автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Разработка оборудования и технологии сварки алюминиевых сплавов разнополярными импульсами тока прямоугольной формы

На правах рукописи

Потапов Александр Николаевич

Разработка оборудования и технологии сварки алюминиевых сплавов разнополярными импульсами тока прямоугольной формы

Специальность 05.03.06 - Технологии и машины сварочного

производства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград 2003

Работа выполнена в Волгоградском государственном техническом университете.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор ЛЫСАК В.И.

Научный консультант - кандидат технических наук, доцент ЛАПИН И.Е.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

СИДОРОВ в.п. кандидат технических наук КИРИЛИЧЕВ Н.В.

Ведущая организация: ФГУП ПО «БАРРИКАДЫ» (г.Волгоград)

Защита состоится «о^» ¿иноим^ 2003 г.. в.У^.^на заседании диссертационного совета Д 212.028.02 в Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400131, г. Волгоград, пр. Ленина, 28, ауд. 209.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке университета.

Автореферат диссертации разослан <«/6» gjuQ&_ 2003 г.

Ученый секретарь /

диссертационного совета /—"" C.B. Кузьмин

2oo g-A им 82.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Сварка алюминия и его сплавов сопряжена с определенными трудностями, что связано с особенностями физических, химических и технологических свойств названных материалов: высокая теплопроводность, большой коэффициент линейного расширения, наличие на поверхности заготовок плотной тугоплавкой окисной пленки, склонность к образованию пор, кристаллизационных и холодных трещин при сварке. В результате эксплуатационные характеристики и прочность сварных соединений из алюминиевых сплавов в большинстве случаев уступают показателям основного металла.

В настоящее время наиболее широкое применение при изготовлении конструкций из алюминия и его сплавов находит аргонодуговая сварка неплавящимся электродом на переменном токе, особенно в тех случаях, когда к сварным соединениям предъявляются повышенные требования Однако этому способу присущи определенные недостатки, низкая проплавляющая способность дуги и производительность процесса сварки и высокий риск появления вольфрамовых включений в металле шва из-за большой тепловой нагрузки на неплавящийся электрод

В последние годы внимание исследователей в области сварочных технологий привлекает дуга переменного тока с прямоугольной формой импульсов тока (в дальнейшем дуга «ПФИ»). Как показывают литературные данные, дуга ПФИ, позволяя раздельно регулировать длительность (тпр; т„бР) и амплитуду (1„Р; 10бр) тока прямого и обратного импульсов, дает возможность целенаправленно изменять интенсивность теплового и силового воздействия на сварочную ванну, а также уменьшить тепловой поток в вольфрамовый электрод, что существенно расширяет возможности аргоно-дуговой сварки неплавящимся электродом алюминиевых сплавов. Работы в этом направлении ведутся в институте электросварки им. Е.О. Патона HAH Украины (Д.М. Рабкин, А.Я. Ищенко, В.А. Мишенков, А.Г Чаюн, И.В. Довбищенко, А.Г. Покляцкий, М.Р. Яворская, Н М Воропай), Тольяттинском политехническом институте (Г.М. Ко-роткова, ГА. Славин, М.А. Филиппов), Томском политехническом университете (A.C. Киселев). Активные исследования проводятся за рубежом (S. Kyselica, М Tomsic, S. Barhorst, Syogi Moritaka, Ikkai Toshikage, Onuma Akira, Ishimaru Kazuguki). Однако сведения об энергетических и технологических характеристиках дуги ПФИ и влиянии на них параметров режима сварки ограничены, разрозненны и порой противоречивы, что затрудняет применение ее для практических целей. В литературе также отсутствуют данные о влиянии материала и конструкции неплавящихся электродов на технологические свойства дуги переменного тока. Следует отметить, что источники питания дуги ПФИ, построенные на базе инверторов, лишь только осваиваются отечественными производителями сварочного оборудования, что делает актуальными разработку и поиск новых технических решений в этом направлении.

Цель работы. Целью исследований является разработка новых технологических процессов и оборудования для сварки неплавящимся электродом алюминия и

его сплавов на основе исследования элeктpoфиз^ характе-

ристик дуги переменного тока с прямоугольной формой импульсов.

Научная новизна работы. Впервые показано, что эффективный КПД дуги ПФИ зависит от соотношения длительностей т„р и Товр и при увеличении Гов/( Ър + тъвр) от 0,06 до 0,55 уменьшается на 6 : 8 %. При малых значениях Гоф/(тпр + вдр) эффективный КПД близок по своему значению к эффективному КПД дуги постоянного тока прямой полярности и превышает КПД дуги синусоидального тока на 10 -н 15 %.

Установлено, что термический КПД и проплавляющая способность дуги ПФИ определяются не только величиной тока, но и силовым воздействием дуги на сварочную ванну. При гоб/(гпр + гьбр) = 0,06 V 0,37, применяя электроды с различной конструкцией рабочего участка, можно обеспечить горение дуги ПФИ как с сосредоточенным, так и с рассредоточенным катодными пятнами. Это позволяет варьировать в нужную сторону проплавляющую способность дуги ПФИ и, тем самым, повысить эффективность ее применения при сварке и наплавке.

Установлено, что при изменении соотношения длительности Тов¡/( гпр + тобр) от 0,06 до 0,87, напряжение горения дуги прямой полярности снижается до значения 3,5 * 4 В, что существенно меньше напряжения горения стационарной дуги постоянного тока. Это обстоятельство необходимо учитывать при расчете энергетических характеристик дуги.

На защиту выносятся: 1) Новая конструкция инверторного источника питания для сварки алюминия и его сплавов асимметричными разнополярными импульсами тока прямоугольной формы.

2) Результаты исследований электрофизических и энергетических характеристик дуги переменного тока с прямоугольной формой импульсов.

3) Результаты исследований технологических особенностей дуги переменного тока с прямоугольной формой импульсов.

4) Рекомендации по выбору конструкции неплавящихся электродов и технологически х параметров режимов при сварке и наплавке алюминия и его сплавов дугой переменного тока с прямоугольной формой импульсов.

5) Технология сварки неплавящимся электродом алюминиевых дорнов дугой переменного тока с прямоугольной формой импульсов.

Достоверность результатов проведенных исследований, объекты и методы исследования. Основные задачи диссертационного исследования решались расчетными и экспериментальными методами. Достоверность выполненных в работе исследований базируется на применении современных высокоточных методов и средств измерений, а также на использовании статистических методов обработки результатов экспериментов с помощью ЭВМ и соответствующего программного обеспечения. Достоверность полученных результатов подтверждается воспроизводимостью всех основных положений работы и непротиворечивостью полученных результатов существующим представлениям о физических процессах в дуговом разряде с неплавящимся электродом.

Практическая ценность. Разработан источник питания для сварки алюминия

и его сплавов на переменном токе прямоугольной формы, обеспечивающий возможность независимого регулирования амплитуды и длительности импульсов тока прямой и обратной полярности (патент РФ № 2135336).

Определены области оптимальных режимов сварки по длительности импульсов тока прямой и обратной полярности, обеспечивающие хорошую катодную очистку свариваемой поверхности наряду с высокими механическими свойствами сварных соединений. Разработаны рекомендации по выбору технологических параметров сварки алюминиевых сплавов дугой переменного тока с прямоугольной формой импульсов и конструкций неплавящихся электродов, позволяющие повысить производительность процесса.

Результаты исследований использовались при создании технологий сварки конструкций из алюминия и его сплавов на Волгоградской дистанции электроснабжения Приволжской железной дороги, Волжском научно-техническом комплексе, ЗАО ПКК «Славянка» (г. Волгоград), ОАО «Камышинские электрические сети». Доля автора в суммарном годовом экономическом эффекте от внедрения результатов диссертационного исследования составила 268 тыс. руб.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции «Сварка и пайка в машиностроении и приборостроении» (1997г., г.Пенза); IV межвузовской конференции студентов и молодых ученых Волгограда и Волгоградской области (1998г., г.Волгоград); всероссийских научно-технических конференциях «Новые материалы и технологии НМТ» (1998, 2000г.г., г.Москва); международной научно-технической конференции «Прогрессивные методы и технологии получения и обработки конструкционных материалов и покрытий» (1999г., г.Волгоград); российской научно-технической конференции с международным участием «Славяновские чтения» «Сварка-ХХ1» (1999г., г.Липецк); научно-технической конференции «Сварка-контроль» (2000г., г.Челябинск), научных семинарах кафедры «Оборудование и технология сварочного производства» ВолгГТУ.

Публикации. По результатам диссертации опубликована 21 печатная работа, получен патент Российской Федерации. Все основные положения, выносимые на защиту, изложены в центральных российских изданиях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Она изложена на 159 листах машинописного текста, содержит 68 рисунков и 10 таблиц. Список литературы включает 90 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДУГИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ФОРМОЙ ИМПУЛЬСОВ

Для исследования технологических характеристик дуги при сварке алюминия и его сплавов асимметричными разнополярными импульсами тока прямоугольной

формы разработан источник питания (патент РФ №2135336), обеспечивающий устойчивое горение дуги в широком диапазоне токов и позволяющий раздельно регулировать длительность и амплитуду импульсов прямой и обратной полярности.

