автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.10, диссертация на тему:Разработка автоматизированной системы для сварки в CO2 с импульсной подачей проволоки и модуляцией сварочного тока

На правах рукописи

Солодский Сергей Анатольевич

РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ СВАРКИ В С02 С ИМПУЛЬСНОЙ ПОДАЧЕЙ ПРОВОЛОКИ И МОДУЛЯЦИЕЙ СВАРОЧНОГО ТОКА

Специальность 05.02.10 - «Сварка, родственные процессы и технологии»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Челябинск 2010

003493538

Работа выполнена на кафедре Сварочного производства Юргинско технологического института (филиала) Томского политехническо университета.

Научный руководитель -

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

Доктор технических наук, доцент Сергей Борисович Сапожков, декан механик машиностроительного факультета Юргинско технологического института (филиала) Томско политехнического университета, г. Юрга доктор технических наук, ст. научный сотрудн Владимир Антонович Лупин, професс кафедры «Оборудование и технолог сварочного производства» Южно-Уральско государственного университета, г. Челябинск кандидат технических наук, профессор Юрий Гаврилович Новосельцев, зав. кафедр «Оборудование и технология сварочно: производства» Сибирского федерально университета, г. Красноярск ОАО «Западно-Сибирский металлургическр комбинат», г. Новокузнецк.

Защита состоится «31» марта 2010 г. в 14°° на заседании диссертационно совета Д 212.298.06 при ГОУ ВПО «Южно-Уральский государственнь университет» по адресу 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, д. 7 ауд.201л

< 4

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южно-Уральско государственного университета.

Автореферат разослан февраля 2010г.

Ученый секретарь диссертационного совета

И. А. Щуров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Широко распространенная сварка в углекислом газе наряду с очевидными достоинствами (высокая производительность, доступная механизация, относительно малая себестоимость достаточные механические свойства сварного соединения) обладает существенными недостатками, снижающими эффективность ее применения (нестабильность процесса сварки и повышенное разбрызгивание электродного металла). Для повышения эффективности сварки и снижения потерь электродного металла предлагается перевод сварки стационарной дугой в импульсно-дуговой управляемый процесс. Существует два способа модуляции тока дуги при механизированной сварке в защитных газах:

1) периодическое изменение сварочного тока;

2) изменение скорости подачи сварочной проволоки,за счет импульсной подачи.

Данному способу посвящены работы авторов: Патона Б.Е., Дудко Д.А., Зарубы И.И., Потапьевского А.Г., Дюргерова Н.Г., Брунова О.Г., Князькова А.Ф., Сараева В.Н. и многих других.

При импульсной подаче сварочной проволоки, можно получить управляемый мелкокапельный перенос электродного металла, уменьшить потери на угар и разбрызгивание, улучшить качество и геометрию сварного шва.

Недостатками известного способа являются нестабильность переноса электродного металла во время импульса подачи, отсутствие малогабаритных механизмов подачи проволоки с возможностью регулирования параметров ее подачи в составе полуавтомата. Для устранения вышеперечисленных недостатков необходимо разработать способ сварки в среде С02 с одновременной реализацией двух принципов автоматизированного управления режимами процесса сварки.

Решение этих задач является актуальным для дальнейшего совершенствования технологии сварки с использованием импульсной подачи сварочной проволоки.

Цель работы. Повышение эффективности механизированной сварки в углекислом газе с управляемой импульсной подачей сварочной проволоки и автоматизированным управлением энергетическими и технологическими параметрами процесса сварки.

Задачи исследования. 1. На основании анализа процесса сварки с импульсной подачей сварочной проволоки обосновать кинетику ее движения с использованием обратных электрических связей для повышения стабильности переноса электродного металла.

2. Разработать циклограмму и автоматизированную систему, реализующие процесс модуляции тока дуги, согласованный с циклами импульсной подачи сварочной проволоки.

3. Разработать методику управления и функционирование систеи автоматизированного управления режимами сварки.

4. Создать механическую оснастку и адаптивную электрическую схем\ управления с обратными связями для автоматизации процесса управляемог переноса электродного металла, совмещенного с модуляцией тока дуги.

5. Выявить влияние регулируемых параметров режима сварки н геометрию сварного шва и свойства сварных соединений.

Методы исследований и достоверность результатов. Применял математическое, физическое моделирование физических и энергетическ: параметров процесса переноса электродного металла, образования сварочно ванны. Вычислительные эксперименты выполняли на компьютере с помощь системы МаШСАБ. Регистрация процесса формирования сварного шва, форм дуги и переноса электродного металла осуществляли с помощью цифрово скоростной видеокамеры «Видео-Спринт» (максимальная скорость съемки 800 кадров в сек). Параметры процесса сварки определялись цифровы регистратором «А\У1154», осциллограммы процесса регистрировалис самописцем марки Н338. Для измерения уровня локальной вибраци использовали «Измеритель шума и вибрации ВШВ-003-М2». Достоверное полученных результатов подтверждается соответствием известных положени классических и прикладных наук, корректностью математических моделей и I адекватностью известным критериям оценки изучаемых процессов сходимостью теоретических и экспериментальных данных, а такж промышленной проверкой.

Научная новизна работы. 1. Впервые теоретически обоснована экспериментально доказана возможность совмещения модуляции тока дуги переноса капли электродного металла при импульсной подаче сварочно проволоки. Доказана возможность управления не только энергетическими, но технологическими параметрами сварки путем кратковременного шунтировани сварочной дуги, что позволяет управлять не только энергетическими, но технологическими параметрами сварки.

2. Разработан системный подход к прогнозированию физических энергетических параметров процесса сварки, включающий:

- алгоритм перехода капли в сварочную ванну;

- математическую зависимость энергетических характеристик перенос электродного металла;

- взаимосвязь параметров модуляции тока с толщиной металла пространственного положения и его свойств.

Совокупность перечисленных характеристик позволяет поставит краевые условия процесса сварки.

3. Впервые разработана адаптивная электромеханическая систем автоматизированного управления импульсной подачей сварочной проволоки совмещенной с модуляцией тока дуги.

Практическая значимость результатов исследования. На основани выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработа новый способ сварки, отличительной особенностью которого являете одновременное механическое и энергетическое управление процессом. Разработана оснастка для реализации данного процесса, включающая в себ механизм импульсной подачи проволоки и автоматизированную систе

управления процессом сварки. Определены зависимости формы шва от режимов сварки. Разработаны методики расчета:

- основных энергетических параметров переноса электродного металла;

- определения энергетического воздействия на каплю расплавленного металла;

- параметров модуляции тока.

Отдельные разделы диссертационной работы выполнялись в рамках программ, НИР и НИОКР:

1. Аналитическая ведомственная целевая программа «Развитие научного потенциала высшей школы (2009 - 2010). Проект «Развитие теории физико-химических процессов, протекающих в дуговом разряде и расплавленном металле сварочной ванны». Регистрационный номер: 2.1.2/1949.

2. Договор на выполнение научно-исследовательских работ (№ 01/09-СП от 28.04.2009) «Исследование влияния способов и режимов сварки на образование дефектов в сварных соединениях». Заказчик - ООО «Аттестационный региональный центр специалистов неразрушающего контроля» (г. Томск), 2009 г.

3. Договор на выполнение опытно-конструкторских и технологических работ (№ 04/08-СП от 01.03.2008) «Повышение эффективности дуговой сварки плавящимся электродом». Заказчик - ООО РТЦ «Сибирь» (г. Новокузнецк), 2008 г.

Результаты работы внедрены на ОАО «Анжеромаш» (г. Анжеро-Судженск), экономический эффект составил 9756 руб/год на один сварочный пост в год.

Диссертационные исследования и разработки используются в учебном процессе ЮТИ ТПУ студентов специальности 150202 «Оборудование и технология сварочного производства» по курсам «Технология и оборудование сварки плавлением», «Источники питания сварки», «Методология научных исследований», при выполнении выпускных квалификационных работ.

Основные положения, выносимые на защиту. 1. Способ сварки, при котором используется совмещенная модуляция сварочного тока с импульсной подачей сварочной проволоки.

