накладываемых на дуговой промежуток с частотой 25+100 Гц. Это позволяет существенно расширить технологические возможности импульсных источников питания с накоплением энергии. Амплитуда импульсов тока в таких системах может также плавно регулироваться путем изменения выходного напряжения управляемого выпрямителя в пределах 300+1000 А, длительность регулируется ступенчато в пределах 0,9+1,2 мс. Указанных параметров вполне достаточно, чтобы обеспечить стабильный режим сварки электродными проволоками диаметром 1,0+2,0 мм. Схемотехническое решение импульсного источника питания позволяет применить в схеме управления обратные связи, например по дуговому напряжению, току сварки, что значительно повышает эффективность управления технологическим процессом.

Главным преимуществом импульсных систем питания с накоплением энергии в искусственной формирующей линии является возможность получения импульсов тока прямоугольной формы. Это обеспечивает минимальное тепловложение в свариваемое изделие, что особенно важно при сварке алюминиевых сплавов.

2.2 Специальные сильноточные коммутаторы сварочного тока

Один из наиболее эффективных путей реализации алгоритмов импульсного управления энергетическими характеристиками технологических процессов сварки и наплавки - использование в современных системах питания специальных коммутаторов сварочного тока, работающих по принципу импульсно-регулируемого сопротивления [21-28]. Отмеченный подход позволяет эффективно реализовывать все четыре диапазона импульсных технологических процессов, указанных выше, и в настоящее время развивается, через разработку и освоение сильноточных транзисторных и тиристорных коммутаторов сварочного тока, включаемых последовательно в сварочную цепь.

Первое направление, связано с применением сильноточных транзисторных коммутаторов, по нашему мнению, более эффективно. Практическая реализация таких коммутаторов позволяет обеспечить автоматическое управление амплитудой, длительностью и формой импульсов тока, оптимизировать энергию, потребляемую на

плаплемие электродного металла. При всем многообразии схемотехнических решений источников питания с транзисторными регуляторами в сварочной цепи |1|, разрабатываемых ведущими фирмами Японии, Германии, США и др., в пашей стране транзисторные регуляторы пока не нашли достойного применения. На наш взгляд, это связано пока еще низкой надежностью отечественных силовых транзисторов, работающих в диапазоне средних значений тока 150+300 А и способных коммутировать импульсные токи до 1000 А и выше. Вместе с тем бурное развитие импульсных технологических процессов сварки в среде активных газов плавящимся электродом требует значительного расширения диапазона амплитудных значений тока в сторону больших значений (17).

Широкие возможности в указанном направлении открывают сильноточные тнрпсторные коммутаторы сварочного тока, которые все стремительнее вторгаются в сферу сварочного производства (2).

Сильноточные тирнсторные коммутаторы сварочного тока, включаемые последовательно в сварочную цепь стандартного источника питания, работают по принципу нмпульсно-регулируемого сопротивления |21] и представляют собой тнристорпый ключ с принудительной коммутацией, эашунтнровлнный секционированным резистором [22-28]. Быстродействие тиристорных коммутаторов обеспечивается на уровне 10"^ с.

Работа тиристорных коммутаторов имеет свои особенности, обусловленные статическими и динамическими характеристиками источника питания и дуги, характером плавления и переноса электродного металла, процессом возбуждения, технологическими требованиями и т.д. [29-34].

Исходя из перечисленных факторов особенности работы схем принудительной коммутации могут быть записаны следующим образом:

-относительно низкое напряжение питающего источника (не более 40-70 В на холостом ходу) и низкое напряжение при горении дуги (2^-28 В);

-относительно большие токи (до 1000 А);

-частые короткие замыкания, во время которых происходит перенос электродного металла, осуществляется начальное и повторное возбуждение дуги, что должно быть для схемы нормальным режимом работы, поэтому схема принудительной коммутации должна быть в состоянии отключить ток короткого замыкания в любой момент времени;

-для уменьшения массогнбаритных показателей схемы и повышения надежности ее работы недопустимо прохождение коммутационных токов через нагрузку -сварочную дугу, так как сварочная цепь обладает определенным активно-индуктивным сопротивлением, и надежное отключение тока может быть произведено только за счет увеличения параметров контура коммутации;

-возможны перенапряжения на элементах схемы из-за большой частоты коммутации и переключения с одного режима работы на другой (например, при переключении с жесткой воль-амперной характеристики на пологопадающую и наоборот), все это может вывести элементы схемы из строя;

-схема принудительной коммутации должна обладать повышенной надежностью, поскольку при срыве ее работы может иметь место неисправимый брак -прожог изделия;

-схема с принудительной коммутацией должна работать с источниками питания различного типа, имеющих жесткие, полого- или крутопадающие внешние характеристики.

Перечисленным особенностям удовлетворяет ряд схем с принудительной коммутацией [22-28]. Данные устройства могут работать по любой программе, определяемой ходом процесса сварки, что выгодно отличает их от устройств, применявшихся ранее, имеют лучшие энергетические показатели, обладают высокой устойчивостью и надежностью работы. ' ,

Несмотря на различия в схемотехнических решениях устройств такого типа, процессы, протекающие в их контурах, идентичны и далее будут рассмотрены на примере устройства, представленного на рис.7 [25].

Рис.7.Схема тиристорного ключа с принудительной коммутацией

последовательного типа. ИП - источник питания постоянного тока; тиристор: Т| - силовой, Т2 - вспомогательный; ТЗ - импульсного фильтра; дроссель: коммутирующий, Ь2 - зарядный; конденсатор: С| - коммутирующий, ¿2 - фильтрующий; Яд - балластный резистор; Д| и Д2 - блокирующие диоды.

3. РАЗРАБОТКА ИНЖЕНЕРНЫХ МЕТОДИК РАСЧЕТА ДЛЯ НЕКОТОРЫХ ИМПУЛЬСНЫХ СИСТЕМ ПИТАНИЯ

Применение импульсных систем питания в электротехнологических процессах, как правило, связано с преобразованием постоянного напряжения в импульсное и

основывается на широком использовании специальных преобразователей, имеющих в своей структуре силовые полупроводниковые ключи в системах вторичного электропитания.

Анализ представленных во второй главе импульсных устройств показывает, что все они имеют определенный набор компонентов, куда в большинстве случаев входит дроссель, конденсатор, трансформатор и управляемый клйч.

Во вспомогательных функциональных узлах импульсных преобразователей (формирователях, датчиках, схемах управления и др.) широко используются высокоомные резисторы, обеспечивающие незначительные потерн в этих узлах.

Основной компонент импульсного преобразователя - полупроводниковый управляемый ключ, регулирующий процесс передачи энергии от источника питания к нагрузке, характеризуется двумя основными состояниями: "замкнуто" и "разомкнуто". В течение коротких временных интервалов управляемые ключи попеременно переходят из одного установившегося состояния в другое, что позволяет описать протекающие в них процессы при помощи математических моделей. Разработка и исследование математических моделей позволяют создать инженерные методики расчета силовых схем импульсных систем питания, что особенно важно для оптимизации их массогабаритных и энергетических показателей.