Источник питания (рис. 1) включает тиристорный инвертор 1, основной 2 и дополнительный 3 источники постоянного тока, переключатель 4. Инвертор выполнен по однофазной мостовой схеме с параллельной коммутацией. Работа инвертора основана на переключении в соответствующей последовательности полупроводниковых приборов (VTCi + VTc<), используемых в качестве ключевых элементов инвер-торного моста. Силовые тиристоры служат для формирования положительных и отрицательных импульсов выходного напряжения. Коммутирующие тиристоры (V7>f - VTK4), конденсаторы Ск, - Сю, дроссели Lki + 1-кг. а также обратные диоды VD1 -VD2 образуют параллельные коммутирующие устройства, подключенные к левому и правому плечам инвертора. Они обеспечивают выключение силовых тиристоров в конце каждого импульса выходного напряжения. В результате резкого переключения полярности прикладываемого к нагрузке напряжения форма его на дуге является прямоугольной с высоким значением du/dt при олене полярности, достигающим 170 кВ/с. Надежную работу инвертора в различных режимах нагрузки, а также возможности плавного регулирования частоты (от 30 до 240 Гц) и длительности выходных импульсов прямой и обратной полярности обеспечивает специально разработанный блок управления инвертором.

Настройка на нужный режим сварки осуществляется следующим образом. Основной 2 и дополнительный 3 источники постоянного тока (рис.1) подключаются к сетевому напряжению и настраиваются на заданные значения тока импульсов прямой и обратной полярности. Перемычка переключателя 4 устанавливается в поло-

ГГ&

4 О

c.xs13

«xs14

xs9 xs10

п

Рис. 1 Схема силовой части инвертора для сварки алюминия и его сплавов дугой переменного тока с прямоугольной формой импульсов (пояснения в тексте)

жение «п», если требуется большее значение тока в импульсах обратной полярности. При этом ток дополнительного источника 3 на обратной полярности будет протекать через открытый в этот момент тиристор \/Тс1 и электрическую дугу, а на прямой полярности через тиристор УГсз, минуя дуговой промежуток. Величина тока дуги в импульсах обратной полярности будет равна сумме токов нагрузки основного 2 и дополнительного 3 источников постоянного тока, а в импульсах прямой полярности -току нагрузки основного источника постоянного тока. Если предполагается выполнять сварку дугой с равными по амплитуде токами в импульсах прямой и обратной полярности, перемычка 4 устанавливается в нейтральное положение «О». Если требуются большие значения тока в импульсах прямой полярности, перемычку переключателя 4 следует установить в положение «р». При этом ток дополнительного источника 3 на прямой полярности будет протекать через открытый в этот момент тиристор \/Тсз и дуговой промежуток, а на обратной полярности, минуя дугу, через открытый в этот момент тиристор \/Тсь Величина тока дуги в импульсах прямой полярности будет равна сумме токов нагрузки основного 2 и дополнительного 3 источников постоянного тока, а в импульсах обратной полярности - току нагрузки основного источника постоянного тока. Таким образом, разница в амплитудных значениях тока прямой и обратной полярности 11пр - /обр I определяется настройкой дополнительного источника. Для окончательной настройки источника регуляторами блока управления инвертором плавно настраивается частота и устанавливается требуемое соотношение длительности импульсов тока прямой и обратной полярности.

В качестве источников постоянного тока с успехом могут применяться и серийные сварочные выпрямители с соответствующими техническими характеристиками. Силовой блок инвертора и схема управления в этом случае выполняются в виде приставки.

Разработанный источник питания не требует применения импульсного стабилизатора: схема управления инвертором обеспечивает надежные повторные возбуждения дуги после смены полярности за счет импульсов повышенного напряжения, возникающих в сварочной цепи при коммутации тиристоров. Технические характери-

Таблица 1

Технические характеристики источника питания

Номинальный сварочный ток ¡дном, А 350

Диапазон регулирования сварочного тока, А 5-350

Напряжение холостого хода ихх, В 90

Диапазон регулирования длительности импульсов тока прямой тпр и обратной т0бр полярности, мс 1,0-20

Диапазон регулирования отношения амплитуды импульсов тока прямой и обратной полярности /„У'обр 0.25-4.0

Диапазон изменения частоты переменного тока, Гц 30 - 250

Номинальная продолжительность включения ПВ„, % 60

стики источника питания приведены в таблице 1.

СТАТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ ВОЛЬТ-АМПЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДУГИ ПФИ

Проблемы управления энергетическими свойствами сварочной дуги переменного тока с неплавящимся электродом могут быть решены на основе изучения явлений, сопутствующих преобразованию электрической энергии в тепловую. Одним из основных методов изучения энергетических свойств дуги является исследование электрофизических характеристик, устанавливающих связь между электрическими, геометрическими и прочими параметрами разряда.

В случае дуги переменного тока при графическом построении статических вольт-амперных характеристик оперируют действующими значениями тока и напряжения. Поскольку большинство сочетаний параметров такой дуги обуславливает наличие в сварочной цепи постоянной составляющей тока, наиболее точные результаты дает осциллографирование тока и напряжения дуги с последующим расчетом действующих значений их по формулам:

где /е - мгновенное значение тока дуги; из - мгновенное значение напряжения дуги; Г-длительность периода.

Для дуги ПФИ возможны два варианта графического выражения статических вольт-амперных характеристик. Первый из них предполагает построение двух вольт-амперных характеристик: первую - для импульсов обратной полярности, вторую -для импульсов прямой полярности. Фактически первая из них является вольт-амперной характеристикой дуги постоянного тока обратной полярности, вторая -прямой полярности. Такой подход вполне правомерен, т.к. величина тока в течение импульса остается практически неизменной, а длительность импульсов тпр и г0оР многократно превышает время установления дугового разряда. Второй вариант предполагает построение вольт-амперной характеристики, в которой функцией служит действующее значение напряжения.

Выполненные по обоим вариантам вольт-амперные характеристики дуги представлены на рис. 2. Как видно, характеристики ид = f(k), иепр = !Од), ид0бр = (Од) имеют возрастающий характер. Исключение составляют две первые из характеристик, имеющие падающий и жесткий участки в диапазоне токов 70 + 120 А. Возможно, в этом диапазоне с ростом тока увеличивается разогрев вольфрамового электрода и, как следствие, уменьшается катодное падение напряжения в импульсах прямой полярности.

(1)

и^иапр,

1и«р|.в 18

14

10

е

'аобр|_

и

и Г 'пр

----1 г

и -сР-тГ '

60

100

140

180

Более крутое восхождение характеристик при токах свыше 200 А объясняется нарастающим (с ростом тока) заглублением дуги в алюминиевую пластину и, как следствие, удлинением дуги Следовательно, кривые ,на рис. 2 являются вольт-

амперными характеристиками только в диапазоне токов, не превышающих 200 А, когда заглубление

220 260 1а, А

Рис. 2 Вольт-амперные характеристики дуги "вольфрам-алюминий": ^ = 50 Гц; Гобр=1,25 мс

дуги в металл отсутствует или мало; при больших токах эти кривые представляют собой траектории перехода с одних вольт-амперных характеристик на другие, соответствующие большим длинам дуги.

При увеличении длительности импульсов тока обратной полярности т0бР вольт-амперная характеристика Ц> = f (1о) смещается в сторону больших напряжений. Результаты экспериментов свидетельствуют, что т0вР влияет не только на величину действующего значения напряжения Це, но и на величины Ць Пр и И<з обр- Зависимости и^ = Г(тобр), и0„р = Г(гобр), ив0бр = f <тобр) при неизменной частоте представлены на рис. 3. Как видно, напряжение 11ц с ростом т0бРв начальный момент незначительно уменьшается, а затем начинает расти, приближаясь по величине к иаобр- При токе дуги не превышающем 50 * 60 А с ростом т0вр напряжение (Уд „ф сначала монотонно возрастает, а затем остается неизменным. При более высоких значениях тока напряжение 1/а обр возрастает во

иа,11а Пр, 1имр|.В

всем диапазоне изменении гьвр и достигает значений 19 + 26 В при длительности обратного импульса 17,5 мс.

С ростом длительности импульса обратной полярности Гобр напряжение импульса прямой полярности (Уд пр монотонно уменьшается, приближаясь к значению 3 + 4,5 В, когда гьвр составляет преобладающую часть периода (рис. 4). Столь значимое снижение (Уа ПР с ростом зд,, по-

14 12 10 8 6 4 2

1иаобР|

. О-*

иЛ

---

8

12

16 тобр.мс

Рис. 3 Влияние длительности импульса обратной полярности на напряжение дуги "вольфрам-алюминий": /а = 50 А; f= 50 Гц

видимому, обусловлено возрастанием температуры рабочего участка вольфрамового электрода, увеличением плотности тока термоэмиссии и снижением катодного падения потенциала дуги в импульсах прямой полярности.