2. Адаптивная электромеханическая схема управления с обратными связями для автоматизации процесса управляемого переноса электродного металла.

3. Результаты экспериментальных исследований влияния параметров механизированной сварки в С02 на геометрию шва и механические свойства сварного соединения.

Апробация работы. Результаты данной работы заслушивались на: 2-ой Всероссийской научно-практической конференции «Прогрессивные технологии и экономика в машиностроении», - Юрга 2004 г.; 2-ой Международной научно-технической конференции «Современные проблемы в машиностроении». -Томск: 2004 г.; международной научно-практической конференции «Наука -Образование - Производство», посвященной 60-летию Нижнетагильского технологического института УГТУ-УПИ «Актуальные проблемы

«

электрометаллургии, сварки, качества»: - Новокузнецк 2006 г.; 13-о Международной практической конференции студентов, аспирантов и молоды ученых «Современная техника и технологии» - Томск:, 2007 г.; 6-о Всероссийской научно-практической конференции с международным участие Томск 2008 г.; международном Китайско-Российском форуме безопасног производства шахты и технологий оборудования, посвященного 60-яети Ляонионского технического университета. - (Китай, г. Фусинь), 2009

Результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технически семинарах кафедры «Сварочное производство» ЮТИ ТПУ (г. Юрга «Металлургия и технология сварочного производства» СибГИУ, ( Новокузнецк), «Оборудование и технология сварочного производства», СФ (г. Красноярск), «Оборудование и технология сварочного производства) ЮУрГУ, (г. Челябинск).

Механизм импульсной подачи сварочной проволоки отмечен дипломо первой степени на региональном конкурсе «Инновация и изобретение года 2005».

Результаты диссертационной работы экспонировались на выставках «Повышение эксплуатационной надежности и экологической безопасност! трубопроводного транспорта» (Томск, 2003), Китайской Международно! ярмарке по технологии и продукции патентов (Китай, г. Далянь, 2006) «Северовосточная азиатская выставка высоких технологий - 2009» (Китай, г Шеньян), 2009.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 работы, в том числ 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, 6 патентов РФ на изобретение, патент на полезную модель. Личный вклад автора в опубликованных соавторстве работах составляет не менее 50%.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четыре глав, общих выводов, списка литературы (116 наименований) и приложения Работа выполнена на 12^ страницах, содержит 70 рисунков, 3 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Работа состоит из четырех глав.

В первой главе на основе анализа литературы проведена классификацт методов стабилизации процесса и уменьшения разбрызгивания при сварке С02, которые можно условно разделить на две группы: физико-химические энергетические. Первая группа позволяет стабилизировать процесс, но в отличие от второй, не позволяет управлять энергетическими параметрам процесса сварки.

Также проведена классификация механизмов с импульсной подачей сварочной проволоки, применяемых при сварке в С02, которая показала отсутствие малогабаритных механизмов подачи проволоки с возможностью регулирования параметров подачи с помощью обратных связей в составе полуавтомата. Сформулированы цель и задачи исследования.

(

Во второй главе выполнен анализ сил, действующих на каплю электродного металла при сварке с импульсной подачей сварочной проволоки и особенности переноса электродного металла (Рис. 1).

Перенос электродного металла при сварке с импульсной подачей сварочной проволоки состоит из четырех этапов:

1. Процесс зажигания сварочной дуги;-

2. Плавление проволоки и увеличение длины дуги (пауза в подаче проволоки);

3. Движение и плавление проволоки во время импульса подачи;

4. Торможение электродной проволоки и переход капли в сварочную ванну.

и ми "

з,оо

2,50

. 2,00

1,50

1,00 10,00

* 2,70

,30

жтзо -<60

г<10

15,00

20,00 ихх, В

25,00

30,00

1, с ИТ'

В Г

Рис. 1. Результаты исследования процесса сварки с импульсной подачей сварочной проволоки: а-изменение длины дуги при плавлении сварочной проволоки во время паузы, б-зависимость разрывной длины дуги от напряжения источника питания, в- диаграмма ускорения проволоки во время импульса {с1пр. = 1,2мм, длина вылета I = 12мм) г- выброс части капли во время импульса подачи проволоки На основании анализа процесса сварки получены выводы, что при сварке с импульсной подачей сварочной проволоки большое значение имеет расстояние между проволокой и сварочной ванной в момент ее торможения /,, от которого зависят вид и стабильность переноса металла, что определяет алгоритм управления процессом.

/, зависит от шага подачи проволоки и времени включения импульса подачи. Вследствие этого необходимо управлять данными параметрами. Для этого вводится обратная связь по напряжению дуги, которая включает импульс подачи проволоки при достижении длины дуги строго определенного значения,

соответствующего определенному напряжению и задает время «паузы» (Рис. 1 а, б, в). Как показано на (рис. 1, г), в импульсе подачи проволоки в связи с увеличением плазменных потоков и сил инерции, направленных от сварочной ванны, капля часто отрывается от электрода и вылетает из зоны сварки1 особенно в пространственных положениях, отличных от нижнего. Поэтому1 необходимо в момент импульса подачи проволоки снижать силу сварочног тока. Для определения основных энергетических параметров процесса сварки импульсной подачей сварочной проволоки была разработана методику определения параметров переноса электродного металла в зависимости оз массы капли. Для исследования процесса переноса необходимо вычислит;: массу капли, способную перейти в сварочную ванну под действием основны.! сил, действующих на каплю: I

(1)

где - электродинамическая сила, Я; - динаминеская сила, которая является суммой силы тяжести и силы инерции, полученной при движении капли, Н\ Рр - сила давления плазменных потоков, Н\Рш - сила поверхностног | натяжения, Н. ;

Силу давления плазменных потоков определяют:

(2)

где А - коэффициент, зависящий от материала электрода и параметров приэлектродных областей; I - сварочный ток, А; 5а - площадь анодного пятна м2; |

При определении силы давления плазменных потоков необходимо найт! значение коэффициента А, для данного вида сварки. Это давление изменяет форму сварочной ванны. Для определения коэффициента А при сварке в сред«! С02, с помощью цифровой скоростной видеосъемки была выявлена форм^ сварочной ванны (Рис. 2). 1

Рис. 2. Форма сварочной ванны при сварке в СОг'. проволока Св-08Г2С d = 1.2 мм на режиме I = 180 A, U = 28 В: а - фотография дуги; б-j форма сварочной ванны

Для расчета силового воздействия сварочной дуги используем закон нормального распределения силового воздействия:

р=р е(-тг „ (3)

л тах ' 4 7

где Рпшх - максимальное давление в центре кратера, Па\ к - коэффициент сосредоточенности давления; Я - радиальная координата.

В каждой координате сила давления зависит от силы поверхностного натяжения сварочной ванны, поэтому можно предположить, что для каждой точки = гсг, где г - глубина сварочной ванны в данной точке, а -коэффициент поверхностного натяжения, Н/м. Следовательно, силу давления дуги можно вычислить как интеграл по поверхности ее кратера. Кривая поверхности кратера приблизительно описывается трансцендентной показательной функцией:

У = Ье(а°2 , (4)

где Ь - глубина кратера по осевой линии, м, равная /ст; а = к ~\,х - радиус кратера сварочной дуги, м. Таким образом, произведение интеграла выражения (4) на коэффициент поверхностного натяжения сварочной ванны является силой давления сварочной дуги:

^ =а (5)

Известно, что коэффициент поверхностного натяжения для жидкой стали, в зависимости от температуры изменяется в пределах сг = 1,1 — 2,5 Н/м. Учитывая, что сварка в С02 ведется на повышенной плотности тока, допускаем максимально^ значение коэффициента, получаем силу давлений .сварочной дуги для данного случая /Г, = 0,23 Я. Тогда из выражения (2) коэффициент А равен:

1г

и с учетом начальных условий (/ =180 А, Б = 1,47 мм2) для сварки в С02 проволокой Св-08Г2С А = 2,27-10"". Используя данный коэффициент, построена номограмма зависимости давления сварочной дуги от тока и диаметра сварочной проволоки, которая представлена на (Рис. З.а).