3.1 Расчет параметров импульсного источника питания с искусственной формирующей линией

Импульсный источник питания с искусственной формирующей линией [19] рис. 6 относится, согласно классификации, приведенной в гл. 2, к системам с накоплением энергии. Протекающие в данном источнике питания электромагнитные процессы во многом идентичны электромагнитным процессам, протекающим в других системах питания с накоплением энергии.

Импульсы, близкие к прямоугольнику, создаются за счет разряда предварительно заряженной формирующей линии на сварочную дугу. Искусственная формирующая линия состоит из п(Ья-Ся) ячеек, которые заряжаются от однополупериодного выпрямителя, содержащего трехфазный понижающий трансформатор Тр и однополупериодный выпрямитель Т| - Т3 , через зарядный тиристор Т4 и зарядный дроссель 1_з- Разряд формирующей линии осуществляется через разрядный тиристор Т5 на сварочную дугу. Напряжение заряда формирующей линии регулируется за - счет угла открытия тиристоров однополупериодного выпрямителя. При этом изменяется амплитуда импульсов тока, накладываемых на сварочную дугу через разрядный тиристор Т5. Основные расчетные соотношения для расчета параметров элементов, входящих в состав импульсного источника питания с искусственной формирующей линией приведены в таблице 2.

Таблица 2

Основные расчетные соотношения импульсного источника питания с искусственной формирующей линией

N п/п Зарядный контур

1 = /„s¡n(K< + V,) - |s/rt V, sin(Hf + в) +

+ — cosy, sin w'íj-2/ e'". H» 1 H*

2 /„ V = — cosíh* + V,) -' wc * w - Isln V, sin w4 + — cos V, sin(H^/ - в) ] —' e"". 1 4 w 1 wc

3 1 . Л I R w = -f=-; sine = —; a = — ; 0 VtC "o 2i i wl-- wc 4>, = ТЛ, - <P\ V» - arct6 Л

Разрядный контур

4 //-25 „ _ _ . L = — " ■' 2R СШ.Ц

5 = W,.,, + E); Q = • ев.ц

6 p , Я «Ц« c =-üi_ . , = binJLC. . « 2,2n ' " "

7 tm - 2,2*^ ;

В таблице 2 приняты следующие обозначения: Ьз - индуктивность зарядного контура; С - суммарная емкость конденсаторов формирующей линии; р - волновое сопротивление линии; Ксв.ц - суммарное сопротивление сварочной цепи; 1и -длительность импульсов тока нагрузки; \иа - активная длительность импульсов; 1фа -длительность фронта импульсов; <3 - добротность зарядного контура; 1м амплитуда импульсов тока нагрузки; Е - пассивная противоЭДС сварочной дуги; ис - напряжение заряда батареи конденсаторов; ¡-текущее значение тока зарядного контура; уу -частота сети; частота затухающих колебаний зарядного контура; \уд - частота незатухающих колебаний зарядного контура; ч;и - начальная фаза питающего напряжения; -амплитудное значение зарядного тока; 5; - декремент затухания; - начальная .фаза тока зарядного контура.

Приведенные в таблице 2 аналитические выражения позволяют по известным параметрам цепи и нагрузки произвести расчет амплитуд и длительностей импульсов для определенного сварочного поста и режима сварки.

3.2 Расчет параметров сильноточных тнристорных коммутаторов

При расчете параметров основных узлов сильноточных тиристорных коммутаторов на примере базовой схемы [25] необходимо сделать ряд допущений, основные из которых следующие:

-тиристоры, используемые в схеме, представляют собой идеальные ключи; -индуктивности дросселей и активные сопротивления контуров имеют постоянные значения;

-конденсаторы и дроссели принимаются идеальными, а все потери сосредоточены в эквивалентных активных сопротивлениях контуров;

-ток через секционированный резистор Ид не превышает 10% от пикового значения тока короткого замыкания и при анализе электромагнитных процессов им можно пренебречь.

Электромагнитные процессы в рассматриваемой схеме (см. рис.7) протекают в пять этапов:

-бросок тока через силовой тиристор Т) в обратном направлении сварочного тока в момент включения вспомогательного тиристора Т2; длится (5+10) 10"®с и при исследовании им можно пренебречь;

-резонансный перезаряд коммутирующего конденсатора с полярностью, противоположной указанной на рис. 7;

-заряд фильтрующего конденсатора С1 с полярностью, указанной на рис. 7; -перезаряд фильтрующего конденсатора С2 с полярностью, противоположной указанной на рис. 7;

-дозаряд коммутирующего конденсатора С [ с полярностью, указанной на рис. 7.

Таблица 3

Основные расчетные соотношения тиристорного ключа с принудительной коммутацией

N п/п

Коммутирующий контур

УО - е"

3|пи>!( + / с05в>'(

1 СВ. I

ис>л(О - е-'.'

- в,) +

фстЩ - в,)|.

/ [ '»,*•] >

♦ 'V;

агс!{

V'

С/ (О,- —

Импульсный фильтр

Л, (л Л а

. ( -М

+ е'ТсЛЛ,« и, - -у .

'«.¡'О = " Щщ + Л«".'

гл, - Л,а, V V

2

3

4

5

6

Силовую часть тиристориого коммутатора можно разбить на три контура:

1) коммутирующий с параметрами С|,К| (второй этап электромагнитных процессов).

2) перезарядный с параметрами 1<2, С2, С|, 1*2 (третий этап электромагнитных процессов).

3) импульсный фильтр с параметрами Ьз,1 С2. Из (четвертый этап электромагнитных процессов).

Для указанных контуров получены основные расчетные соотношения с учетом значений параметров нагрузки • сварочной дуги как объекта автоматического регулирования. Данные выражения представлены в таблице 3, где

¡2(0 " ток в коммутирующем контуре; 6|- декремент затухания контура коммутации; 1)с12С) " начальное напряжение на коммутирующем конденсаторе; -угловая частота незатухающих колебаний; - угловая частота затухающих колебаний; 0| - угол сдвига между током и напряжением; С2| - добротность контура коммутации; 1св| - отключаемый ток нагрузки ; ис|2 0) - напряжение на коммутирующем конденсаторе; р| - волновое сопротивление коммутирующего контура; ¡'41(1) - ток нагрузки на первом интервале (наличие жидкой перемычки) при работе импульсного фильтра; ¡'42(1) - ток нагрузки на втором интервале (наличие противо-эдс сварочной дуги); ¡"41(1) - ток импульсного фильтра на первом интервале; '"42(0 " ток импульсного фильтра на втором интервале; аа2, К|, К2, Ь|, Ьз. А|-А|4 -коэффициенты, зависящие от параметров сварочной цепи (включая пассивную противо-эдс сварочной дуги) и контуров тиристориого ключа.

150

зе

г___ —«

4»

0.S C.IC,

«и«".®

140

(t «Г*,0 10

40

А»

с,1С,

иг

т с, ю,

Put. 8 Изменение напражениа Рис. 9 Изменение Hinpiжени« V») " AC,/Cj) при переключении - ЛС,/С2) при регулировании

режимов работы с холостого ход! (хх) на нагрузку (н).

/-<,- г, - 1Л-ю~3*. «ш, 1-3 ~ct- и-IM ■ ■■«*; ■

• « (" ® A-'^l - » A, tj - И • в"'14

сиропного тока * условии нагрузки. r,-u-»"'*. Ц-ыамГ'ги «^-«fc' / - - >00 * и - /с>1. зя Л. 14Л . по к

Рис ю Область ана<*екий ммсимости i( ■ ДС/Са) дл« следующих дтлаэомо» upwfpotvota параметров • услмип и«-

груздь .