Зависимости напряжения на дуговом промежутке в импульсах прямой Ц) пр и обратной Щ оер полярности от его длины имеют линейно возрастающий характер. При увеличении г0ф и неизменной частоте зависимость идпр~ ! (¡¿) смещается в сторону меньших напряжений, а зависимость (Уа обр = ^ 0а) - наоборот, в сторону больших напряжений.

Сумма катодного и анодного падений напряжения и„ + иа мало зависит от тока дуги и длительности обратного импульса; в то же время эта сумма в импульсах прямой полярности на 6 ■ 9 В меньше, чем в импульсах обратной полярности. Если полагать, что анодное падение напряжения в импульсах прямой и обратной полярностей практически неизменно, то можно сделать вывод о том, что в дуге ПФИ катодное падение напряжения в импульсах обратной полярности на 6 - 9 В больше, чем в импульсах прямой полярности.

Напряженность электрического столба дуги Ес мало зависит от полярности импульсов. Следовательно, столь же мало зависит от полярности импульсов и мощность, выделяющаяся в столбе дуги ПФИ.

Значительная зависимость напряжения горение дуги, а, следовательно, и значения силы тока в импульсах прямой и обратной полярности от соотношения тпр и гоВр требует учета взаимовлияния этих факторов при оценке энергетических характеристик дуги ПФИ. Практика показала, что наиболее точные количественные данные можно получить, анализируя динамические вольт-амперные характеристики исследуемой дуги

Изучение динамических характеристик также показало, что скорость изменения тока сИ/сП у дуги ПФИ выше более чем на два порядка по сравнению с дугой переменного тока с синусоидальной кривой его изменения. Для обеих дуг с уменьшением тока снижается и сИ/сК, однако у дуги ПФИ это уменьшение малозначимо. Благодаря этому обстоятельству дуга ПФИ горит устойчиво при токе 5 А, в то время как при сварке синусоидальным током дуга неустойчива еще при токе 70 А, несмотря на применение импульсного стабилизатора горения дуги (по данным Коротковой Г.М ).

Рис 4 Осциллограмма напряжения дуги ПФИ: /а = 100 А; т„р =3,75 мс; 16,25 мс: масштаб по напряжению 5 В/дел

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДУГИ ПФИ

Эффективность нагрева металла дугой ПФИ оценивали эффективным //„, термическим г], и полным г]„р КПД по методикам, предложенным Рыкалиным Н.Н. и Исхаковым Г.Г.

Как показывают результаты экспериментов, с увеличением относительной длительности импульсов обратной полярности Тобр/[тПр + гьф) в диапазоне 1,25 -11,25 значение ци уменьшается с 0,62 до 0,5. У дуги переменного синусоидального тока промышленной частоты эффективный КПД при сварке алюминия составляет 0,45 4- 0,5, то есть несколько ниже, чем в рассматриваемом случае. Объяснить этот факт можно тем, что дуга ПФИ с уменьшением г0бР по своим энергетическим характеристикам приближается к дуге «вольфрам-алюминий» постоянного тока, для которой величина ^составляет0,55 ^ 0,7.

Величина заметно зависит от тока дуги: с увеличением тока эффективный КПД уменьшается. Это уменьшение составляет около 10 % при увеличении тока от 100 до 300А и выражается уравнением прямой линии:

77ц = 0,69 - 5,6 х 10 " 4 /а (2)

Форма рабочего участка электрода не оказывает существенного влияния на эффективный КПД Некоторым исключением являются результаты опытов с применением композиционного электрода (с сердечником из вольфрама и плакирующей медной оболочкой) значение щ в этом случае оказались заметно выше (до 0,66 при минимальной длительности обратного импульса). Следует также отметить зависимость эффективного КПД от Товр в случае применения электродов с конической заточкой. Так, например, в диапазоне изменений т0бГ/(тпр + Тобр) = 0,06 ^ 0,3, когда сохраняется форма рабочею участка, они имеют среднее значение эффективного КПД 0,57 4- 0,58, и только при оплавлении конуса до полусферы т]и снижается до 0,51 г 0,52. Для других конструкций электродов (с исходной заточкой на полусферу и полостью на рабочем торце) влияние формы рабочего участка на эффективный КПД является малозначимым. В целом для повышения эффективности нагрева свариваемого металла следует выбирать режим с минимальными значениями т0бр, которым соответствуют максимальные значения т]и

Термический КПД увеличивается с ростом тока дуги, причем этот рост более значителен при токах свыше 180-200 А (из-за прогрессирующего углубления дуги в металл). Увеличение длительности импульсов тока обратной полярности приводит к незначительному росту тц (при сравнительно небольших значениях тока) или практически не сказываются на его величине, когда существенным становится заглубление дуги в металл. Все полученные в опытах значения термического КПД находятся в диапазоне 0,04 + 0,26.

Зависимость полного КПД от величины т0вР представляет собой восходящую кривую, смещающуюся в сторону больших значений щр при увеличении тока дуги

Влияние Тобр на величину полного КПД наиболее заметно при значениях г^р, близких к минимальному и максимальному в исследованном диапазоне (1,25 : 18,75 мс).

Влияние скорости сварки на полный и термический КПД качественно не отличается от аналогичной зависимости для дуги переменного синусоидального тока. Количественные значения rjt и rj„p изменяются в пределах 0,18 -г 0,33 и 0,1 ; 0,19, соответственно при изменении скорости в диапазоне 12 -:- 40 м/ч.

Изменение частоты тока дуги ПФИ мало сказывается на ее энергетических характеристиках: наблюдаются лишь незначительные отклонения величин rju, щ и т7Пр от средних значений.

Для оценки силового воздействия дуги на свариваемый металл поставлены опыты по методике, предложенной Петровым A.B. Как показывают результаты экспериментов, интегральное силовое воздействие дуги Fa на сварочную ванну изменяется в диапазоне (0,1 - 0,46)х-10"гН при увеличении тока от 150 до 300 А и зависит также от длительности импульсов обратной полярности. С ростом гьбР силовое воздействие дуги уменьшается, причем зависимость Fa = f (Тобр) может быть выражена уравнением прямой:

Fä = a-b Тобр, (3)

где величина «а» соответствует силовому воздействию дуги при т0бР = 0 (то есть дуги постоянного тока прямой полярности), а коэффициент «£»> представляет собой тангенс угла наклона прямой к оси т,овр и определяет скорость уменьшения Fg, с ростом т„бр С некоторым допущением можно считать коэффициент «Ь» не зависящим от тока дуги и конструкции рабочего участка электрода, в то время как величина «а» в значительной мере определяется этими факторами.

Важным показателем, оказывающим влияние на термический КПД дуги, является характер распределения ее силового воздействия на сварочную ванну, существенно зависящий от формы рабочего участка неплавящихся электродов. Зависимость глубины проплавления Н от величины тока дуги ПФИ и конструкции неплавящихся электродов представлена на рис. 5. Для сравнения на этом рисунке приведена аналогичная зависимость для дуги переменного синусоидального тока. Из графиков видно, что в диапазоне малых токов, когда глубина проплавления металла невелика, существенного эффекта от применения заточенных на конус электродов не наблюдается С ростом тока и увеличением объема сварочной ванны становится значимым влияние толщины жидкой прослойки металла на формирование шва При использовании электродов с конической заточкой глубина проплавления с ростом тока увеличивается значительно быстрей, чем у электродов, заточенных на полусферу, что объясняется более высокой степенью сжатия дуги в первом случае и более высоким пиковым значением ее давления. Оттеснение жидкой прослойки, хорошо наблюдаемое визуально, приводит к улучшению теплопередачи от дуги к свариваемому металлу, что проявляется в почти пятидесятипроцентном приросте глубины проплавления.

На проплавляющую способность дуги ПФИ при использовании заточенных на конус электродов существенно влияет соотношение длительностей импульсов Трр и Тобр Так, при весьма малых значениях

„ _ Гобо, отмечаются как

Рис. 5 Влияние параметров режима сварки и конструкции электродов

на проплавляющую способность дуги• дуга ПФИ, 1- 50 Гц, г0бр = 3,75 мс высокая стойкость (1 -4), дуга синусоидального тока (5); 8ы = 4 мм (1,2), 8^ = 8 мм (3^5). электродов, так и

хорошая проплавляющая способность дуги. Однако, как показали исследования, при + гьф) < 0,2 наблюдается низкий уровень качества катодной очистки, а при гое*Д%>+ W = 0,15 -:■ 0,3, на рабочем участке электрода протекает интенсивный процесс образования мелкодисперсных капель расплава. В результате этого происходит смена режима горения дуги' развитая поверхность рабочего участка электрода способствует формированию рассредоточенного катодного пятна, приводя к резкому снижению проплавляющей способности. Увеличение Тоб/Л %> + чбр) > 0,3 - 0,35 приводит к сплавлению капель без существенного нарушения геометрии конической заточки в целом. Глубина проплав-ления при этом вновь возрастает.