Введя значения сил в выражение (1) и разделив на ускорение свободного падения, определяем массу капли, способную перейти в сварочную ванну при сварке с короткими замыканиями: /2 , <т2лг

^ 8 4яЕ г) К >

где: ц-абсолютная магнитная проницаемость воздуха, Гн/м\ ЯСт ~ радиус столба дуги, м; г - радиус электрода, м. §-ускорение свободного падения, м/с

Для заданных начальных условий, можно вычислить размер капли электродного металла, способный перейти в сварочную ванну под действием сил (10) при заданных начальных условиях. Начальные условия - это диаметр наиболее применяемой сварочной проволоки й= 1,2 мм, падение напряжения на дуге 1)д = 28 В, сварочный ток 1 = 180 Л. Размер капли, необходимый для расчета электродинамической силы, определяем из кадра киносъемки,

I

I

представленного на (Рис. З.б). Из представленного кадра определяем, что дл. данных условий /?«1,7г. Подставив в выражение (10) известные данные получаем т = 0,0315 г. Проведенные измерения показывают, что задав радиус капли Я ~ 1,7г, и зная, что при температуре Т= 1530° С плотность жидкой сталк р = 7,23 г/мм3, получаем массу капли т ~ 0,0321 г, что на 1,9% больше расчетной.

Рассмотрим изменение массы капли в зависимости от сварочного тока. ц-11 К

Рэл --1п— (8)

4 • л г

Из выражения (8) следует, что уменьшение радиуса капли R снижает Fjd\ На основании этих данных построена номограмма (Рис. З.в), которая отражае^ изменения массы капли электродного металла при изменении силы тока от 180А до 360А. При этом происходит снижение массы капли способной перейтк в сварочную ванну.

Приняв начальное ускорение движения капли за ноль, как при сварке с непрерывной подачей проволоки, и подставив это ускорение в выражение (3),| можно вычислить силу Fd, необходимую для отрыва капли при начальны^1 условиях. Fd = 4,15-10"4, Н. Учитывая это, можно определить зависимость т = /(я), которая при увеличении ускорения от 9,8м/с2 до 80м/с2 изменяется oil = 0,0322 г до 0,0045г. Таким образом, при сохранении равновесия, увеличение) ускорения способствует снижению массы капли.

Номограмма (Рис. 3, г) позволяет определить изменения допустимого размера капли электродного металла в зависимости от ее ускорения.

в г

Рис. 3. Номограммы зависимости энергетических параметров при сварке с импульсной подачей сварочной проволоки:

»

♦

а-изменение давления плазменных потоков в зависимости от силы сварочного тока и диаметра проволоки; б- кинокадр касания капли со сварочной ванной при сварке в СОг проволокой Св-08Г2С, с! = 1,2мм, I = 180А; в-зависимость массы капли от изменения сварочного тока и радиуса капли для проволоки с! = 1,2 мм; г -зависимость массы капли от изменения ускорения движения капли и ее радиуса для проволоки ё = 1,2 мм

Для определения режимов сварки тонколистового металла выполнен расчет режимов модуляции тока при сварке в С02.

Для определения критической массы сварочной ванны применяем уравнение равновесия расплавленного металла в виде:

G-(\-Cosa) + Fd+N = F„,

(9)

где С — вес ванны, кг; а - угол, отклонения от нижнего, горизонтального положения; ^ - суммарная сила давления дуги, Н; N - поправка на неизотермические условия; Рпм. - сила поверхностного натяжения, Я.

По полученным экспериментальным данным, N = -0.23С, тогда при сварке в нижнем положении:

I1

ЪЛ1-У.уя + А~—=Р.о, (10)

где V - объем сварочной ванны, м3; у - плотность металла, кг/м3\ g - ускорение свободного падения, м/с2; А - коэффициент, зависящий от материала электрода и параметров приэлектродных областей, для сварки в С02, А = 2,27-10""; I -сила сварочного тока, А; Ба - площадь анодного пятна, м3; а - коэффициент поверхностного натяжения, для стали а = 1,1 (Н2,5 Н/м; Р - периметр ванны, м2.

Приближенно можно представить форму сварочной ванны в виде двух сферических сегментов и сегмента, имеющего в сечении вид сектора круга между ними (Рис. 4).

объем металла

полученного з.

Рис. 4. Модель ванны:

от плавления проволоки, м3\ УПр - объем расплавленного основного металла, м'\ О - диаметр сварочной ванны, м; I - координата сварочной точки, м\ Н - глубина прогшавления, м\ I - длина полусфер, м; к - высота наплавленного валика, м; 5- толщина металла, м. Объем сварочной ванны равен:

А

У

D¿ ... „ . ----sinQr и

л-а

8 1180

Периметр равен:

л-О + 2-1. Тогда сварочный ток равен:

I2

8.6-10"3 6.4-10" •/

+ /■

1.16-9.6-10 •{/

= 0,

(И)

(12)

(13)

где с!пр - диаметр электродной проволоки, м; /„ - длина вылета электрода, м\ и напряжение сварочной дуги, В.

Составляющие уравнения (13) заменяются: квадратны"

8.6-10"3 6.4-10"5/ „ „ , 1.16-9.6-10~2-£/ а =--------; линеиныи; Ь =-;-; свободный с = О

с/3 с!4 с!2

пр, пр пр

Уравнение принимает вид:

а-1г+Ь-1 + 0 = 0, (14)

где: а = /(/.), 6 = /({/).

Из решения квадратного уравнения (16), относительно / и учитывая, чт ток не может иметь отрицательного значения, определяется сила сварочног тока. Затем подставив выражения (9) и (10) в уравнение (8), получим:

О1 (я-а . V

----вша £

■У8 + А~ = (ЛП+21)-ст- (15)

О

180 )

Скорость сварки, исходя из стабильности формы шва, и оптимальног перекрытия точек, равна:

о = 0.444 -—5—, П6)

? +1

где /„ - время паузы (время кристаллизации сварочной ванны), с; 1и - врем импульса (время сварки), с.

Зная разрывную длину сварочной дуги (Рис. 1 б), напряжение источник питания, определяем необходимый минимальный ток для данного процесса Известно, что жесткая В АХ дуги распространяется на область, где плотност

тока лежит1 в пределах (12А/мм2 80А/мм2), у = —, где I- сварочный ток, А,

Бд - площадь столба дуги, м2, = ж • г2, г - радиус сварочной проволоки, м. При допущении, что площадь сечения проволоки равна площади столба дуги определим ток кристаллизации сварочной ванны:

1 = )-8д>\2-п-гг (17)

На следующем этапе расчета определяем время паузы из условия:

А/

(18)

п

где Л1 - участок проволоки, который может расплавиться до обрыва, равный А/ = 1р -/,,(„ .„), 1Р - разрывная длинна дуги, м; 1д(„.м.) - длинна дуги в момен повторного зажигания дуги, м.

Решая совместно неравенство (13) и выражение (18) определяем время паузы: _д/_,

1т<2АЛ^.Ц/.+ХЛЛ{у>.Г± (19)

Определив из выражения (11) объем сварочной ванны в зависимости о пространственного положения сварного шва и учитывая скорость плавлен] сварочной проволоки, можно найти время формирования сварочной ванны:

»

0.133-[кв-1А-ив-Т^-Р^-р

я.

(20)

(21)

(22)

(23)

где К1ь Ка К,г - коэффициенты, зависящие от теплофизических свойств металла, мощности источника питания, коэффициента формы противления; а, Ь, т, п, г, w, V - показатели степени определяющие влияние данного фактора (определены экспериментально). С помощью модели можно определять параметры модуляции (Рис. 5)

Рис. 5. Параметры модуляции: а - Изменение длины сварной точки в зависимости от пространственного положения; б - время импульса в зависимости о^ пространственного

положения.

Определив время формирования сварочной ванны и время ее кристаллизации можно в зависимости от диаметра сварочной проволоки и напряжения источника питания сварочной дуги определить изменения частоты модуляции. Для данной методики разработана компьютерная программа, которая позволяет обрабатывать экспериментальные данные и на их основе строить номограммы.