гх - (с* -») ■ *>:* * (/м - ш, /в -

- loo-jjo а. /4д • joo-joo a. Ly • (ОД! -- Oi) • W*11*. #4 - (9 - «OJ ♦ М"4 t

\

tfli-'a

го

40

t,-tr', с 101

an 1 5? ¿,ict

Рис. 11 Заяисимост» f - /(C,/Cj) для различных значений Cx «условиях на-пчгаки.

АО

OJS 0,3 С,С,

Рис 12 Область значекиД Г. ■ /(С/

W

¿{5

Яис. 13 Область значений • АС у/

Са) для различны! 4./4J • условиях ср дм различных 1/в • условиях натру** 'нагрузки.

• 100 А, / - - J$ В; //. If • 45 * С. - Ю"1 * 1- I ■ ■ *

Ц* «•'» ib. - ЮА. «»А.

- ID л^-а-ю'^^-олю о «ив.

Put 14 Зависимость U" »/(Ci/Cj) Ле 15 Зависимость (0) ■

дл« различных Cz и £.) • условны на- - ACi/Ci) дла различных длительностей

груки при знаясннаж 1/„ - 3J В,/,,, - I," а усаоаиях нагрузки при Сг -

- 1Я)А,/1Д - 3S0A. . . 2,0-10-' Ф. ti-0,11-Ю"* Ги, -/_ Сг ■ - №11 - ojej-io-5 Пч - 31 в, ;с>1 - 150 а, - 110 а.

п U10'1 (0,11 - 0je)-10"' Ги; ; _ . ¡¡II - - 100 • 10"* к III - I,' -

III - CI-M10"'». Ly - (0.11- 0»- - 300 10'*»

0J5

Рис. IS Зависимость Лд (0) -— ДС^а) для различных длительности f|" и гармстри шруке пи Ct - O.i-IO-1 <», li - О.И'Ю"' ги, ' l/e - 3J В, /„, - ISO A, I,, -- ijo A.

f - n' - aii -14* • mo-ю-'ч w -' (4* - эоо-ю-*»

Результаты исследований полученных выражений на ПК IBM РС/АТ-486 позволили получить количественные и качественные зависимости параметров схемы от нагрузки. При этом на этапе работы импульсного фильтра введен этап неразрушившегося состояния жидкой перемычки, что позволило определить значения токов в нагрузке и в импульсном фильтре в момент повторного возбуждения дуги, рис. 8-16.

4. КОМПЬЮТЕРНОЕ КОНТРУИРОВАНИЕ АДАПТИВНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Задачей компьютерного конструирования АИТ является разработка оптимальных алгоритмов управления всеми звеньями технологической цепи, начиная от эффективного использования динамических свойств источников питания и

программного изменения тепловой мощности дуги 1Л и кончая микроструктурными изменениями в зоне термического влияния, которые обеспечивают заданные прочностные характеристики сварных соединений и наплавленных покрытий. Необходимость рассмотрения широкого круга явлений, имеющих место при сварке с точки зрения кинетики плавления, термодинамики, физической металлургии сварки, теории теплопроводности, гидро- и магнитодинамики, ' теории плазмы, теории прочности сварных соединений, определяет сложность решения поставленной задачи. Суть предлагаемого подхода к компьютерному конструированию адаптивных импульсных технологий заключается в необходимости создания программируемого периодического воздействия, с одной стороны, на характеристики плавления и переноса электродного металла, а с другой - на процессы формирования сварного шва и реальные структурные изменения в зоне термического влияния, формируемые при кристаллизации сварочной зоны. Блок-схема компьютерного конструирования АИТ, в которой отражены основные этапы создания интегрированной модели импульсного процесса сварки и наплавки, представлена на рис. 17 [35].

Предполагаемая область применения системы ККАИТ связана с решением как чисто технических за; ач:

-созданием новых материалов с заданными термомеханическими свойствами;

-нанесением защитных и упрочняющих покрытий на детали узлов и механизмов, работающих при интенсивных динамических нагрузках [36-39];

-получением неразъемных соединений с заданными прочностными характеристиками;

- поиском технических решений при разработке ремонтно-восстановительных ■ технологий [40-43];

так и с решением научных проблем:

- изучением закономерностей тепло- и массопереноса в сварочно-наплавочных процессах для заданных алгоритмов изменения энергетических характеристик процесса [44-45];

- установлением связи между интенсивным энергетическим воздействием (тепловым н электромагнитным) на материал и структурными изменениями, образующимися в материале после снятия этих воздействий;

- конструированием оптимальных алгоритмов управления энергетическими параметрами системы источник питания - электрод - дуга - изделие, обеспечивающих заданные эксплуатационные свойства сварного соединения [46];

- разработкой уравнении состояния материалов, образующихся в результате взаимодействия электрода со сварочной ванной;

- созданием теоретических основ применения АИТ для получения материалов широкого функционального назначения.

ПО сервисногообслуживши» |

Вала данных регулируемых тахнолагичеехих ' параметров

ПАКЕТЫ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ

Разработка АЛГОРИТМОВ

управления эиергегичес-киот характеристиками АИТ

Разработка математических моделей плаале-ииа и переноса электродного металла • си* рочную ванну

Бам данных ■ теплофиэнческих констант материмо*

Моделирование теплоеых процессов а обра» батываемом материала

Раэработка математических

моделей кристаллимции и> расплава

-т-ц

Разработка моделей напряженно • де> формируемого состояния изделия а условиях эксплуатации

Разработка ура анемий состояния материалов

* Г

КОМПЬЮТЕРНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ НА СОЗДАННЫХ МОДЕЛЯХ

Оценка достоверности результатов конструирования АИТ

Экспериментальная оценка свомста соединении материалов и покрытий

Рис. 17. Блок-схема компьютерного конструирования АИТ.

В системе ККАИТ предусматривается оптимизация технологических параметров. Поскольку ее назначение достаточно многообразно, требования пользователей могут быть сконцентрированы на каких-то отдельных деталях функционирования системы. В одних случаях это могут быть заданные глубина проплавлення и ширина шва, в других обеспечение мелкозернистой структуры сварного шва, в третьих формирование покрытия с заданными градиентными свойствами и т.д.

Электрическая дуга как объект автоматического регулирования подвержена непрерывным воздействиям случайных возмущений, которые определенным образом изменяют свойства всей питающей системы в целом. Природа возникновения

возмущений в электрической дуге в зависимости от ее назначения разнообразна. При электродуговой сварке к числу наиболее часто встречающихся возмущений относятся изменение вылета электрода и скорости его подачи, а также колебания напряжения сети и др.

Процессы, протекающие в сварочной дуге, невозможно представить в отрыве от протекающих в сварочном источнике питания, поскольку они связаны в единую энергетическую систему. Поэтому, создавая математическую модель импульсного технологического процесса, важно обеспечить комплексное рассмотрение процессов, протекающих в системе источник питания - сварочная дуга как едином объекте автоматического регулирования.

Рис. 18. Осциллограммы тока и напряжения при нестабилизированном (а) и стабилизированном (б) процессах.