Область применения электродов с конической заточкой ограничивается величиной сварочного тока 180 ^ 200 А, поскольку при больших его значениях отмечается нарушение геометрии рабочего участка. Этого недостатка лишены электроды с заточкой рабочего участка на полусферу. Существенное различие в проплавляющей способности дуги ПФИ и дуги синусоидального тока объясняется, по-видимому, двумя факторами. Во-первых, это более высокое пиковое значение давления дуги на сварочную ванну у дуги ПФИ в импульсах тока прямой полярносги, приводящее к оттеснению прослойки жидкого металла сварочной ванны. В пользу этого говорит тот факт, что применение электродов с полостью на рабочем торце, обеспечивающих горение дуги с рассредоточенным катодным пятном и, как следствие, более равномерно распределенное давление дуги на сварочную ванну, резко снижает глубину проплавления. Для дуги ПФИ с электродом со сферической заточкой на 1мм провара проходится около 41 А/мм (в диапазоне токов 240 -г 250 А), в то время как для дуги с электродом с полостью на рабочем торце - примерно 100 А/мм. Применение таких электродов с дугой ПФИ имеют перспективы в тех случаях, когда необходима сравнительно мощная дуга с минимальной проплавляющей способностью: при наплавке,

заполнении разделки, сварке тонколистовых материалов. С другой стороны, нельзя исключить влияния на проплавляющую способность дуги ПФИ резкого изменения характера распределения давления дуги на сварочную ванну в результате быстрой смены полярности. В пользу такого влияния говорит то, что термический КПД дуги при изменении соотношения Товр/Т изменяется незначительно и, следовательно, влияние силового воздействия дуги прямой полярности на проплавление не столь существенно. Резкий перепад давления дуги на сварочную ванну способствует интенсивному перемешиванию металла, улучшению условий теплообмена и повышению проплавляющей способности дуги. Обобщая эти данные, можно заключить, что при сварке дугой ПФИ эффект динамического воздействия на сварочную ванну в результате резкой смены полярности всегда имеет место (сильнее проявляясь с ростом тока), а характер силового воздействие дуги в импульсах прямой полярности на процесс проплавления зависит от конструкции рабочего участка неплавящегося электрода.

Зависимость глубины проплавления дуги ПФИ от скорости сварки не отличается в целом от аналогичной зависимости для дуг переменного синусоидального и постоянного тока.

Экспериментально установлено, что влияние на глубину проплавления длительности импульсов обратной полярности несущественно. Так, при росте т0бР от 3,75 мс до 11,25 мс (f= 50 Гц) глубина проплавления увеличилась лишь на 0,7 мм (в равной мере для токов 180 А и 250 А). Этот небольшой прирост Н объясняется некоторым увеличением погонной энергии. Малозначимо влияние т06р и на ширину про-плавлений Вш. В то же время ширина зоны катодной очистки Вк заметно растет с увеличением х0бР, причем большему току дуги соответствует большая величина Вк Во всех случаях ширина зоны катодной очистки Вк превышает ширину проплавлений Вш, однако, независимо от конструкции неплавящегося электрода, качество катодной очистки оказывается неудовлетворительным при тобр/(гпр + товР) < 0,2.

Частота импульсов тока дуги ПФИ мало влияет на проплавляющую способность При изменении частоты от 33 до 225 Гц глубина Н и Вш проплавлений изменяются несущественно. Более заметно влияние частоты на ширину зоны катодной очистки Впоследняя уменьшается с ростом f.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

Практическая реализация результатов исследования осуществлена при разработке технологии дуговой сварки неплавящимся электродом дорнов из деформируемых термически упрочняемых алюминиевых сплавов разнополярными импульсами тока прямоугольной формы для Волжского научно-технического комплекса.

Выполняли аргонодуговую сварку дорнов из сплава Д16 с толщиной стенки 8 мм. Основной проблемой при сварке таких соединений на переменном синусоидальном токе является трудность удаления окисной пленки в корневой части шва, являющейся концентратором напряжений и уменьшающей рабочее сечение соеди-

нения. Результаты исследований послужили основой для разработки эффективной технологии сварки: найдена оптимальная конструкция неплавящихся электродов, обеспечивающая необходимое механическое воздействие дуги на сварочную ванну и ее хорошее перемешивание; определены параметры импульсов тока прямой и обратной полярности, позволяющие обеспечить требуемые глубину проплавления и качество катодной очистки. Параметры режима сварки представлены в таблице 2.

Организационно-технические преимущества разработанной технологии заключаются в снижении расхода вольфрамовых электродов, повышении производительности и качества сварки за счет улучшения механических свойств сварных соединений. Экономический эффект достигнут за счет повышения надежности дорнов из деформируемых термически упрочняемых алюминиевых сплавов, увеличения срока их эксплуатации и составил 478 тыс. руб.

Таблица 2

Параметры режима сварки дорнов из сплава Д16 с толщиной стенки 8мм

Номер прохода Форма рабочего участка электрода Длительность импульсов тока обратной полярности Гобр, МС Длительность импульсов тока прямой полярности Т„р, МС Амплитуда импульсов тока /, А Диаметр присадочной проволоки, мм Расход аргона, л/мин

ЭВЛ 0 4

1 мм, заточенный на конус 30° 6 14 150 8

ЭВЛ 0 5 4

мм, с поло-

2 стью на рабочем торце 4 16 250 12

Результаты исследований также использовались при разработке и изготовлении аппаратуры для дуговой сварки неплавящимся электродом электротехнических элементов из алюминия в монтажных условиях для Волгоградской дистанции электроснабжения Приволжской железной дороги, разработке технологии сварки транспортировочных емкостей из алюминия для ЗАО ПКК «Славянка», при изготовлении биметаллических заготовок ножей разъединителей высоковольтных силовых цепей для ОАО «Камышинские электрические сети».

Организационно-технические преимущества данных разработок заключаются в улучшении качества сварки и повышении технологичности процесса. Доля автора в суммарном годовом экономическом эффекте от внедрения результатов диссертационного исследования составила 268 тыс. руб

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В ходе исследований разработан источник питания для дуговой сварки разно-полярными импульсами тока (патент РФ №2135336), обеспечивающий устойчивое горение дуги в широком диапазоне изменений частоты (от 30 до 240 Гц), длительности (от 1,25 до 18,75 мс) и величины импульсов тока (от 5 до 350 А) прямой и обратной полярности. Величина тока и длительность в импульсах прямой и обратной полярности регулируются в указанных пределах независимо, что позволяет целенаправленно воздействовать на технологические характеристики дуги. Высокие скорости изменения напряжения и тока (до 3,5 МА/с) в момент смены полярности обеспечивают устойчивое горение дуги ПФИ при токе 5 А и более без применения импульсных стабилизаторов.

2. Напряжение дуги ПФИ (идпр, 1)ц обр. (Лэ) зависит не только от величины тока, но и от соотношения длительности импульсов прямой и обратной полярности: с ростом т05Р напряжение Цз и, в меньшей мере, иа обр увеличиваются, а С/а „р - уменьшается, достигая аномально низкого значения 3 -г 4 В. Столь низкое значение и^ф, по-видимому, обусловлено увеличением температуры рабочего участка вольфрамового электрода с ростом т0вР. Зто влияние необходимо учитывать при исследовании и расчетах энергетических характеристик дуги ПФИ.

3. Установлено, что технологически значимым параметром процесса сварки дугой ПФИ является длительность обратного импульса г0вр при фиксированной частоте / или, в общем случае, отношение тр/7. Оптимальный диапазон изменений последнего составляет 0,19 н- 0,38. Минимальное значение относительной длительности импульсов тока обратной полярности ограничивается низким качеством катодной очистки свариваемого металла, а максимальное его значение - снижением стойкости неплавящихся электродов.

4. Эффективный КПД дуги ПФИ зависит от соотношения длительностей импульсов тока и при увеличении Гоф/Г от 0,06 до 0,55 уменьшается на 6 + 8 %. При малых значениях Гоб/Г эффективный КПД близок по своему значению к эффективному КПД дуги постоянного тока прямой полярности и превышает КПД дуги синусоидального тока на 10 - 15 %.

5. Силовое воздействие дуги ПФИ уменьшается с ростом относительной длительностью импульсов обратной полярности что, вероятно, связано с рассеиванием плазменных потоков из-за роста интенсивности блуждания катодного пятна.

6. По проплавляющей способности дуга ПФИ существенно превосходит дугу с синусоидальной кривой переменного тока, причем это преимущество увеличивается с ростом величины тока. Ббльшая проплавляющая способность дуги переменного тока с прямоугольной формой импульсов объясняется мощным динамическим воздействием ее на ванну расплавленного металла в результате резкой смены полярности. Такое динамическое воздействие обусловлено различным по величине инте-

тральным давлением на ванну дуги в импульсах прямой и обратной полярности и существенно улучшает перемешивание металла, благоприятствуя процессу теплопередачи.