Третья глава посвящена созданию автоматизированной системы управления. Для получения процесса управляемого переноса применяется импульсная подача сварочной проволоки. При этом необходимая длина проволоки (шаг подачи) с частотой, определяемой механизмом импульсной подачи проволоки (МИПСП), поступает в зону сварки в режиме «импульс-пауза». Осцилограмма процесса представлена на (Рис. 6). В момент паузы (скорость подачи равна нулю) дуга горит между проволокой и изделием, растет длина дуги и, соответственно, напряжение, а сила тока уменьшается. При достижении напряжения дуги значения ид, заданного блоком управления через обратную связь, включается импульс подачи проволоки. В связи с высокой

й 9

а

б

*

скоростью подачи проволоки резко возрастает сварочный ток. Блок управления шунтирует дугу (за счет включенного в цепь дуги силового транзистора) д заданного блоком значения. После остановки проволоки капля под действие сил инерции переходит в сварочную ванну. Момент короткого замыкан]

Рис. 6. Циклограмма способа сварки где Ш-время паузы подачи проволоки; ш-времй импульса подачи проволоки /т-время торможения; Ьбш-ток дуги без шунтирования, А; иосш,г напряжение с шунтированием дуги, В; 1рт,-ток дуги с шунтированием, А; иос- напряжение, заданное блоком обратной связи, В; 1Ртдб- сила тока, заданная регулятором тока; <ртр-время задержки включения регулятора тока дуги, сек.

Для реализации способа сварки разработана автоматизированная функциональная блок-схема (Рис. 7), позволяющая объединить и согласовать импульсную подачу проволоки с модуляцией тока дуги с использованием адаптивных обратных связей.

Рис. 7. Блок-схема автоматизированного управления процессом сварки ИП-источник питания; БОС-блок обратной связи; БУМП-блок управления механизмом подачи проволоки; БУРТД-блок управления регулятором тока дуги; МИПСП- механизм импульсной подачи сварочной проволоки; РТД- регулятор тока дуги.

Схема функционирует следующим образом. Блок управления БУМП задает частоту подачи сварочной проволоки (fniw) подающим механизмом МИПСП. Для стабилизации момента включения импульса подачи проволоки используется обратная связь по напряжению дуги БОС. Напряжение, при котором происходит импульс подачи, задается блоком управления БОС, который через БУМП выдает сигнал на МИПСП при достижении на дуге заданного значения с помощью сигнала обратной связи. Уменьшение влияния сил плазменных потоков на каплю достигается регулированием тока дуги в момент импульса подачи проволоки включением в цепь параллельно сварочной дуге блока РТД. Согласование импульсной подачи проволоки с моментом модуляции тока и время задержки включения (tBiai) блока РТД выполняет БУРТД, который синхронизирует время подачи проволоки со временем включения РТД. В момент шунтирования дуги капля расплавленного металла продолжает движение к сварочной ванне вместе с , проволокой, а после остановки проволоки, под действием сил инерции. Отключение РТД происходит в момент касания каплей сварочной ванны (*выкл), т.е. в момент короткого замыкания. В основе регулятора тока используется биполярный транзистор с изолированным затвором (1GBT) СМ600НА-24А 1200 Н Series.

Разработан и изготовлен МИПСП (Рис. 8,9) с возможностью регулирования параметров подачи с помощью обратных связей в составе автомата или полуавтомата. МИПСП обеспечивает: стабильность шага подачи, быстродействие (возможность работать на частотах до 120 Гц), малую инерционность, малые массогабаритные характеристики,

а б

Рис. 8. Механизм импульсной подачи проволоки: а - рабочий образец; б - схема работы

МИПСП

Разработанный подающий механизм обеспечил высокую стабильность подачи сварочной проволоки, надежность при эксплуатации, и хорошие технологические характеристики. Измерения вибрации показали уровень виброскорости - 0,98 10"2 м/с-(±10%), виброускорения - 2,1 м/с2. Данный уровень не превышает предельно-допустимых уровней локальной вибрации.

Разработана схема управления МИПСП, обладающая быстродействием на уровне частоты переноса (Рис. 9).

{

драйвер управления

д

Рис. 9. Схема управления МИПСП: а - генератор импульсов; б - блок формирования управляющего импульса регулятора тока; в - блок согласования и коррекции скважности импульсов; г - система электромагнитов; д - регулятор тока дуги Для согласования блока управления механизмом подачи проволоки процессами, происходящими с каплей расплавленного металла и обеспечение стабильности переноса, в систему управления вводится обратная связь п; напряжению дуги (рис. 9, в). Задача блока согласования и коррекции скважности импульсов - отслеживать напряжение на дуге и включать импуль подачи проволоки при достижении длины дуги заданной управления соответствующей определенному напряжению дуги (максимальное напряжение дуги). Так как шаг подачи проволоки постоянный, то изменяя максимальное напряжение дуги на блоке управления, можно изменять глубину проплавления и'ширину шва.

Уи2 2~

В четвертой главе представлены результаты разработки и применения способа сварки с имульсной подачей сварочной проволоки и модуляцией тока дуги (рис. 10, 11).

Включение шунтировании

11 1 340

64 1

Г. ГЦ

Жшп

МВД

1 ' ■'■ V

жш

I" '

Т

Ток шунтирониния

Рис. 10. Осциллограмма процесса сварки: а - импульсная подача проволоки с управлением по максимальному напряжению; б - импульсная подача проволоки с модуляцией тока

Зажигание дуги

и .= и ас

. 1.Плавление проволоки во время паузы.

2.Движение и плавление проволоки во вре>п Зажигание дуги импульса подача

3. переход капли в сварочную ванну '

Рис. 11. Кадры скоростной видеосъемки: а - процесса паузы; б - процесса импульса подачи проволоки; в - процесса перехода капли и зажигания дуги Зависимость формы сварного шва от параметров автоматизированной системы показана на рис. 12, 13. Сварку выполняли на образцах из стали

»

♦

19,-1 21.4 23.4 Напряжение дуги БОС, В

вид сверху - а.6

РйЬ. 12. Зависимость геометрии сварного шва от параметров скстемы: а - зависимость ширины шва от напряжения, заданного блоком ОС и скорости сварки (/г=1,6 мм, Iртд=80 А); б — сварка тонколистового металла (1мм) в вертикальном положении Усварк„ =10мм/с, 1д

= 180А, 1РД =70А ид=20В

и =22 в

и .=24

Шагподпчи проволоки,г

10ХСНД, тип соединения С2 и Т2, а также образцы толщиной 1 мм I вертикальном положении. В табл. 1 представлены рекомендуемые режимь сварки.

а б

Рис. 13 Зависимость геометрии сварного шва от параметров системы: а - зависимость глубины проплавления от времени включения регулятора тока и тока, заданного блоком управления (иос=20 В, /г=1,6 мм) б - Зависимость глубины проплавления от шага подачи проволоки и напряжения блока ОС (I ртд=\№ А, ^=0,35 сек.). Механические свойства сварных соединений, полученных разработанным способом сварки представлены в таблице 1. Рекомендуемые режимы сварки е таблице 2.

Таблица 1. Механические свойств сварных швов, сваренных различными способами

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

Предлаг аемый способ 1.6 5 Дефектов не обнаружено 494 180

8 510

1.2 5 556

8 491

Им пуль сная подача проволо ки 1.6 • 5 487

8 474

1.2 5 490

8 491

♦

Таблица 2. Рекомендуемые режимы сварки.