В качестве примера рассмотрим математическую модель процесса сварки в среде углекислого газа с переносом электродного металла во .время коротких замыканий дугрвого промежутка. За основу возьмем один из алгоритмов управления, рассмотренных в гл. 1.

Сравнительный анализ приведенных осциллограмм (рис. 18), а также изучение экспериментальных данных, полученных методом скоростной съемки (2], позволяет упростить расчетную циклограмму тока и напряжения и схему роста электродного металла, рис. 19 и 20.

По обобщенной циклограмме тока и напряжения дуги и упрощенной схеме роста электродного металла получены расчетные соотношения, приведенные в таблице 4, где И - высота шарового сегмента капли расплавленного электродного металла; 1д - длина дуги; ¡(1) - текущее значение сварочного тока; ихх - напряжение холостого хода источника питания; Уп - скорость подачи электрода; 1в - вылет электрода; Яэ - радиус

Таблица 4

Основные расчетные соотношения системы источник питания - сварочная дуга

N интервала N п/п Тип уравнения

1 1 Л ип Ях * = т

2 / = Л - Л. - V I . Дд 0 п ю •

2 3 <11 — - V - V Аг » » л

4 " - тп) + Рут

5 Тш'П «V- ~ а-{1 ~ *СгУ«У

6 м tf.-tf.-Ay 0 ** Л £ и*

7

3 8 II

электрода: 1э - длина нерасплавленной части электрода; liQ - высота шарового сегмента оставшегося электродного металла; V3 - скорость плавления электрода; Ua3 -эффективное напряжение анода; F - площадь поперечного сечения электрода; су -объемная теплоемкость электродной проволоки; m - скрытая теплота плавления электрода; Тп - температура подогрева электрода проходящим током; Тк - температура капли расплавленного электродного металла; Т0 - начальная температура торца электрода; р0 - удельное сопротивление электродной проволоки при температуре окружающей среды; j - плотность тока в электродном стержне; а - температурный коэффициент сопротивления; UaK - прнэлектродные падения напряжения в столбе дуги; р- градиент столба дуги; R суммарное сопротивление сварочной цепи; 1до2 - начальная длина дуги на интервале паузы перед коротким замыканием; tn - длительность паузы перед коротким замыканием.

Рис. 19. Циклограмма тока I и напря- Рис. 20. Схема роста кап-

жения U. 1 - горение дуги в импульсе ли расплавленно-

tn; 2 - пауза перед коротким го металла элек-

замыканием tn; 3 - короткое рода,

замыкание длительностью tK3; 1ш|к-пиковое значение тока короткого замыкания.

Анализ полученной системы уравнений показал, что решить ее обычными аналитическими приемами невозможно, так как неизвестные величины h, 1д, i(t) и др., нелинейно зависят друг от друга. В связи с этим, представленная система дифференциальных уравнений решалась численными методами на ПК IBM РС/АТ-486.

Результаты численною решения поставленном задачи позволяют установить взаимосвязь зиертическнх характеристик процесса 11сп(1). ил(1)] с впжнеПшнии регулируемыми тхнолоппескнмн параметрами процесса сварки: скоростью подачи V», вылетом электрода 1В, напряжением холостого хода 1)хх источника питания, длительностью юрення дуги в импульсе 1н, частотой импульсов, н дать их количественную оценку. А это дпег возможность конструировпть оптимальный ллюршм уирпплсння импульсным процессом сппркн, т.е. определять оптимпльныП комплекс значений раулируемых ннрпметров п зтшисимосщ от решпеМоИ технолошческоИ проблемы, например снижения разбрызгивания металло, совершенствования динамических свойств источников питания и др..

Образование капли рпснлаплеиного метпллп пп торце электрода и перенос ее в гппрпчпую типу происходят п условиях большою значения токл, высокой температуры и значительной напряженности поля в иризлектродныя облястрх сварочной дуги. С повышением напряжения увеличиваются диаметр капель, длительность их нргбыппння п зоне душ, при этом пшрлсшгот потерн металла на окисление н |ш (Припишите. Для /шнпых режимом сварки хпрпккрно противоречие мвншу (|ремцр||ирм пинии. pHiPpi.niпнннив ц ||>гПоянммямн формирования шип, производительности пронесся сварки п друтимн технологическими показателями.

1*е1 улируя стельность имиульсп 1н в сочетании с лрушми технолошческими ппрпметрлми, (V,,. 1п), можно управлять размерами Ь переносимых кянель и их частотой Г(рис.21,22). которые в значительной степени определяют теометрические размеры сварною шва.

Л,мм

г.Мс ис-

Рпс. 21. Области значений Н - размера переносимых капель электродного металла для различных режимов сварки.

Рис. 22, Области эначепиП-

Г-частоты коротких замыканий, 1„,мс: 1-5, 2-10, 3-15,4-20

У„=Ш-200 мм/с: 1в=8-20 мм; ихх=35В: 1о=20Л; 1и, мс:

1-2«, 2-15, МО, 4-5.

Увеличение вылета электрода приводит к уменьшению частоты коротких замыканнП и росту объема расплавленного электродного металла в пределах отдельного микроцнкла. Эти важные технологические параметры (h и 0 можно поддерживать в требуемых пределах путем уменьшения („, что приводит к увеличению частоты коротких замыканий и сокращению объема расплавленного металла.

Влияние основных технологических параметров Уц, 1„, 1)хх на состояние системы источник питания - сварочная дуга - сварочная ванна, определяемое по среДним значениям 1со, можно проследить на рис.23. Тик, при изменении вылет электрода в диапазоне 1в=8+20 мм значительно повышается температура его подогрева, что можно компенсировать увеличением 1и. Последнее позволяет стабилизировать среднее значение 1св, а следовательно, производительность расплавления электрода.

Па рис. 24 показано изменение скорости плавления электрода Упл на стадии горения дуги в импульсе. На стадии образования капли уменьшение скорости плавления

Рис. 23. Зависимость среднего значения тока 1Ср от вылета

Рис. 24. Скорость плавления электрода на интервале горения дуги в импульсе.

электрода и скорости его подачи для режима сварки. Uxx = 40В; („ = 5нс.

наблюдается в значительных пределах, причем с увеличением 1и на границе плавления наблюдается чередование плавления и крнсшллшицнн мсииши.

При hli||ll|iyil|limilllllll IIIIIIIMllllblllllO шнирнши унриилшши импульсным iKiii'iiiiikiiM шинник и решим» чшркн необходимо ui.iftpuib iiikuo co'iaiuiiiio nupuMeipoB свирки (автоматической, полуавтоматическом, под флюсом и в защитных газах): 1св - сварочного тока, j - плотности тока в электроде, 1)д - напряжения дугн,УС8 • скорости сиаркн, химического cociuuu (мирки), грануляции флюса, роди юки, сю полярности, которое обеспечит получение швов заданных размеров, формы и качества.