7. Изменение частоты импульсов тока прямой и обратной полярности в диапазоне 30 . 240 Гц при неизменном соотношении длительности импульсов не влияет на энергетические характеристики и проплавляющую способность дуги ПФИ.

8. Проплавляющая способность дуги ПФИ существенно зависит от конструкции рабочего участка неплавящихся электродов. Применяя электроды различной конструкции в диапазоне изменения тоб/Т = 0,06 -н 0,37 можно обеспечить горение дуги ПФИ как с сосредоточенным, так и с рассредоточенным катодными пятнайи. Это позволяет целенаправленно регулировать проплавляющую способность дуги ПФИ, повышая эффективность ее применения при сварке и наплавке.

9. Результаты исследований энергетических и технологических характеристик дуги ПФИ послужили основой для разработки научно обоснованных технологических рекомендаций по ее применению и внедрения новых технологических процессов сварки изделий из алюминия и его сплавов на ЗАО ПКК "Славянка" при разработке технологии сварки транспортировочных емкостей из алюминия, Волгоградской дистанции электроснабжения Приволжской железной дороги при разработке аппаратуры для сварки алюминиевых шинопроводов, аргонодуговой сварки и наплавки не-плавящимся электродом дорнов из деформируемых термически упрочняемых алюминиевых сплавов на Волжском научно-техническом комплексе (ВНТК), изготовлении биметаллических заготовок ножей разъединителей высоковольтных силовых цепей на ОАО «Камышинские электрические сети». Доля автора в суммарном годовом экономическом эффекте от внедрения результатов диссертационного исследования составила 268 тыс. руб.

Основные положения диссертационного исследования опубликованы в работах:

1) Устройство для дуговой сварки разнополярными прямоугольными импульсами тока- Патент №2135336 РФ/ И.Е.Лапин, В А Косович, А.Н.Потапов, А В Савинов. - №98109459/20; Заявл.12.05.98; 0публ.27.08.99. - Бюл. № 24. - 240 с.

2) Косович ВА, Лапин И.Е, Потапов А.Н., Савинов A.B. Оптимизация параметров однофазных сварочных выпрямителей со вспомогательной цепью пита-ния//Сварочное производство. -1996. -№ 7. -С.29 - 30.

3) Косович В А., Лапин И.Е., Потапов А.Н., Русол O.A. Коростелев Б А. Электрические и тепловые характеристики малоамперной дуги постоянного тока с вольфрамовым электродом//Сварочное производство. - 1998. - № 7. - С.29 - 30.

4) Лапин И.Е., Косович В.А., Савинов A.B., Потапов А Н. Тепловые условия работы неплавящихся электродов при сварке алюминия разнополярными импульсами прямоугольной формы//Сварочное производство. - 2000. - № 10. - С.З - 5.

5) Косович В.А., Лапин И.Е., Потапов А.Н., Русол O.A. Пространственная устойчивость дуги и формирование шва при сварке тонколистового алюминия разно-

полярными импульсами тока прямоугольной формы//Сварочное производство -2001. - № 5. - С.З - 5.

6) Косович В.А., Лапин И Е., Потапов А.Н., Савинов A.B., Лысак В.И. Статические и динамические вольт-амперные характеристики дуги вольфрам - алюминий» с прямоугольной кривой переменного тока//Автоматическая сварка. - 2001. - № 10. -С.51 -55.

7) Лапин И.Е„ Косович В.А., Потапов А.Н., Савинов A.B. Энергетические характеристики дуги переменного тока с прямоугольной формой импульсов при сварке алюминиевых сплавов//Сварочное производство. - 2002. - № 10. - С.З - 6.

8) Лапин И.Е., Косович В.А., Потапов А.Н., Русол О.А Пространственная устойчивость и проплавляющая способность дуги переменного тока при сварке алюминия II Сварка и пайка в машиностроении и приборостроении: Тез.докл.науч.-техн.конф. - Пенза, 1997. - С.19 -21.

9) Лапин И.Е., Косович В А., Потапов А.Н , Савинов A.B. Инверторная приставка к сварочным выпрямителям// Сварка и пайка в машиностроении и приборостроении: Тез.докл.науч.-техн конф. - Пенза, 1997. - С.22 - 24.

10) Савинов A.B. Лапин И.Е., Косович В.А., Потапов А.Н., Инверторный источник питания для дуговой сварки на переменном токе// Новые материалы и технологии НМТ- 98: Тез.докп Всерос. науч.-тех. конф.- Москва, 1998. - С.78-79.

11) Савинов AB., Потапов А.Н., Филиппов О.И., Расчетно-экспериментальная оценка условий работы неплавящихся электродов при дуговой сварке// IV межвузовская конференция молодых ученых Волгоградской области: Тез докп.науч -техн.конф. - Волгоград, 1998. - С. 130-131.

12) Потапов А.Н., Савинов A.B., Филиппов О.И., Лапин И.Е. О качестве катодной очистки при дуговой сварке алюминия неплавящимся электродом// IV межвузовская конференция молодых ученых Волгоградской области: Тез.докл науч,-техн.конф. - Волгоград, 1998 - С.139-140.

13) Косович В.А., Лапин И.Е., Потапов А.Н. Влияние конструкции неплавяще-гося электрода на проплавляющую способность дуги при сварке алюминия// Прогрессивные методы и технологии получения и обработки конструкционных материалов и покрытий: Тез.докл.науч.-техн.конф. - Волгоград, 1999. - С.8-9.

14) Косович В.А., Лапин И.Е., Потапов А.Н., Филиппов О.И. Влияние параметров дуги переменного тока на катодную очистку при сварке алюминия и его сплавов// "Славяновские чтения" "Сварка - XXI": Тез.докп.Российской науч.-техн.конф. - Липецк, 1999. - С. 131 -135.

15) Косович В.А., Лапин И.Е., Потапов А.Н. Энергетические характеристики дуги переменного тока с прямоугольной кривой его изменения при сварке алюминия// Сварка-контроль: Тез.докл.науч.-техн.конф. - Челябинск, 2000. - С.76-78.

16) Косович В.А., Лапин И.Е., Потапов А.Н. Вольтамперные характеристики дуги «вольфрам-алюминий» с прямоугольной кривой переменного тока// Новые материалы и технологии на рубеже веков: Тез.докл. межд.науч.-техн.конф.ч.2 - Пенза, 2000. - С.103-106.

17) Лапин И.Е., Косович В А., Потапов А.Н. Энергетические характеристики дуги " Вольфрам - алюминий" с прямоугольной кривой переменного тока// Новые материалы и технологии НМТ - 2000: Тез.докл.Всерос. науч.-тех.конф. - Москва, 2000. -С 64 - 65

18) Лапин И.Е., Потапов А.Н., Косович В.А. Технологические свойства дуги с прямоугольной кривой переменного тока при сварке неплавящимся электродом алюминия и его сплавов // Новые материалы и технологии НМТ - 2000. Тез докл.Всероссийской науч.-тех.конф,- Москва, 2000. - С 65 - 66.

19) Савинов A.B., Лапин И.Е., Потапов А.Н. Критерии выбора неплавящихся электродов для сварки на переменном токе импульсами прямоугольной формы// Перспективные пути развития сварки и контроля - «Сварка и контроль - 2001»: Тез.докл.Всероссийской науч.-тех.конф.- Воронеж, 2001. - С.159 - 162.

20) Лапин И.Е., Власов С.Н., Потапов А Н. Ресурс работы неплавящихся электродов при аргонодуговой сварке// «Современные материалы и технологии - 2002»: Тез.докл.науч.-тех.конф.- Пенза, 2002. - С.286 - 288.

21) Лапин И Е , Атаманюк В.И., Савинов A.B., Потапов А.Н. Особенности тепловых условий работы неплавящихся электродов при сварке цветных металлов и их сплавов// «Аэрокосмическая техника и высокие технологии - 2002»: Тез.докл.Всероссийской науч.-тех.конф,- Пермь, 2002. - С.159.

Личный вклад автора в получении научных результатов заключается в обработке и анализе результатов исследований влияния конструкции неплавящихся электродов и параметров дуги переменного тока на ее проплавляющую способность и устойчивость /3, 5, 8, 9, 13/; конструировании источника питания для сварки алюминия и его сплавов разнополярными импульсами тока прямоугольной формы /1, 2, 9,10/; в получении, обработке и анализе результатов исследований электрофизических, энергетических и технологических характеристик дуги ПФИ /6,7,12,14,15,16,17,18/; разработке методики расчетно-экспериментальной оценки условий работы неплавящихся электродов /11/; анализе результатов исследований влияния амплитуды и длительности импульсов тока прямой и обратной полярности на тепловые условия работы неплавящихся электродов; разработке рекомендаций по их выбору для сварки на переменном токе /4,19,20,21/.