Сварное соединение типа С2

Толщина металла, мм Напряжение блока ОС, В (Частота, ГЦ) Шаг подачи, мм Сила тока регулятора дуги, А Время задержки, мс

0.8-1.2 16-18(40-50) 1.0-1.2 70-90 0.18-0 2

1.4-2.0 , 22 (55-65) 1.2-1.4 100 . "-б

2.2-4.0 20-22 (60-70) 1.6 110 0.6

4.5-6.0 18-20 (50-60) 1.6 110 0.8

Сварное соединение типа Т2

0.8-1.2 16-18(40-50) 1.0-1.2 80-100 0.2-0.22

1.4-2.0 22 (55-65) 1.2-1.4 100-120 0.5-0.6

2.2-4.0 20-22 (60-70) 1.6 120-140 О.бгО.8

4.5-6.0 18-20 (50-60) 1.6 120-140 0.6-0.8

Основные выводы и результаты работы:

1. Научно обоснована и подтверждена опытом кинетика переноса расплавленного электродного металла при управляемой импульсной подаче сварочной проволоки, совмещенной с модуляцией сварочного тока.

2. Разработана методика управления режимами сварки и электромеханическая схема для улучшения стабильности переноса электродного металла

3. Создана система, включающая в себя механизм импульсной подачи проволоки, регулятора тока дуги и блока автоматизированного управления импульсной подачей сварочной проволоки с модуляцией сварочного тока, которые позволяют управлять переносом электродного металла, в широком диапазоне изменять энергетические характеристики процесса сварки, регулировать тепловложение в сварное соединение. Данный способ позволяет: вести сварку металла в различных пространственных положениях с толщинами от 0,8 мм до 12мМ за счет возможности регулировки глубины прославления; производить наплавку металла с минимальной долей расплавления основного металла за счет управления процессом сварки по максимальному напряжению.

4.Результаты работы внедрены на ОАО «Анжеромаш» (г. Анжеро-Судженск), экономический эффект составил 9756 руб/год на один сварочный пост.

Основные положения диссертации изложены в следующих публикациях:

1. Федько, В. Т. Методы борьбы с разбрызгиванием при сварке в С02 [Текст] / В.Т. Федько, О.Г. Врунов, С.А. Солодский, A.B. Крюков, П.Д. Соколов //Технология машиностроения - 2005. - №5 - С. 24 - 30.

2. Федько, В.Т. Перенос электродного металла при сварке с импульсной подачей сварочной проволоки [Текст] / В.Т. Федько, О.Г. Брунов, С.А. Солодский // Сварочное производство - 2006. №8 - С. 9-141.

3. Брунов, О.Г. Физико-математическое моделирование перехода капли электродного металла в сварочную ванну [Текст] / О.Г. Брунов, С.А. Солодский // Сварочное производство - 2008. - №4. - С16-19.

' Статья переведена и опубликована в международном сборнике Welding International 2007 vol.21, №1, P. 50-54

4. Пат. 2288083 (РФ). МПК В23К 9/12., В23К 9/133. Механи импульсной подачи сварочной проволоки [Текст] / С.А. Солодский, В Федько, О.Г. Брунов; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Томск политехнический университет».Заяв. 21.06.05; опубл. 27.11.2006. Бюл.№33:

5. Пат. 2288820 (РФ). В23К 9/095., В23К 9/12. Способ управлен механизмом импульсной подачи сварочной проволоки [Текст] / С. Солодский, В.Т. Федько, О.Г. Брунов; заявитель и патентообладатель ГОУ В «Томский политехнический университет».Заяв. 21.06.05; опубл. 27.11.20 Бюл.№34.

6. Пат. 2293630 (РФ). В23К 9/095., В23К 9/12. Способ механизированн сварки в С02 с низкочастотной модуляцией сварочной ванны [Текст] / В. Федько, О.Г. Брунов, A.B. Крюков, С.А. Солодский, В.В. Седнев; заявител патентообладатель ГОУ ВПО «Томский политехнический университет».3а 21.02.06; Опубл. 10.04.07. Бюл.№10.

7. Пат. 2296654 (РФ). МПК В23К 9/33 Механизм импульсной пода сварочной проволоки [Текст] / В.В. Седнев В.В., О.Г. Брунов, С.А. Солодею A.B. Крюков, заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Томск политехнический университет». Заяв. 26. 02. 2006. Опубл. 10.04.2007. Бюл.№

8. Солодский, С.А. Особенности переноса электродного металла п сварке в активных газах [Текст]!/ С.А. Солодский, О.Г. Брунов, В.И. Василь A.A. Зеленковский // Труды 6 Всероссийской научно-практическ конференции с международным участием. - Томск: Издательство Томско политехнического университета - 2007. - С.50-52.

9. Федько, В.Т. Импульсная подача сварочной проволоки с управляемь переносом электродного металла*[Текст] / В.Т. Федько, С.А. Солодский, А. Крюков //Материалы научно-технической конференции «Наука - Образование Производство», посвященной 60-летию Нижнетагильского технологическо института УГТУ-УПИ. В 3 т. Т. 2: Сварка реновация и инженерия поверхност Нижний Тагил: НТИ (ф) ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, - 2004. - С100-102.

10. Солодский, С.А. Влияние газодинамического удара на разбрызгивая электродного металла при сварке в С02 [Текст] / С.А. Солодский, О.Г. Брун //13 Международная практическая конференция студентов, аспирантов молодых ученых «Современная техника и технологии» / Сборник трудов в 3 томах. Т.1. - Томск: Издательство Томского политехнического университе 2007.-547 с. С.363-365..

11. Солодский, С.А. Повышение эффективности сварки плавящим электродом в защитных газах [Текст] / С.А. Солодский, Е.А. Зернин, Н. Павлов // Материалы международного Китайско-Российского фору\ безопасного производства шахты и технологий оборудования, посвященног 60-летию Ляонионского технического университета. - Фусинь: Изд. ЛТУ, 2009.-С. 44-47.

Подписано к печати 10.01.2010 г. i Формат 60x84/16. Бумага офсетная. «

Печать RISO. Усл. печ. л. 0.47. Уч.-изд. л.0.42 Тираж 120 экз. Заказ 1109.

ИПЛ ЮТИ ТПУ. Лицензия ПЛД № 44-55 от 04.12.97 Ризограф ЮТИ ТПУ. 652050, Юрга, ул. Московская, 17

4

I

Введение

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ 5 ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Сварка в углекислом газе: основные направления развития, 5 преимущества и недостатки.

1.2. Методы повышения эффективности процесса сварки С02- 9 Современное состояние и тенденции развития

1.3. Классификация механизмов с импульсной подачей 18 сварочной проволоки, разработанных для сварки в С02.

1.3.1. Механизмы на основе электродвигателей толкающего типа.

1.3.2. Механизмы на основе электродвигателей тянущего типа

1.3.3. Механизмы импульсной подачи сварочной проволоки с 24 приводом от электромагнитов.

1.4. Цель и задачи исследований.

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ СВАРКЕ С ИМПУЛЬСНОЙ ПОДАЧЕЙ СВАРОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ.

2.1. Комплекс сил, действующих на каплю электродного 27 металла при сварке с импульсной подачей сварочной проволоки.

2.2. Исследование процесса переноса электродного металла

2.3. Моделирование процесса перехода капли в сварочную 48 ванну.

2.4. Определение энергетических параметров переноса 64 электродного металла.

2.5. Расчет параметров модуляции тока.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ 83 СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССА СВАРКИ С ОБРАТНЫМИ СВЯЗЯМИ.

3.1. Создание принципиальной блок-схемы процесса.

3.2. Разработка схем автоматизированного управления 90 процессом сварки.

3.2. Разработка конструкции импульсного подающего 97 механизма.

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ 106 РАБОТЫ.

4.1. Оборудование для проведения оценки эффективности 106 разработанной системы.

4.2. Исследование процесса сварки с ИПСП и модуляцией тока.

4.3. Выбор рациональных режимов сварки с учетом 109 технологических свойств системы.

4.4. Санитарно-гигиенические характеристики сварки в С02 с 113 импульсной подачей сварочной проволоки.

Выводы по главе 4.