С помощью этих зависимостей для__исследования влияния основных

технологических н дополнительных регулируемых параметров: Uxx, (|м|к. IB, Vn, („, Гкз, (паузы, li на размеры получаемою шва при сварке и нанлпвке (рис.25), на основе компьютерною эксперимента для широкого диапазона варьирования значений технолотческнх и энертетическнх параметров режима сварки можно сконструировать оптимальный режим, обеспечивающий требуемые соотношения геометрических размеров шва ч'пр. Ч'в Д"" заданного типа соединения, которые характеризуют его технологическую и эксплуатационную прочность: Ч'пр = Е / II - коэффициент формы провара: 4>в -ЕЮ - коэффициент формы усилении^

Так. при автоматической и полуавтоматической сварке лля ч/пр < 0.R получаются швы, склонные к образованию юрячнх трещин, при ч'пр > 4 " слишком широкие швы с миной Шубиной нроппра, что неряцнонплмю с точки зрения использования мощности лу| и н приводит к увеличению деформаций. Для хорошо сформированных швов

oil I lir.IMIII.IM.lll HHIIHIIIIHI ИШЧГННЙ 1|>„ " 7 II) VlKIIA II Hl.ll OKIII* ИIII 1.1 <• MIIMI.IM t|ln IIA IIMflKI IIIIIIIIHOIO гпнряжгння Г ОГНППНЫМ ИШЛ11ПОМ II ПЛЩШИНИ ll»Vni)llll*IIIO|lin*llklHl||

|iiifiiiiiiriiiiiiifiHiii ii.ih при ii»|i»m«iiihh ittit|*vfiiiiiMiiiiii шичини» i|iH ншиннннпщ ||||||1ии1м и iiiiiIum угиииннм, miii иежынирцмш и inhiii с ншмимпым умпн.пнчнн'м сечения ninn но сравнению с сечением основною метмлл из-за колебаний уровня жидкой влнны.

Рис. 25. Зависимость глубины проплавлення II, ширины шва Е, высоты наплавленного валика О от частоты коротких замыканий и пикового значений тока (Усв = 7.5 мм/с).

Мноючислеиные экспериментальные ленные но импульсному луговому поздейсшию на мщерналы, блики лпнных ре|улнруеммх технолотческнх и энергетических нарнмефов процессов сварки и напллпки, полученные компьютерным экснеримсиюм п мшемятческне модели отдельных этапов (см.рис. 17) технологической цепи открывают возможность компьютерного конструирования рационального технологического процесса в сварочном производстве.

Использование методов математического моделирования, численных методов, компьютерного эксперимента в тесной связи с методами исследования свойств сварных

соединений в реальных условиях эксплуатации, банков данных по технологическим параметрам импульсных процессов, их энергетическим характеристикам, прочностным свойствам реальных соединений, теплофизическнм константам многокомпонентных материалов, позволяют решить обратную задачу: конструировать оптимальные алгоритмы управления системой источник питания - электрод - дуга - сварное соедииспнс согласно решиемой icxiiojioi ичсской задаче - стабилизации переноса электродното металла в импульсном режиме, снижения разбрызгивания, повышения производительности процесса, формирования сварных швов заданных размеров с учетом пх пространственного положения. Предлагаемый подход дает возможность осуществить выбор материалов и оптимизацию их свойств и структуры в соответствии с условиями эксплуатации, т.е. для реальных конструкций, работающих в конкретных условиях термоцнклических и деформационных нагрузок.

5. РР.АЛ1 НАЦИЯ ИМПУЛЬСНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И СПЕЦИАЛПЗИРОВА11НОГО ОБОРУДОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА

Результаты теоретических и экспериментальных исследований нашли свое применение при разработке новых способов импульсно-дуговой сварки и создании специализированного сварочного оборудования, используемого при изготовлении высокоответственных сварных конструкций: в судостроении и судоремонте, трубопроводном транспорте, химическом и нефтехимическом машиностроении, при производстве ремонтных технологических операций изделий спецтехники. Разработаны и внедрены в производстве: способы импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом в среде СО} и покрытыми электродами основного типа при выполнении корневых швов с формированием обратного валика на весу без дополнительных подкладок и полварки изнутри судовых конструкций, магнстрильных И технологических трубопроводов различного диаметра, трубопроводной арматуры различною производственно-техническою назначений; способы импульсно-дуговой сварки тонколистового металла толщиной 0,8+2,0 мм в среде COj и покрытыми электродами типа АНО-ТМ и УОНИ 13/55 диаметром 3,0+5,0 мм с высоким качеством сварки и минимальным разбрызгиванием электродного металла на уровне 1+2%; ремонтные технологические процессы сварки и наплавки изделий техники специального назначения; способы изготовления специального режущего инструмента ножей сахароуборочных комбайнов, для деревообработки, измельчения отходов кабельных и химических производств [1, 38,40-43].

Создано и освоено производство Фирмой "Импульс-С" Российского материаловедческого центра Сибирского отделения Российской академии наук, г.Томск, уникального оборудования для сварки и наплавки, реализующего адаптивные пмнульспые тех полот ические процессы [I, 32-34,46] и позволяющее повысить

эффективность монтажных и ремонтных технологических операций изделий спешехннкп, в том числе в условиях отсутствия стационарной электрической сети.

5.1 Ус1яновк11 электрошлнковой нлнлапки УЭШН-1.

Устпновка элекгрошлаковоП наплавки УЭШН-1 предназначена для получения мноюслоПных нокрытиИ на горизонтально расположенных поверхностях упрочняемых изделий. Наплавка производится путем расплавления неподвижного пластинчатого электрода, располагаемого параллельно наплавляемому изделию [47-48], рис. 26.

В качестве наплавочных материалов используются серийные и нестандартные лет нруютнне модифицирующие добавки, обеспечивающие создание оптимальной матрнчиой структуры фазового состава покрытий, повышение служебных характеристик наплавляемых деталей машин.

Области применения УЭШ11-1: ~

Предложенная технология ЭШН позволяет наносить высокопрочные покрытия на длинномерные ножи-измельчители сахароуборочных комбайнов, ножи для переработки продукции деревообрабатывающеН промышленности и химических производств, детали оборудования промышленности строительных материалов.

Рис. 20. Установка электрошлаковой наплавки УЭШН-1. Преимущества технология:

-формируемое высоколегированное покрытие на низколегированной пластинчатой основе изделий обеспечивает демпфирование интенсивных внешних

шнрузок и повышение эксплуатационных характеристик при различных видах щнашнвання:

-использую |ся порошковые присадочные добавки на основе серийных шнншпочных материалов и нрнроднплетнроалнных руд. низоиляющпх снизнть расход дефиншных легирующих мятерналов N1, С0);

-а 2-2,3 раза повышается срок службы ножей-нзмельчи гелей сахароуборочных комбайнов, работающих в условиях ударно-нбразнвного износа;

. -в 3-10 раз повышается абразивная износостойкость наплавленных покрытий, рабомющнх в условиях интенсивного изнашивания.

3.2. Блоки модуляции сварочного тока БМСТ-1, БМСТ-2, БМСГ-3

Иноки Лплупации сварочиою ток» типа БМСТ-1. БМС'Г-1 и БМСТ-1 предназначены для обеспеченна импульсного режнми работы стандартных управляемых сварочных выпрямителей и инверторов, используемых при ручной луговой' сварке покрытыми электродами, механизированной сварке под флюсом, а также горизонтальной электрошлаковой наплавке пластинчатым электродом.