Подписано в печать 20.05. 2003 г. Тираж 100 экз Печать офсетная

Уел печ л 1,2 Бумага офсетная Формат 60x84 1/16 Заказ №354

Типография «Политехник» Волгоградского государственного технического университета 400131, г Волгоград, ул Советская, 35

И О 182

loo? -А

Введение.

Глава 1. Состояние и перспективы совершенствования процесса сварки алюминия и его сплавов дугой с неплавящимся электродом (литературный обзор)

1.1 Физические и технологические аспекты сварки алюминия и его сплавов.

1.2 Проблемы сварки алюминиевых сплавов дугой с неплавящимся электродом.

1.3 Перспективы применения дуги переменного тока с прямоугольной формой импульса для сварки алюминия и его сплавов.

Глава 2. Материалы, оборудование и методики выполнения экспериментов

2.1 Материалы.

2.2 Оборудование.

2.3. Методики выполнения экспериментов.

Выводы к главе 2.

Глава 3. Разработка конструкции источника питания дуги переменного тока с прямоугольной формой импульса

3.1 Силовая часть источника питания.

3.2 Схема управления инвертором.

3.3 Настройка и работа источника питания.

Выводы к главе 3.

Глава 4. Статические и динамические вольт-амперные характеристики дуги ПФИ

4.1. Статические вольт-амперные характеристики дуги ПФИ.

4.2. Динамические вольт-амперные характеристики дуги ПФИ. 88 Выводы к главе 4.

Кандидатская диссертацияСодержание

Глава 5. Энергетические и технологические характеристики дуги ПФИ

5.1 Параметры и характеристики дуги, определяющие эффективность применения её для сварки.

5.2. Энергетические и силовые характеристики дуги ПФИ.

5.3. Проплавляющая способность дуги ПФИ.

Выводы по главе 5.

Глава 6. Технологические аспекты применения дуги ПФИ для сварки алюминия и его сплавов

6.1 Общие рекомендации по применению дуги ПФИ для сварки.

6.2 Разработка технологии аргонодуговой сварки разнополярными асимметричными импульсами тока прямоугольной формы неплавящимся электродом труб из деформируемых термически упрочняемых алюминиевых сплавов.

Выводы к главе 6.

Алюминиевые сплавы по объемам применения в качестве конструкционных материалов занимают второе место после сплавов на основе железа, причем область их применения неуклонно расширяется. Это объясняется как доступностью этих материалов, так и уникальным комплексом свойств (низкая плотность, сравнительно высокая прочность, высокая коррозионная стойкость), обуславливающим предпочтительное применения алюминиевых сплавов в аэрокосмической технике, судостроении, химическом аппаратостроении, строительстве и т.д. [1,2,3].

В то же время сварка алюминия и его сплавов, применяемая в качестве одного из основных технологических процессов при изготовлении конструкций из этих материалов, является серьезной проблемой, далекой от своего решения [6,10,13]. Это связанно с особенностями физических, химических и технологических свойств названных материалов: высокая теплопроводность, большой коэффициент линейного расширения, наличие на поверхности заготовок плотной тугоплавкой окисной пленки, склонность к образованию пор, кристаллизационных и холодных трещин при сварке. В результате прочность сварных соединений из алюминиевых сплавов в большинстве случаев уступает прочности основного металла (для некоторых сплавов коэффициент прочность сварного соединения не превышает 0,6 - 0,7) [1,2]. Это свидетельствует о необходимости разработки как новых, более эффективных способов и вариантов сварки алюминиевых сплавов, так и совершенствования существующих.

Для получения качественного сварного соединения любой способ сварки алюминиевых сплавов должен обеспечивать концентрированный нагрев материала в зоне сварки, разрушение окисной пленки на его поверхности и предупреждение повторного ее образования. Из ряда применяемых в настоящее время, способов сварки алюминия и его сплавов в большей мере выполняют эти условия электроннолучевая сварка и сварка в аргоне дугой переменного тока неплавящимся электродом; в результате качество сварных соединений, получаемых посредством этих способов, оказывается более высоким (в сравнении с другими способами) [2,13,48].

Сварка в инертных газах гораздо более оперативна, универсальна и проста в реализации, что обеспечивает данному способу широкое применение при изготовлении конструкций из алюминиевых сплавов, особенно в тех случаях, когда к сварным соединениям предъявляются повышенные требования. Однако этому методу присущи и некоторые недостатки: низкая проплавляющая способность дуги, что негативно сказывается на эффективность его применения и высокий риск появления вольфрамовых включений в металле шва из-за большой тепловой нагрузки на неплавящийся вольфрамовый электрод [19,21].

В последние годы внимание исследователей в области сварочных технологий привлекает дуга переменного тока с прямоугольной формой импульсов (в дальнейшем «дуга ПФИ»). Как показывают полученные к настоящему времени результаты исследований, дуга ПФИ дает возможность раздельно регулировать длительность и амплитуду тока прямого и обратного импульсов и тем самым - изменять в нужную сторону интенсивность теплового и силового воздействия на сварочную ванну, а также уменьшить тепловую нагрузку на вольфрамовый электрод. Это позволяет с уверенностью говорить о том, что применение дуги ПФИ расширяет возможность аргонодуговой сварки неплавящимся электродом алюминиевых сплавов. Работы в этом направлении ведутся в институте электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины (Д.М. Рабкин, А.Я. Ищенко, В.А. Мишенков, А.Г. Чаюн, И.В. Довбищенко, А.Г. Покляцкий, М.Р. Яворская, Н.М. Воропай), Тольяттинском государственном университете (Г.М. Короткова, Г.А. Славин, М.А.Филиппов), Волгоградском государственном техническом университете (И.Е. Лапин, В.А. Косович, А.В. Савинов), а также в США (S. Kyselica, М. Tomsic, S. Barhorst), в Японии (Syogi

Moritaka, Ikkai Toshikage, Onuma Akira, Ishimaru Kazuguki).

Однако сведения об энергетических и технологических характеристиках дуги ПФИ и влиянии на них параметров ее горения ограничены, разрознены и, порой, противоречивы, что затрудняет применение ее в сварочных процессах. Следует также отметить, что источники питания дуги ПФИ, построенные на базе инверторов, практически недоступны исследователям и технологам из-за высокой стоимости, а их характеристики ограничивают потенциальные возможности дуги ПФИ при сварке.

Таким образом, дальнейшие исследования электрофизических, энергетических и технологических характеристик дуги ПФИ, направленные на систематизацию и получения новых данных, позволяют служить основой при разработке конкретных технологических процессов сварки алюминиевых сплавов, является актуальной задачей.

В связи с изложенным целью настоящей работы является разработка новых технологических процессов и оборудования для сварки не-плавящимся электродом алюминия и его сплавов на основе исследования электрофизических и технологических характеристик дуги переменного тока прямоугольной формы импульсов.

Научная новизна работы. Впервые показано, что эффективный КПД дуги ПФИ зависит от соотношения длительностей тпр и т0бР и при увеличении т0бр/тпр + тобР от 0,06 до 0,55 уменьшается на 6 -ь 8 %. При малых значениях т0бр/тпр + тобр эффективный КПД близок по своему значению к эффективному КПД дуги постоянного тока прямой полярности, и превышает КПД дуги синусоидального тока на 10 ч-15 %.

Установлено, что термический КПД и проплавляющая способность дуги ПФИ определяется не только величиной тока, но и, силовым воздействием дуги на сварочную ванну. При х0бр/тПр+ х0бР = 0,06 -s- 0,37 возможно, применяя электроды с различной конструкцией рабочего участка, обеспечить горение дуги ПФИ как с сосредоточенным, так и с рассредоточенным катодными пятнами. Это позволяет изменять проплавляющую способность дуги ПФИ в нужную сторону и, тем самым, повысить эффективность ее применения при сварке и наплавке.

Установлено, что при изменении соотношения длительности т0бр/Т от 0,06 до 0,87, напряжение горения дуги прямой полярности снижается до значения 3,5 т4 В, что существенно меньше напряжения горения стационарной дуги постоянного тока. Это обстоятельство необходимо учитывать при расчете энергетических характеристик дуги.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

1. Разработана новая конструкция инверторного источника питания для сварки неплавящимся электродом алюминия и его сплавов асимметричными разнополярными импульсами тока прямоугольной формы.

2. Исследованы электрофизические и энергетические характеристики дуги переменного тока с прямоугольной формой импульсов.

3. Изучены технологические особенности дуги переменного тока с прямоугольной формой импульсов.

4. Разработаны рекомендации по выбору конструкции неплавя-щихся электродов и технологических параметров режимов при сварке и наплавке алюминия и его сплавов дугой переменного тока с прямоугольной формой импульсов.

5. Разработаны и внедрены новые технологические процессы сварки неплавящимся электродом изделий из алюминиевых сплавов дугой переменного тока с прямоугольной формой импульсов.