Сварка в С02 является одним из наиболее массовых способов сварки в нашей стране. Он обладает высокой производительностью, легкой механизацией, обеспечивает высокие мех. свойства сварного шва. Однако обладает таким недостаткам как нестабильность переноса электродного металла. Для повышения стабильности процесса и расширения технологических возможностей используют различные методы, одним из которых является сварка с программным периодическим изменением сварочного тока. Импульсно-дуговой сварке в С02 посвящены работы многих авторов: Патона Б.Е., Дудко Д.А., Зарубы И.И. Потапьевского А.Г., Дюргерова Н.Г., Князькова А.Ф., Сараева и др. Одним из способов реализации импульсно-дуговых процессов является сварка с ИПСП. Этой проблемой занимались Лебедев В.А., Воропай Н.М., Ковешников С.П., Красношапка В.В. и др.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И- ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИИ

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

Идея сварки в защитном газе была предложена в конце XIX в. Бенардосом H.H. Впервые сварку в углекислом газе низкоуглеродистых сталей угольным электродом в 1950 году применил Н.Г. Остапенко. Попытка применить СОг для сварки низкоуглеродистых сталей плавящимся электродом из-за образования пор не дала положительных результатов. В 1953 году К.В. Любавский и Н.М. Новожилов исследовали причины образования пор и нашли решение, давшее удовлетворительные результаты [1].

Сущность этого процесса заключается в защите сварочной ванны от воздействия атмосферного азота с помощью углекислого газа. Углекислый газ обладает молекулярной массой« 44 и плотностью 1.96 кг/м3, поэтому он хорошо оттесняет атмосферный воздух [2]. Кроме этого использование в качестве защитного газа СО2, благодаря эндотермическому процессу диссоциации газа, оказывает сжимающее воздействие на сварочную дугу, увеличивая глубину проплавления, и горение дуги происходит при высокой плотности постоянного тока.

Процесс сварки идет при механизированной подаче электродной проволоки в сварочную ванну, защита которой осуществляется углекислым газом, который подаваемым либо потоком, совпадающим с направлением движения^ проволоки, либо перпендикулярным этому движению. Сварочная дуга, вследствие сварки тонкими проволоками и* высокой плотности тока, имеет возрастающую вольтамперную характеристику. [3]. Стабильность параметров сварного шва (его глубина, ширина и высота) зависит от параметров дуги, которые обеспечиваются процессами саморегулирования 5 длины дуги. Для устойчивости процесса сварки необходимо, чтобы скорость подачи электродной проволоки ю„од., была равной скорости ее плавления иплг

В столбе дуги под действием высоких температур углекислый газ диссоциирует на угарный газ и атомарный кислород [2]. Этот процесс сопровождается поглощением тепловой энергии дугового разряда.

Окись углерода создает защитную атмосферу у поверхности жидкого металла и способствует раскислению железа по реакции. В результате двуокись углерода выделяется в виде пузырьков, часть из которых, не успевая выделиться, задерживается в металле шва, образуя поры.

В условиях высоких и быстроменяющихся температур при сварке состав продуктов диссоциации СО? в разных точках дугового разряда и в зависимости от зоны термического влияния изменяется, как показано на (рис. 1.1.1).

Рис. 1.1.1. Изменение температуры и концентрации СО, С02 и 02 при сварке в углекислом газе [2].

На рисунке приведена схематическая диаграмма температур и концентрации газов вдоль оси сварного шва при движении сварочной головки с постоянной скоростью. В точке О на оси столба дуги происходят резкое повышение температуры и диссоциация СХХ Капли электродного металла находятся под воздействием атмосферы, состоящей из 66,6% СО и 33,3% О. Поэтому кислород окисляет железо, содержащееся в стали:

2Ре + 02 О 2РеО. (1.3)

Наличие в атмосфере дуги значительного количества кислорода требует дополнительного легирования проволоки кремнием и марганцем. Поэтому для сварки низкоуглеродистых сталей применяют сварочные проволоки таких марок, как Св 08Г2С, Се 08ГС и т.п.

Легирующие добавки, попадая в сварочную ванну, растворяются в жидком металле сварочной ванны и связывают кислород, растворенный в металле:

РеО] + [Мп] <г>Ге + (МпО) Т; (1.4)

2|УеО\ + [5/] ^ + (5102 )Т. (1.5)

Окислы кремния и марганца в виде шлака скапливаются на поверхности сварочной ванны.

Основываясь на данных научно-технической литературы [4-13], можно определить следующие общие направления развития сварки в защитных газах в отечественной и зарубежной науке и промышленности: а) разработка и внедрение легких портативных полуавтоматов для сварки в СО2; б) разработка и применение инверторных источников питания с глубокими обратными связями; в) создание адаптивных систем с оптимизацией режимов сварки; г) применение сварки в смесях газов; д) применение новых сварочных материалов; е) разработка и внедрение новых покрытий и эмульсий, улучшающих условия труда рабочих, занятых в машиностроении; ж) разработка и внедрение систем, обеспечивающих управление переносом электродного металла.

Способ сварки в СО2 имеет следующие преимущества, которые и обусловили столь широкое его применение:

1) высокая концентрация энергии дуги, большая, чем при ручной дуговой сварке и сварке в инертных газах;

2) более высокая, чем при ручной дуговой сварке проплавляющая способность дуги, что обеспечивает меньшую зону температурного влияния, большие скорости сварки и более высокую экономичность процесса;

3) возможность вести сварку проволокой диаметром 0,8. 1,4 мм во всех пространственных положениях и проволокой диаметром 1,6.2,0 мм в нижнем положении;

4) повышенная производительность труда;

5) высокие механические свойства сварных соединений;

6) стабильность процесса сварки в СО2 в широком диапазоне режимов (от малых до больших токов);

7) стойкость против образования пор и трещин, которая обусловлена газовой защитной атмосферой в зоне сварки;

8) возможность визуального наблюдения формирования шва и высокая маневренность процесса, которые обеспечивают выполнение швов любой конфигурации в различных пространственных положениях;

9) возможность механизации и автоматизации всего цикла сварки;

10) уменьшение себестоимости сварочных работ.

При всех достоинствах сварка в С02 обладает рядом существенных недостатков, таких как:

1) повышенная окислительная способность атмосферы в зоне сварки, требующая использование проволок с большим количеством раскислителей;

2) более сложное и дорогое, чем при ручной дуговой сварке, оборудование;

3) потребность в обслуживающем персонале более высокой квалификации, чем при ручной дуговой сварке;

4) сложность работы в полевых условиях;

5) повышенное разбрызгивание электродного металла.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проведенный анализ литературных данных и исследование процесса сварки показал, что использование импульсной подачи сварочной проволоки с определенным алгоритмом движения приводит к значительному повышению стабилизации процесса сварки. Скорость подачи сварочной проволоки во время импульса по мере приближения к сварочной ванне должна снижаться по линейному закону, приближаясь к нулю, поэтому необходимо вводить управление процессом сварки за счет обратных связей по энергетическим параметрам дуги.

2. Научно обоснован и экспериментально подтвержден процесс сварки в С02, в котором произведено совмещение модуляции тока дуги с циклами переноса капли электродного металла при импульсной подаче сварочной проволоки. Процесс управления адаптивен за счет введенной обратной связи по сварочному току.

3. Проведенное экспериментальное исследование и моделирование зависимости энергетических характеристик и силовой составляющей сварочной дуги с характером переноса электродного металла показали, что энергия, необходимая для переноса капли электродного металла, не зависит от ее природы (электрическая или механическая), зависит только от ее количества. Впервые получен коэффициент А = 1,225-10"5 Н-мм2/А2, зависящий от материала электрода и параметров приэлектродных областей при определении сил давления плазменных потоков для сварки с ИПСП. В результате моделирования установлено, что при увеличении ускорения

2 2 капли электродного металла от 9,8 м/с до 80 м/с масса капли, необходимая для перехода в сварочную ванну изменяется от 0,0322 до 0,0045 2.

4. Построена математическая модель формирования сварочной ванны при сварке с ИПСП и модуляцией тока дуги, позволяющая определять параметры модуляции тока дуги: изменение частоты, шага подачи проволоки и сварочного тока в импульсе и паузе с учетом разных скоростей плавления для сварки тонколистового металла (0,8 - 1,2 мм) и сварки швов в различных пространственных положениях.