БМСТ-1, БМСТ-2 и БМСТ-3, рис.27, представляют собой маломощные блоки управления энергетическими характеристиками управляемых выпрямителей типа ВДУ-303. ВДУ-506. ПДУ-1201, ВДУ-1202, а также инверторных источников МГ1-2400, ПС-330». ИС-5Ш1Н, ПСС-3500. ПСС-5000 производства фирмы 'КБМРГП.

Рнс. 27. Блоки модуляции сварочного тока.

Предлагаемые блсчсн управления подключаются к каналам управления .варочных снстем пнтанля п работают по алгоритму, корректируемому через каналы обратных связей по основным технологическим параметрам. Применение блоков модуляции спорочпого тока позволяет:

-упростить технику сварки во всех пространственных положениях II снизить требования к квалификации сварщика;

-получить гарантированное качество сварных соединений, в том числе корневых ивов, независимо от пространственного положения сварочной ванны;

-сущесгпенно снизить теиловложенне в свариваемую деталь и наплавляемое изделие:

-избавиться от "примерзаний" электрода на мплых токах; -обеспечить легкое возбуждение дуги и стабильность ее горения.

5.3 Мостовой тнрнсторный регулятор УД! И-201 УХЛЗ.

Постовой тнристорный регулятор УДГИ-201 УХЛЗ предназначен для

механизированной сварки плавящимся электродом в среде двуокиси углерода и газовых • *

смесях на его основе малоуглеродистых н низколегированных сталей в различных пространственных положениях.

УДГ11-201 УХЛЗ представляет собой нмпульспо-регулируемое сопротивление, включаемое последовательно в сварочную цепь и работающее по алгоритму, корректируемому по каналам обратных связей в зависимости от мгновенных значений основных технологических параметров: напряжения и тока дуги, рнс.28.

В ходе технологического процесса УДГИ-201 УХЛЗ обеспечивает регулирование глубины проплавления и формы сварного шва, создает высокую проплавляющую способность сварочной дуги, что способствует бездефектной сварке корневых швов с формированием обратного валика во всех пространственных положениях без специальных подкладок и подварки изнутри.

Применение УДГИ-201 УХЛЗ памшеш:

-стабилизировать процесс сварки в среде двуокиси углерода и газовых смесях на его основе за счет мелкокапельного переноса электродного металла в сварочную ванну при минимальном 2-3% разбрызгивании электродного металла в диапиэоне токовых режимов 100-250 А при полуавтоматической н автоматической сварке электродными проволоками диаметром 0,8-1,2 мм;

-обеспечить гарантированно высокие прочностные свойства ответственных сварных соединений, подлежащих 100^'огму контролю;

-упростить технику сварки во всех пространственных положениях при значительных колебаниях зазора между свариваемыми кромками;

-повысить в 2-3 раза производительность сварочных работ за счет обеспечения возможности сварки сверху вниз.

Области применения УДГИ-201 УЛХЗ:

-сварка корневых, заполняющих и облицовочных слоев соединений судовых консфукций в различных пространственных положениях;

•сварки корневых, заполняющих и облицовочных слоев стыковых соединений технологических трубопроводов диаметром 32-1420 мм;

-сварка котельного и энергетического оборудования;

-сварка высокоответственных сварных соединений, требующих 100%-ного контроля'качества;

-сварочные робото-технические комплексы машиностроительных предприятий.

5.4. Постовой тиристорный регулятор УДИ-204 УХЛЗ

Постовой тиристорный регулятор УДИ-204 УХЛЗ предназначен для дуговой сварки покрытыми .электродами модулированным током металлоконструкций в различных пространственных положениях стыков магистральных промысловых и технологических трубопроводов, конструкций из низколегированных и

4.1

срелмелег пропан пых марок сталей. Наиболее эффективно использовать его для сварки корневых слоев швоп неповоротных стыков трубопроводов.

Постовой тирнсторныП регулятор УДИ-204 УХЛЗ представляет собой нмнульсно-ретулнруемое сопротивление, включаемое последовательно в сварочную цепь и работающее по алгоритму, корректируемому по каналам обратных связей в зависимости от мгновенных значений основных технологических параметров: напряжения и тока дуги, рис. 29.

УД11-204 УХЛЗ выполнен в виде приставки к стандартным источникам питания постоянною тока (выпрямители, преобразователи, сварочные шрегпты к др.), предназначенных для дуговой сварки покрытыми электродами. Питание осуществляется от сварочной цепи, что позволяет использовать его в условиях, отсутствия стационарной электрической сети.

Рнс.29. Постовой тнрнсторный регулятор УДИ-204 УХЛЗ.

УД11-204 УХЛЗ позволяет управлять в процессе сварки текучестью сварочной ванны и проплавляющей способностью дуги, что обеспечивает гарантированное проплавленпе корневого слоя шва и формирование обратного валика во всех пространственных положениях. При этом упрощается техника сварки, снижаются требования к подготовке кромок н квалификации сварщика, появляется возможность использования электродов большего диаметра (4"мм) и перекрывать зазоры до 5-7 мм с хорошим формированием шва. Благоприятная форма корневого слоя шва с лицевой

стороны уменьшает затраты на зачистку и исключает образование шлаковых "карманов".

Тнристорный постовой регулятор за счет наличия обратных связей по параметрам процесса обеспечивает легкое возбуждение дуги с первоначальным прогревом начала шва после смены электрода, высокую устойчивость дуги в процессе сварки.

6. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. На основе комплексного анализа физических, химических, гидродинамических явлений и тепло-массопереноса, происходящих в сварочной ванне, электроде и изделии, установления взаимосвязи энергетических характеристик процессов с характером переноса электродного металла и эксплуатационными показателями формируемых неразъемных соединений, развиты научные методы теоретического и практического исследования адаптивных импульсных технологических процессов сварки и наплавки плавящимся электродом.

2. Предложена концепция совершенствования сварочного оборудования, в которой обосновывается необходимость введения в структуру стандартного сварочного оборудования дополнительных блоков, обеспечивающих контроль за состоянием объекта управления через каналы обратных связей по мгновенным значениям технологических параметров, а также стабилизацию характеристик массопереноса, тепловых и энергетических показателей технологического.процесса при действии любого числа возмущающих~к>эдействий. При этом создаваемым системам питания и блокам автоматического управления отводится первостепенная роль в формировании требуемых качественных и прочностных характеристик у высокоответственных неразъемных соединений материалов.

3. Созданы инженерные методики расчета сильноточных систем преобразовательной техники, позволяющие определять параметры отдельных составляющих элементов с учетом технологических параметров и процессов, протекающих в нагрузке - сварочной дуге.

4. На основе исследований закономерностей плавления и переноса электродного металла при сварке в среде углекислого газа установлена принципиальная возможность управления отдельными стадиями сварочного мнкроцнкла, получена достоверная качественная оценка характеристик тепло-массопереноса, разработаны приемы установления рациональных энергетических режимов в реальных технологических процессах.

5. Разработана система модельных представлений о протекаемых физических процессах в рассматриваемых технологиях, на основе которой созданы компьютерные аналоги наиболее важных технологических этапов, позволяющие рассчитывать

оптимальные параметры управления энергетическими характеристиками в системе источник пнтаиня-элекгрод-дут-изделне, обеспечивать программируемое периодическое воздействие на кинетику плавления и переноса электродного металла, осуществлять теоретическое прогнозирование эксплуатационных свойств сварных соединений.