1 На защиту выносятся:

1. Конструкция источника питания дуги переменного тока прямоi угольной формы, обеспечивающий возможность регулирования амплитуды и длительности импульсов тока прямой и обратной полярности. i

2. Результаты исследований электрофизических и энергетических характеристик дуги переменного тока с прямоугольной формой импульсов.

3. Результаты исследований технологических особенностей дуги переменного тока с прямоугольной формой импульсов.

4. Рекомендации по выбору технологических параметров при сварке алюминия и его сплавов дугой переменного тока с прямоугольной формой импульсов.

7. Технология сварки конструкций из алюминия разнополярными импульсами тока прямоугольной формы.

Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов и результатов работы, списка использованной литературы и приложения. Она изложена на 159 листах машинописного текста, содержит 68 рисунков и 10 таблиц. Список литературы содержит 90 наименований.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В ходе исследований разработан источник питания для дуговой сварки разнополярными импульсами тока (патент РФ №2135336), обеспечивающий устойчивое горение дуги в широком диапазоне изменений частоты (от 30 до 240 Гц), длительности (от 1,25 до 18,75 мс) и величины импульсов тока (от 5 до 350 А) прямой и обратной полярности. Величина тока и длительность в импульсах прямой и обратной полярности регулируются в указанных пределах независимо, что позволяет целенаправленно воздействовать на технологические характеристики дуги. Высокие скорости изменения напряжения и тока (до 3,5 МА/с) в момент смены полярности обеспечивают устойчивое горение дуги ПФИ при токе 5 А и более без применения импульсных стабилизаторов.

2. Напряжение дуги ПФИ (Udnp> Ud обр, Ud) зависит не только от величины тока, но и от соотношения длительности импульсов прямой и обратной полярности: с ростом гобр напряжение Ud и, в меньшей мере, Ud обр увеличиваются, a Ud пр - уменьшается, достигая аномально низкого значения 3 * 4 В. Столь низкое значение Udrp, по-видимому, обусловлено увеличением температуры рабочего участка вольфрамового электрода с ростом тобр. Это влияние необходимо учитывать при исследовании и расчетах энергетических характеристик дуги ПФИ.

3. Установлено, что технологически значимым параметром процесса сварки дугой ПФИ является длительность обратного импульса ro6p при фиксированной частоте / или, в общем случае, отношение Тобр/T. Оптимальный диапазон изменений последнего составляет 0,19 ч- 0,38. Минимальное значение относительной длительности импульсов тока обратной полярности ограничивается низким качеством катодной очистки свариваемого металла, а максимальное его значение - снижением стойкости неплавящихся электродов.

4. Эффективный КПД дуги ПФИ зависит от соотношения длительностей t/мпульсов тока и при увеличении т0б/Т от 0,06 до 0,55 уменьшается на 6 + 8 %. При малых значениях т0б[/Т эффективный КПД близок по своему значению к эффективному КПД дуги постоянного тока прямой полярности и превышает КПД дуги синусоидального тока на 10 -И 5 %.

5. Силовое воздействие дуги ПФИ уменьшается с ростом относительной длительностью импульсов обратной полярности что, вероятно, связано с рассеиванием плазменных потоков из-за роста интенсивности блуждания катодного пятна.

6. По проплавляющей способности дуга ПФИ существенно превосходит дугу с синусоидальной кривой переменного тока, причем это преимущество увеличивается с ростом величины тока. Большая проплавляющая способность дуги переменного тока с прямоугольной формой импульсов объясняется мощным динамическим воздействием ее на ванну расплавленного металла в результате резкой смены полярности. Такое динамическое воздействие обусловлено различным по величине интегральным давлением на ванну дуги в импульсах прямой и обратной полярности и существенно улучшает перемешивание металла, благоприятствуя процессу теплопередачи.

7. Изменение частоты импульсов тока прямой и обратной полярности в диапазоне 30 ч- 240 Гц при неизменном соотношении длительности импульсов не влияет на энергетические характеристики и проплавляющую способность дуги ПФИ.

8. Проплавляющая способность дуги ПФИ существенно зависит от конструкции рабочего участка неплавящихся электродов. Применяя электроды различной конструкции в диапазоне изменения тобр/Т = 0,06 -г- 0,37 можно обеспечить горение дуги ПФИ как с сосредоточенным, так и с рассредоточенным катодными пятнами. Это позволяет целенаправленно регулировать проплавляющую способность дуги ПФИ, повышая эффективность ее применения при сварке и наплавке.

9. Результаты исследований энергетических и технологических характеристик дуги ПФИ послужили основой для разработки научно обоснованных технологических рекомендаций по ее применению и внедрения новых технологических процессов сварки изделий из алюминия и его сплавов на ЗАО ПКК "Славянка" при разработке технологии сварки транспортировочных емкостей из алюминия, Волгоградской дистанции электроснабжения Приволжской железной дороги при разработке аппаратуры для сварки алюминиевых шинопроводов, аргонодуговой сварки и наплавки неплавящимся электродом дорнов из деформируемых термически упрочняемых алюминиевых сплавов на Волжском научно-техническом комплексе (ВНТК), изготовлении биметаллических заготовок ножей разъединителей высоковольтных силовых цепей на ОАО «Камышинские электрические сети». Доля автора в суммарном годовом экономическом эффекте от внедрения результатов диссертационного исследования составила 268 тыс. руб.

1. Гуревич С.М. Справочник по сварке цветных металлов. Киев: Наукова думка, 1981. -608с.

2. Рабкин Д.М., Игнатьев В.Г., Довбищенко И.В. Сварка алюминия и его сплавов. Киев: "Наукова думка", 1983. -80с.

3. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением. Под ред. Б.Е. Патона. М.: "Машиностроение", 1974. - 768с.

4. Осокина Т.Н., Буханова Н.М., Арбузов В.М. и др. Свариваемость нового высокопрочного алюминиевого сплава 01570. В сб. "Сварка цветных металлов". Киев: "Наукова думка", 1989. с. 11 - 13.

5. Микроплазменная сварка. /Б.Е.Патон, B.C. Гвоздецкий, Д.А. Дудко и др. "Наукова думка", 1979. -248с.

6. Ситявин Ю.И., Терминасов Ю.С., Зубриенко Г.Л. Структура и свойства сварных швов алюминиевых сплавов в зависимости от некоторых факторов технологии сварки// Сварочное производство. -1979. №8.-С. 28-29.

7. Рязанцев В.И., Славин Г.А., Овчинников В.В. Образование и разрушение оксидных пленок на алюминиевых сплавах// Сварочное производство. 1991. - №1. - С. 31-32.

8. Овчинников В.В., Гринин И.В., Федоров С.А. Особенности образования оксидных включений при дуговой сварке тонколистовых конструкций из алюминиевых сплавов// Сварочное производство. -1993. №7.-С. 30-32.

9. Будник В.П., Рабкин Д.М., Смиян О.Д., Товмаченко В.Н. Термическое разрушение окисной пленки при сварке алюминия // Автоматическая сварка. 1975. - №10. - С. 74-75.

10. Юсуфова З.А. О механизме разрушения окисных плён в стыке при аргонодуговой сварке алюминиевых сплавов// Сварочное производство. 1979. - №10. - С. 25-26.

11. Юсуфова З.А., Лесков Г. И. К вопросу о механизме разрушения окисных ппён при сварке алюминиевых сплавов среде инертных газов// Сварочное производство. 1970. - №7. - С. 57-58.

12. Рабкин Д.М. и др. Сварка алюминиевых сплавов постоянным током прямой полярности//Автоматическая сварка. 1971. - №3. - С. 71-72.

13. Ищенко А.Я., Мишенков В.А., Чаюн А.Г. Аргоно-дуговая сварка алюминиевых сплавов Амг5 и 01381 на постоянном, переменном и асимметричном токе//Автоматическая сварка. 1978. -№11.-С. 46-48.

14. Стебловский Б.А., Будник В.П., Будько М.Г. и др. Сварка встык алюминиевых сплавов без подкладок. // Автоматическая сварка. 1985. - №3. - С. 71-72.

15. Будько М.Г., Будник В.П., Стебловский Б.А., Шевченко Н.И. Гелиево-дуговая сварка алюминиевых сплавов со свободным формированием корня шва. В сб. «Сварка цветных металлов», Киев, "Наукова думка", 1989. с.23 25.

16. Соснин Н.А., Щипков М.Д. Исследование сварки сжатой дугой тонколистовых соединений из сплава АМгб// Автоматическая сварка. 1977.-№12.-С. 19-20.

17. Брик Е.Ю., Довбищенко И.В., Запарованный А.П. и др. Сварка алюминиевых сплавов плазменной дугой на переменном токе// Автоматическая сварка. 1992. - №4. - С. 52-53.

18. Рабинович И.Я. Оборудование для дуговой электрической сварки. Источники питания дуги. М.: Машгиз, 1958. - 380 с.

19. Бродский А.Я. Аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом. М. "Машгиз", 1956. -395с.