5. Создана комплексная система автоматизированного управления ИПСП, совмещенная с модуляцией сварочного тока, которая позволяет управлять переносом электродного металла и регулировать тепловложение в сварное соединение. Управление процессом ИПСП за счет обратной связи по току дуги позволяет: стабилизировать процесс сварки, вести сварку металла в различных пространственных положениях с толщинами от 0,8 мм до 12мм за счет возможности регулировки глубины проплавления; производить наплавку металла с минимальной долей расплавления основного металла.

6. Экономический эффект от внедрения результатов работы на ОАО «Анжеромаш» (г. Анжеро-Судженск) составил 9756 руб/год на один сварочный пост.

1. Заруба, И.И. Сварка в углекислом газе Текст. / И.И Заруба, Б.С .Касаткин, Н.И. Каховский, А.Г. Потапьевский // Киев.: «Техника» 1966. -291 с.

2. Теория сварочных процессов Текст. / Под редакцией Фролова В.В. // М.: Высшая школа 1988. - 559 с.

3. Оборудование для дуговой сварки Текст. / Под редакцией В.В. Смирнова. Ленинград: Энергоатомиздат, 1986. — 655 с.

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

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

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

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

8. Кавшников, С.П. Безредукторные механизмы импульсной подачи сварочной проволоки Текст. / С.П. Кавшников, А.Н. Белоусов, В.В. Павлов // Сварочное производство. 1984. - №2. - С. 32 - 34.

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

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

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

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

13. Федько, В. Т. Методы борьбы с разбрызгиванием при сварке в С02. Текст. / В. Т. Федько, О. Г. Брунов, С.А. Солодский, А. В. Крюков, П. Д. Соколов // Технология машиностроения -2005 -№5 -С. 24 30

14. Островский, O.E. Новый метод дуговой сварки с импульсной подачей защитных газов Текст. / O.E. Островский, О.М. Новиков // Сварочное производство.- 1994-№11-С. 10- 12.

15. Федько, В.Т. Влияние компонентов газовой среды на теплофизические свойства сварочной дуги Текст. / В.Т. Федько, B.C. Шматченко // Сварочное производство. -2001. -№8.- С. 27 32.

16. Федько, В.Т. Теория, технология и средства снижения набрызгивания и трудоёмкости при сварке в углекислом газе / В.Т. Федько // Томск: Изд-во Том. ун-та 1998. - 432 с.

17. Судник, В.А. Математическая модель источника теплоты при дуговой сварке плавящимся электродом в смеси защитных газов Текст. / В.А. Судник, A.B. Иванов // Сварочное производство. -1998. -№3. -С. 3-7.

18. Потапьевский, А.Г. Сварка в защитных газах плавящимся электродом Текст. / А.Г. Потапьевский // М.: Машиностроение. 1974. - 240 с.

19. Герольд Г. Помранке И. Особенности дуговой сварки в защитных газах со струйно вращательным переносом электродного металла Текст. / Г. Герольд, И. Помранке // Автоматическая сварка. -1998. -№11- С. 40 - 44.

20. Грибовский, Г.А, Кравчук Б. Влияние двухслойного кольцевого потока защитных газов на процесс сварки плавящимся электродом Текст. / Г.А. Грибовский, Б.Н. Кравчук // Сварочное производство. -1996. -№4. -С.6 -8.

21. Митин, В.И. Повышение производительности сварки в углекислом газе за счет применения проволоки повышенного диаметра Текст. / В.И. Митин, А.И. Акулов // Сварочное производство. -1969.- №9. -С. 32 36.

22. Ульянов, В.И. Некоторые особенности сварки стали в углекислом газе по слою плавленого флюса Текст. / В.И. Ульянов, С.Т. Римский // Автоматическая сварка. —1970. -№9. -С. 35 37.

23. Мартыненко, С.А. Проволока с антикоррозионным покрытием для сварки в углекислом газе Текст. / С.А. Мартыненко, В.Г. Свецинский // Автоматическая сварка. -1976. -№9. -С. 67 68.

24. Проценко, П.П. Влияние легирующих элементов на перенос электродного металла при дуговой сварке в защитных газах Текст. / П.П. Проценко, Н.Т. Привалов // Автоматическая сварка. -1999. -№ 12. -С. 29 -34.

25. Слуцкая, Г.М. Особенности процесса сварки в СО2 проволокой, легированной цирконием Текст. / Г.М. Слуцкая, А.Е. Аснис 7/ Автоматическая сварка. -1972. -№2. -С. 43—45.

26. Ульянов, В.И. Влияние титана на технологические свойства проволоки типа Св 08Г2С Текст. / В.И. Ульянов, Г.И. Парфесса // Автоматическая сварка. -1973. -№6. -С. 52-63.

27. Мухин, В.Ф. Технологические характеристики процесса сварки в углекислом газе активированной проволокой диаметром 1,2 мм. Текст. / В.Ф. Мухин, Б.Л. Ибатуллин // Автоматическая сварка -1976. -№10. -С. 24 -29.

28. Ульянов, В.И. Электродные проволоки сплошного сечения с покрытием для сварки сталей в защитных газах Текст. / В.И. Ульянов // Автоматическая сварка. -1993. —№1. -С. 34 38.

29. Воропай, Н.М. Влияние легкоионизируемых добавок на характеристики процесса сварки в углекислом газе на переменном токе и импульсной дугой Текст. / Н.М. Воропай, Н.И. Костенюк // Автоматическая сварка. -1998. -№7. -С. 11 14.

30. Походня, И.К. Сварочные материалы: состояние и тенденции развития Текст. / И.К. Походня // Сварочное производство. -2003. -№6. -С. 53-58.

31. Шмиаков, В.И. Порошковые проволоки с металлическим сердечником для сварки в защитных газах Текст. / В.И. Шмиаков, A.B. Билинец // Автоматическая сварка. -2003. -№3. -С. 53 56.

32. Потапьевский, А.Г. Динамические свойства источников тока для сварки в углекислом газе Текст. / А.Г. Потапьевский, В.Ф. Лапчинский // Автоматическая сварка. —1963. —№7. -С. 56 — 58.

33. Потапьевский, А.Г. Разбрызгивание при сварке в углекислом газе проволокой СВ 08Г2С Текст. / А.Г. Потапьевский, В .Я. Лаврищев // Автоматическая сварка. -1972 №8.— С 39 — 42.

34. Можайский, В.А. Сварочное оборудование фирмы Lincoln Electric Текст. / В.А. Можайский, О.В. Колюпанов // Сварочное производство. -1998.-№8.-С. 38-41.

35. Потапьевский, А.Г. Сварка в углекислом газе погруженной дугой на форсированных режимах Текст. / А.Г. Потапьевский, В.Я. Лаврищев // Автоматическая сварка 1968. —№1. -С. 50 - 52.

36. Патон, Б.Е. Проблемы сварки на рубеже века Текст. / Б.Е. Патон // Автоматическая сварка. -1999 №1. -С. 4 - 14.

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

38. Крампит, Н.Ю. Особенности импульсного управления процессом сварки длинной дугой в углекислом газе Текст. / Н.Ю. Крампит, А.Г. Крампит // Автоматизация и современные технологии 2002 - №9. -С. 12 -15.

39. Павшук, В.М. Взаимосвязь параметров импульсов тока при управляемом переносе электродного металла Текст. / В.М. Павшук, П.П. Шейко // Автоматическая сварка. -1992. -№3. -С. 9 24.

40. Степанов, В.В. Сварка пульсирующей дугой плавящимся электродом в углекислом газе Текст. / В.В. Степанов, Ф.А. Вагнер // Автоматическая сварка. -1971.- №1. -С. 44 46.

41. Полосков, С.И. Управление параметрами короткого замыкания в процессе сварки плавящимся электродом Текст. / С.И. Полосков, Ю.С. Ищенко // Сварочное производство. -2001. -№12. -С. 3-7.

42. Сараев, Ю.Н. Адаптивные импульсно-дуговые методы механизированной сварки при строительстве магистральных трубопроводов Текст. / Ю.Н. Сараев // Сварочное производство. -2002. -№1. -С. 4-11.