6. В результате проведенных физического и компьютерного экспериментов, установлено, чю

- импульсная стабилизация за счет дополнительного регулировочного воздействия, создаваемого длительностью горения дуги в импульсе при постоянстве скорости подачи электрода, позволяет изменять частоту переноса электродного металла в сварочную ванну и величину среднего значения сварочного тока и снижает рпэбрьшнвание электродного металла при сварке в среде углекислого газа до 1-2 0 о;

- расчетные зависимости характеристик массопереноса качественно совпадают с экспериментальными и могут быть использованы для исследований процессов в системе источник питания-электрод-дуга-нзделие при различных воздействиях. Расхождение расчетных н экспериментальных значений частоты переноса электродного металла не превышает 7-8% во всем диапазоне изменения длительности горения дуги (2.5+15) 10-3 с;

- полученные области технологически устойчивых режимов импульсного процесса, позволяют в широком диапазоне выбирать основные технологические параметры процесса: длительность горения дуги в импульсе, напряжение холостого хода источника питания, частоту н размеры переносимых капель электродного металла, среднее значение сварочного тока.

7. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили разработать новые способы импульсно-дуговой сварки, создать и освоить производство уникального специализированного сварочного оборудования, осуществить широкое внедрение результатов работы в различных отраслях народного хозяйства страны, а также повысить эффективность монтажных и ремонтных технологических операций изделий спецтехникн, в том числе в условиях отсутствия стационарной электрической сети.

Суммарный экономический эффект от внедрения разработок в 1981-1995г.г.| составил около 150 млн.рублей в ценах 1992 года.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Сараев Ю.Н. Импульсные технологические процессы сварки и наплавки.-Новосибирск: ВО "Наука". Сибирская издательская фирма, 1994г.-108с.

2. Сараев Ю.Н. Управление переносом электродного металла при дуговой сварке с короткими замыканиями дугового промежутка //Автомат.сварка.-1988.-Ы 12.-С. 16-23.

3. Сараев Ю.Н. Особенности процессов электродуговой сварки и наплавки с управляемым переносом электродного металла во время коротких замыканий дугового промежутка //Импульсные процессы сваркн.-Киев, 1988. -С. 30-37.

4. A.c. 616078 (СССР). Автоматический стабилизатор длины дугового промежутка /А.Н.Зайцев, А.Ф.Князьков, Б.Г.Долгун, Р.И.Дедюх, Ю.Н.Сараев и С.В.Ушаков.-Опубл. в БИ, 1978, N 27.

5. A.c. 616079 (СССР). Автоматический стабилизатор длины дугового промежутка /А.П.Зайцев, А.Ф.Князьков, Б.Г.Долгун, Р.И.Дедюх, Ю.Н.Сараев и С.В.Ушаков.-Опубл. в БИ. 1978, N 27.

6. A.c. 616080 (СССР). Автоматический стабилизатор длины дугового промежутка /А.И.Зайцев, А.Ф.Князьков, Б.Г.Долгун, Р.И.Дедюх, Ю.Н.Сараев и С.В.Ушаков,-Опубл. вБИ, 1978, N 27.

7. A.c. 656761 (СССР). Автоматический стабилизатор длины дугового промежутка /А.И.Зайцев, А.Ф.Князьков, Б.Г.Долгун, Р.И.Дедюх, Ю.Н.Сараев и С.В.Ушаков.-Опубл. в БИ, 1979, N 14.

8. Сараев Ю.Н., Тимошенко А.К. Влияние некоторых типов токоогранНчивающих устройств на процесс сварки в среде COj короткой дугой.-В кн.: Прогрессивная технология сварки и резки металлов.-Иркутск, 1979.-с.80-93.

9. A.c. 554102 (СССР). Стабилизирующий сварочный дроссель /А.И.Зайцев, Е.В.Щепкин, А.Ф.Князьков, Ю.Н.Сараев и др.-Опубл. в БИ, 1977, N 14.

10. A.c. 1058728 (СССР). Стабилизирующий сварочный дроссель /А.Ф.Князьков, Ю.Н.Сараев, А.К.Тимошенко.-Опубл. в БИ, 1983, N 45.

11. Сараев Ю.Н. Некоторые особенности модуляции сварочного тока при сварке в среде СО2 с короткими замыканиями дугового промежутка //Применение импульсных процессов в сварке: Тез. докл. Всесоюз. семинара, Ростов-на-Дону, апрель 1987г.-Ростов-н-Д., 1987,-С.33-35.

12. A.c. 768108 (СССР). Способ электродуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка /А.Ф.Князьков, Ю.Н.Сараев, Р.И.Дедюх.-Опубл. 15.01.84, в БИ, N 2.

13. A.c. 930824 (СССР). Способ дуговой сварки плавящимися электродами /А.Ф.Князьков, Ю.Н.Сараев, А.К.Тимошенко.-Опубл. 23.12.83 в БИ, N 47.

14. A.c. 1168367 (СССР). Способ электродуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка и устройство для его осуществления /А.Ф.Князьков, Ю.Н.Сараев, А.К.Тнмошенко и др.-Опубл. 23.07.85 в БИ, N 27.

15. A.c. 1310140 (СССР). Способ дуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка и устройство для его осуществления /И.И.Заруба, 10Н.Сараев, А.Ф.Князьков и др. -Опубл. 15.05.87 в БИ, N 18.

16. Князьков А.Ф., Сараев Ю.Н. Система импульсной стабилизации процесса сварки в среде СО2 короткой дугой //Разработка, исследование и внедрение новых источников питания сварочной дуги: Тез. докл. Всесоюз. научно-технич. конференции, Вильнюс, 21-22 мая 1981г.-Вильнюс, 1981.-Ч.1. -С. 26-28.

17. Сараев Ю.Н. Улучшение технологических свойств сварочных выпрямителей на основе реализации алгоритмов импульсного управления //Применение импульсных процессов в сварке: Тез. докл. Всесоюз. семинара, апрель 1987г. -Ростов-на-Д., 1987.-С.35-36.

18. A.c. 930824 (СССР). Способ электродуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка н устройство для его осуществления /А.Ф.Князьков, А.Г.Мазель, Ю.Н.Сараев и др.-Опубл. 23.04.85 в БИ. N 15.

19. Зайцев А.И., Князьков А.Ф., Сараев Ю.Н. Импульсный источник питания для сварки плавящимся электродом //Тр. ТИАСУР.Томск, 1976. -Т. 19. - С784-91.

20. A.c. 481177 (СССР). Устройство для сварки (не опубл.) /Зайцев А.И., Князьков А.Ф., Сараев Ю.Н.

21. Сараев Ю.И. Разработка и исследование методов и устройств стабилизации пронесся автоматической сварки в углекислом |азе короткой дугой /Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.- Томск: ТПП.-I9R2.-I9C.

22. A.c. 48772R (СССР). Устройство для сварки /Л.П.ЗаПцев, А.Ф.Князьков, Ю.П.Сяраев и др. -Опубл. в БИ. 1975. N 38.

23. A.c. 579112 (СССР). Устройство для сварки /А.Ф.Князьков, Ю.Н.Сараев, С.В.Ушаков н др. -Опубл. в БИ, 1977, N 41.

24. A.c. 579112 (СССР). Устройство для сварки /А.Ф.Князьков, Ю.Н.Сараев, С.В.Ушаков и др. -Опубл. в БИ. 1978, N 27.

25. A.c. 1058171 (СССР). Устройство для дуговой сварки с короткими замыканиями луювого промежутка /А.Ф.Князьков, Ю.Н.Сараев. -Опубл. в БИ, 1983.

26. A.c. 1064555 (СССР). Устройство для электродуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка /А.Ф.Князьков, Ю.Н.Сараев, Ю.И.Костюков. -Опубл. в БИ. 1983.

27. A.c. 1118496 (СССР). Устройство для сварки /А.Ф.Князьков, Ю.Н.Сараев, Б.И.Долгун. -Опубл. в БИ. 1989, N 38.

28. A.c. 1184154 (СССР). Устройство для сварки /А.Ф.Кпязьков, С.В.Ушаков, Ю.Н.Сараев, Б.Г.Долгуи. -Опубл. в БИ, 1985.

29. Сараев Ю.Н., Гребенев E.H., Шуйский И.Г. Совершенствование источников питания для дуговой сварки и наплавки на основе алгоритмов импульсного управления, энергетическими параметрами процесса. -Киев: ИЭС им. Е.О.Патоня. 1992. В кн.: Новые сварочные источники питания, с. 34-40.

30. Сараев Ю.И., Князьков А.Ф. Импульсные устройства для управления кривой свлрочпого тока при сварке с короткими замыканиями дугового промежутка //Тезисы докл. Всесоюэ. конференции по сварке в судостроении и судоремонте. -Владивосток, I983.-C.43-44.

31. Сараев Ю.Н. Исследование режимов работы модуляторов тока для сварки в среде СО2 с короткими замыканиями дугового промежутка //Тезисы докладов научно- • технической конференции сварщиков Урала и Казяхстана:"Сварка модулированным током'.-Караганда, 1985. -с.21-22.

32. Сараев IO.il. Совершенствование источников питания для дуговой сварки на основе реализации адаптивных алгоритмов импульсного управления. В кн.: Физика душ и источники питания. -Киев, ИЭС им. Е.О.Патоня, 1992. -с.64-66.

33. A.c. № 1292959 (СССР) Способ дуговоИ сварки плавящимся электродом с короткими зямыкяннямн лугового промежутка и устройство для его осуществления / А.Ф.Князьков, A.A.Гребенников, Ю.Н.Сараев и др. - Опубл. в БИ 1987, Mi 8.

34. Сараев Ю.Н. Повышение эффективности сварочного оборудования на основе ' реализации алгоритмов импульсного управления энергетическими параметрами технологических процессов. Обзор N 5461 НТЦ "Информтехника". -Москва, 1991. -74с.

35. Сараев Ю.Н., Кректулева P.A., Шпигунова О.И. Компьютерное конструирование адаптивных импульсных технологических процессов. -В кн.: Физическая меэомехяника и компьютерное конструирование материалов, т.2. /В.Е.Панин, П.В.Макаров. С.Г.Псахье и др. Новосибирск: ВО "Наука". Сибирская издательская фирма, 1995. -с.240-252.

36. Сараев Ю.Н., Волховский C.B., Жилкина Г.Г. и др. Разработка технологических процессов восстановления и поверхностного упрочнения деталей прессово-смесителыюго оборудования //Тезисы докладов на Республиканской научно-технической коифереицпп:"Раэряботка и внедрение прогрессивных способов сварки и наплавки в машиностроении" -Алма-Ата, 1988. -с.72-75.

37. Нянин В.Е., Сяраев Ю.Н.. Козлов A.B. и др. Повышение эксплуятяционных хярактернстик восстанавливаемых деталей формированием покрытий с демпфирующими структурами методами электродуговой, плазменной и

электрошлаковой наплавки //Тезисы докладов на научно-технической конференции стран-членов СЭВ "Современное оборудование и технологические процессы для восстановления и упрочнения деталей машин". -Пятигорск, 1988. -с.47-48.

38. Сараев Ю.Н. Разработка процессов электродуговой сварки и наплавки с использованием импульсных алгоритмов управления их энергетическими параметрами. •В кн.:Лазерно-ллаэмешюе легироваиле материалов, лазерная резка и сварка. -Омск, 1987. -с.34-35.

39. Сараев Ю.Н., Ерошенко A.B., Жнлкина Г.Г. Плазменная наплавка пластин прессов производства силикатного кирпича //Материалы Всесоюзной научно-технической конференции:"Восстановление и упрочнение деталей машин и оборудования газотермическим напылением и наплавкой". -Тула, 1989. -с.68.

40. Сараев Ю.Н., Тютев A.B., Бурков П.В. и др. Влияние легирования и модифицирования при ЭШН на структуру и износостойкость железоуглеродистых покрытий //Тезисы докладов межреспубликанской научно-технической конференцин:"Прогрессивные методы получения конструкционных материалов и покрытий, повышающих долговечность деталей машин*. -Волгоград, 1991. -с.59-60.

41. Панин В.Е., Сараев Ю.Ц.. Зуев Л.Б. и др. Исследование структурных и эксплуатационных характеристик износостойких покрытий ножей-измельчителей сахароуборочных комбайнов. В кн.:"Направления развития методологии и средств испытания и диагностики трибообъектов". -Москва-Рыбинск-Ростов, 1992. -с.54-58.

42. Сараев Ю.Н., Макарова Л.И., Тютев A.B. и др. Исследование структуры и физико-механических свойств наплавленного покрытия на основе порошка быстрорежущей стали Р6М5 //Сварочное производство. - 1994.-Ы I .-с.9-12.

43. Saraev Yu.N., Makarova L.I., TjutevA.W, Kozlov A.V. The influence of modification on structure and properties of hardfaced coating. -In a book: Advanced materials and processes. - Xian, 1993. -p.

44. Сараев Ю.Н., Шпигунова О.И. Компьютерное конструирование алгоритмов импульсного управления дуговыми сварочными процессами. - В кн.: Физика дугн и источники питания. -Киев, 1992г. -с.74-75.

45. Сараев Ю.Н., Шпигунова О.И. Математическая модель плавления и переноса электродного металла с систематическими короткими замыканиями дугового промежутка //Сварочное производство. 1992. - N б.-с. 28-32.

46. Saraev Yu.N., Timoshenko А.К., Khomchenko E.G., Shpigunova O.I. The pulse-arc welding of root joints of means оГ transportation welding junctions. -In a book: Advanced

■ materials and processes.- Xi AN, 1993. -p.

47. A.c. 1700860 (СССР). Способ наплавки плоских поверхностей «.устройство для его осуществления /В.Е.Панин, Ю.Н.Сараев, С.В.Болховский и др. • 1991, ДСП.

48. Патент N (Россия). Положительное решение по заявке N 5005804/08/064265. Способ электрошлаковоЛ наплавки лежачим электродом /Ю.Н.Сараев, А.В.Тютев, А.В.Козлов. - 1992.

Подписано к печати 10.04.95 года. 3ака?№46|3. Тираж 100 экз.. Малое предприятие "Полиграфист" Т11Ц СО РАН 634055, г.Томск-55, пр.Академическнн 2/8