43. Полосков, С.И. Особенности тепломассопереноса при сварке плавящимся электродом с короткими замыканиями дугового промежутка Текст. / С.И. Полосков, Ю.С. Ищенко // Сварочное производство. -2002. -№7-С. 6-13.

44. Пацкевич, И.Р. Исследование и применение вибродуговой наплавки Текст. / И.Р. Пацкевич М.: Машиностроение- 1964. - 58с.

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

46. Лебедев, В.А. Механизированная дуговая сварка в С02 с регулируемой импульсной подачей сварочной проволоки Текст. / В.А. Лебедев, В.Г. Пичак // Сварочное производство 1998. -№5. -С. 30 - 33.

47. Федько, В.Т. Перенос электродного металла при сварке с импульсной подачей сварочной проволоки Текст. / В.Т. Федько, О.Г. Врунов, С.А. Солодский // Сварочное производство -№8 -2006 -С. 9-14.

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

49. Федько, В.Т. Управление процессом сварки при импульсной подаче сварочной проволоки Текст. / В.Т. Федько, О.Г. Врунов // Технология металлов. -2000. -№8. -С. 27 30.

50. Лебедев В.А. Механизмы импульсной подачи электродной проволоки с регулированием параметров импульсов Текст. / В. А. Лебедев, В.Г. Пичак, В.Б. Смолярко //. Автоматическая сварка №5 -2001 - С 31 - 37.

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

52. Воропай, Н.М. Принцип построения устройств для импульсной подачи сварочной проволоки Текст. / Н.М. Воропай // Автоматическая сварка. -1998.-№8. -С. 19-25.

53. Меркулов, В.А. Способы модулирования сварочного тока периодической подачей электродной проволоки Текст. / В.А. Меркулов // Сварочное производство.- 1985- № 3 -С. 4-6.

54. Брунов, О.Г. Расчет механизма импульсной подачи сварочной проволоки Текст. / О.Г. Брунов, В.Т. Федько // Сварочное производство. — 2000. -№10. -С. 5-7.

55. Ковешников, С.П. Безредукторные механизмы импульсной подачи сварочной, проволоки Текст. / С.П. Ковешников, А.Н. Белоусов // Сварочное производство. -1984. -№5. -С. 32-34.

56. Лебедев, В.А. Выбор конструкции одностороннего захвата для импульсной подаче электродной проволоки Текст. / В.А. Лебедев, В.Ф. Мошкин // Сварочное производство 2001- №4. -С. 19-24.

57. Пат. № 2118240 (РФ). Устройство для подачи сварочной проволоки. Текст. // Федько В.Т., Брунов О.Г., Князьков А.Ф. Опубликовано 12.08.1996. Бюл.№26.

58. Пат. № 2154560 (РФ). Механизм импульсной подачи сварочной проволоки Текст. // Брунов О.Г., Федько В.Т., Васильев В.И. Опубликовано 27.11.2000. Бюл.№25.

59. Пат. № 2288820 (РФ). Механизм импульсной подачи сварочной проволоки Текст. // Солодский С.А., Брунов О.Г., Федько В.Т. Опубликовано 27.11.2006. Бюл.№33.

60. Пат. №2238827 (РФ). Способ управления размером капли расплавленного металла при сварке с импульсной подачей Текст. // Федько В.Т., Брунов О .Г., Седнев В.В. Гришагин В.М. Опубликовано 27.10.2004 г. Бюл. № 30. .

61. Лесков, Г.И. Электрическая сварочная дуга Текст. / Г.И. Лесков // М.: Машиностроение 1970. - 336 с.

62. Лебедев, В.А. Условия образования контакта между каплей и сварочной ванной при переносе металла с короткими замыканиями дугового промежутка Текст. /В.А, Лебедев //. Киев: - 1990. - 10 с.

63. Никитин, H.H. Курс теоретической механики Текст. / H.H. Никитин // М.: Высшая школа, 1990. - 607с.

64. Заруба, И.И. Электрический взрыв как причина разбрызгивания металла Текст. / И.И Заруба // Автоматическая сварка. 1970. - №3. - С. 14 -18.

65. Кухлинг, X. Справочник по физике Текст. / X. Кухлинг // М.: Мир, -1982.-519с.

66. Брунов, О.Г.Физико-математическое моделирование перехода капли электродного металла в сварочную ванну Текст. / О.Г. Брунов, С.А. Солодский // Сварочное производство -2008. -№4. -С16-19.

67. Лебедев, В.К. Условия образования жидкой перемычки при капельном переносе металла с короткими замыканиями дугового промежутка Текст. / В.К. Лебедев, И.И. Заруба, В.В. Андреев // Автоматическая сварка. -1975. -№ 9. -С.1-3.

68. Лебедев, A.B. Условия образования контакта между каплей и сварочной ванной при переносе металла с короткими замыканиями дугового промежутка Текст. / A.B. Лебедев // Киев: Производственно-издательский комбинат ВИНИТИ, 1990. - 10 с.

69. Сивухин, Д.В. Общий курс физики Текст. / Д.В. Сивухин //Т. 1. М.: Изд-во «Наука». 1989. 576 С.

70. Заруба, И.И. Плазменные потоки в сварочных дугах Текст. / И.И Заруба // Автоматическая сварка. — 1968. №10. - С. 1-5

71. Воропай, Н.М. Условия переноса электродного металла при сварке в углекислом газе Текст. / Н.М. Воропай // Автоматическая сварка. 1976. -№5. - С.8 - 11.

72. Ерохин, A.A. Основы сварки плавлением Текст. / A.A. Ерохин // М.: Машиностроение, — 1973. 448с.

73. Березовский, Б.М. Влияние давления дуги и ширины шва на форму поверхности и глубину кратера сварочной ванны Текст. / Б.М. Березовский. И.В. Суздалев, О.В. Сажин // Сварочное производство. — 1990. №2. - С.32 -35.

74. Ерохин, А.А. Особенности расчета кривизны ванны и сил поверхностного натяжения при сварке. Текст. / А.А. Ерохин, Ю.С. Ищенко // Физика и химия обработки материалов. 1967. - №1. - С.24 - 27.

75. Федько, В.Т. Сварка с импульсной подачей сварочной проволоки как частный случай импульсно-дуговой сварки Текст. / В.Т. Федько, О.Г. Брунов, П.Д. Соколов // Сварочное производство. 2006. - №7. - С.6 - 8.

76. Дудко Д.А., Шнайдер Б.И., Погребинский Д.М. Перекрытие точек при импульсно-дуговой сварке неплавящимся электродом Текст. / Д.А. Дудко, Б.И., Шнайдер, Д.М Погребинский // Автоматическая сварка. 1975. -№8. - С.45 - 49.

77. Коринец, И.Ф. Детерменированно-статистическая модель формы шва при дуговой сварке Текст. / И.Ф. Коринец, Цзи Чжень Чун // Автоматическая сварка. 2001. - №10. - С.44 - 50.

78. Пат. № 2198079 (РФ). Система управления механизмом подачи проволоки. Текст. // Федько В.Т., Брунов О.Г., Киянов С.С. Заявлено 27.08.03 г. Опубликовано 12.02.2004. Бюл. № 12.

79. Пат. № 2288820 (РФ). Способ управления механизмом импульсной подачи сварочной проволоки Текст. // Солодский С.А., Федько В.Т., Брунов О.Г. Заявлено 21. 06. 2005. Опубликовано 27.11.2006. Бюл.№34.

80. Горбачев, Г.Н. Промышленная электроника: учебник для ВУЗовТекст. / Под ред. В.А. Лабунова // М. Энергоатомиздат, 1988.-320 с.

81. Rehfeldt D. Ein Betrag zur Steuerung des Lichtlogens und des Materaluberge bei Elektroschweip verfahren. Fortschitt - Berichte der VDI -Zaitschriftan. Dusseldorf; VDI Verlag. 1977. Reihe 2. Nr. 34. - 177s.

82. Beal R/ Mechanikal elektrode oscillation in drip transfer. // Welding -Métal Construktion and Brit. Weld. J. 1969. - №4. - P.174 - 178.