20. Амосов В.М., Карелин Б.А., Кубышкин В.В. Электродные материалы на основе тугоплавких металлов. М.: "Металлургия", 1976.-224с.

21. Лапин И.Е., Косович В.А. Неплавящиеся электроды для дуговой сварки. Волгоград: ВолгГТУ, 2001. - 190с.

22. Гуков Д.В., Руссо В.Л. Выбор асимметрии сварочного тока при сварке алюминиевых сплавов// Сварочное производство. 1993. -№1. - С. 34-35.

23. Короткова Г.М., Славин Г.А., Филиппов М.А. Исследование процесса сварки дугой переменного тока прямоугольной формы// Сварочное производство. 1971. - №10. - С. 4-6.

24. Ищенко А.Я., Чаюн А.Г., Мишенков В.А. и др. Аргоно-дуговая сварка алюминиевого сплава 01420 разнополярными прямоугольными импульсами тока//Автоматическая сварка. 1978. -№10.-С. 48-50.

25. Чаюн А.Г., Фортунатова Н.Н., Легостаев В.А., Саедко М.И. Выбор режима аргоно-дуговой сварки на асимметричном разнополярном токе сплава 01420//Автоматическая сварка. 1979. -№1. - С. 74-75.

26. Ищенко А .Я., Покпяцкий А.Г., Яворская М.Р. и др. Влияние асимметрии разнополярного тока прямоугольной формы на параметры швов при аргоно-дуговой сварке сплавов АМгб // Автоматическая сварка. 1990. - №1. - С. 26-28.

27. Kyselica S. High frequency reversing arc switch for plasma arc welding of aluminium//Welding journal. 1987, №17, p. 31-35.

28. Tomsic M., Barhorst S.Keyhole Plasma Arc Welding of Aluminium with Variable Polarity Power//Welding journal. 1984, №2, p. 25-30.

29. Nunes A.C., Bayless E.O., Jones C.S. at all. Variable Polarity Plasma Arc Welding on the Space Shuttle External Tank//Welding journal. -1984, №9, p. 27-35.

30. Craig E. The Plasma Arc Process A Review//Welding journal. -1988, №2, p. 22-23.

31. Илюшенко P.В. Влияние параметров режима сваркипульсирующей дугой в аргоне на пористость соединений сплава 1420// Автоматическая сварка. 1990. - №9. - С. 27-30.

32. Ищенко А.Я., Покляцкий А.Г., Яворская М.Р. Влияние параметров импульсов асимметричного тока на проплавляющую способность дуги при сварке алюминиевых сплавов// Автоматическая сварка. 1990. - №7. - С. 13-16.

33. Дудко Д.А., Корниенко А.Н. Тепловая эффективность процесса сварки плазменной дугой переменного тока // Автоматическая сварка. 1967. - №11. - С. 27-30.

34. Ноиков О.М., Токарев В.О., Казаков В.А., Островский О.Е. Влияние переменного тока и состояния поверхности алюминиевых сплавов на Эффективный КПД при аргонодуговой сварке неплавящимся электродом // Сварочное производство. 1990. - №8. с. 43-44.

35. Рыкалин Н.Н. Расчеты тепловых процессов при сварке. М., Машгиз, 1951, 296 с.

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

37. Иванова О.Н., Рабкин Д.М., Будник В.П. Допустимые значения тока при аргоно-дуговой сварке вольфрамовыми электродами // Автоматическая сварка. 1972. - №11. - С.38-40.

38. Тиходеев Г.М. Энергетические свойства электрической сварочной дуги. М., изд. Академии наук СССР, 1961, 254с.

39. Ищенко А.Я., Покляцкий А.Г., Минакова Р.В., Антонов С.О. Стойкость вольфрамовых электродов при аргонодуговой сварке алюминиевых сплавов переменным током. В сб. Сварка цветных металлов, Киев, "Наукова думка", 1989, с.8 11.

40. Лапин И.Е., Косович В.А., Савинов А.В., Потапов А.Н. Тепловые условия работы неплавящихся электродов при сварке алюминия разнополярными импульсами тока прямоугольной формы //

41. Сварочное производство. 2000. - №10. - С. 3 - 5.

42. Косович В.А., Полупан В.А., Седых B.C. и др. Влияние конструкции и материала неплавящихся электродов для дуговой сварки на их стойкость// Сварочное производство. 1990. - №6. - С. 8-10.

43. Carl R. Weymueller. Aluminium welding an engineering guide // Welding design and fabrication. - 1981, №5, p. 75-82.

44. Goodman I.S., Ehringer H.J., Hackman R.L. New Gas Tungsten -Arc Welding Electrode // Welding journal. 1963, №7, p. 567.

45. Рабкин Д.М.,Воропай H.M., Мишенков B.A. Аргонодуговая сварка алюминиевых сплавов при прямоугольной форме кривой переменного тока // Автоматическая сварка. 1968. - №7. - С.32-33.

46. Ищенко А .Я., Покляцкий А.Г., Яворская М.Р., и др. Влияние асимметрии разнополярного тока прямоугольной формы на параметры швов при аргонодуговой сварке сплава Амгб // Автоматическая сварка. 1990. - №1. - С. 26-28.

47. Рабкин Д.М., Воропай Н.М., Мишенков В.А. Энергетическиехарактеристики процесса сварки на асимметричном разнополярном токе // Автоматическая сварка. 1978. - №4. - С. 5 -10. 1 48. Ищенко А.Я., Довбищенко В.П., Будник B.C., и др.

48. Современные способы дуговой сварки алюминиевых сплавов (Обзор) // Автоматическая сварка. 1994. - №5 - 6. - С. 35 - 37.

49. Косович В.А., Корыстылев Б.А., Полупан В.А. и др.

50. Рациональные конструкции вольфрамовых электродов дляаргонодуговой сварки постоянным током. // Сварочное производство. -1988.-№10.-С. 28-29.

51. Теоретические основы сварки/ Под ред. В.В. Фролова. М.: Высшая школа, 1970. - 592 с.

52. Косович В.А., Полупан В.А., Панин А.В., Яровинский Ю.Л. Особенности работы вольфрамовых электродов полых катодов в аргоне при атмосферном давлении // Сварочное производство. -1986.-№9.-с.14-15

53. Косович В.А., Маторин А.И., Седых B.C., Полупан В.А. Композиционные неплавящиеся электроды для аргонодуговой сварки// Сварочное производство. 1983. - №5. - С. 17-18.

54. Руссо В.Л. Дуговая сварка в инертных газах. П.: Судостроение, 1984. - 120 с.

55. Хорн Ф. Атлас структур сварных соединений. Пер. с нем. М.: Металлургия, 1977. - 288 с.

56. Оботуров В.И. Дуговая сварка в защитных газах М.: Стройиздат, 1989. - 232 с.

57. Источник питания для сварки алюминиевых сплавов прямоугольными импульсами / Л.Н.Быков, Н.М.Воропай,

58. B.А.Мищенков, Л.Л Павлов // Автоматическая сварка. 1972. - № 7.1. C.72-73.

59. Применение генераторов постоянного тока для сварки алюминиевых сплавов разнополярными импульсами/ Л.Н. Быков, Н.М. Воропай, В.А. Мищенков, Л.Л. Павлов//Автоматическая сварка. -1972.-№5.-С.72-73

60. Smilh G.A., Brown V.I. An inverter power source for welding application. HE, 1977. - P. 58 - 61.

61. Бедфорд Б., Хофт P. Теория автономных инверторов. М.: Энергия, 1969.-280 с.

62. Белов Г.А. Высокочастотные тиристорно-транзисторныепреобразователи постоянного напряжения. М.: Энергоатомиздат, 1987.- 117 с.

63. Нежданов И.В. Инверторы на тиристорах. М.: Энергия, 1965.-112 с.

64. Патент №2135336. Устройство для дуговой сварки разнополярными прямоугольными импульсами тока. Лапин И.Е., Косович В.А., Потапов А.Н., Савинов А.В.

65. Лапин И.Е., Косович В.А., Потапов А.Н., Савинов А.В. Инверторная приставка к сварочным выпрямителям// Сварка и пайка в машиностроении и приборостроении: тезисы докладов научно-технической конференции/ Пенза, 1997, с. 22 -24.

66. Силовая электроника / Р.Чаки, И.Герман, И.Ипшиц и др. Пер. с англ. М.: Энергоиздат, 1982. - 384 с.

67. Аванесян Г.Р., Левшин В.П. Интегральные микросхемы ТТЛ, ТТЛШ: Справочник. М.: Машиностроение, 1993. -252 с.

68. Источник питания для дуговой сварки с использованием инверторов / И.В.Пентегов, С.Н.Мещеряк, В.А.Кучеренко и др. // Автоматическая сварка. -1982. № 7. - С.29-35.

69. Лебедев В.К., Заруба И.И., Пентегов И.В. Тенденции развития источников питания для дуговой сварки. "Автоматическая сварка", 1982, №8, с.1 -9.i

70. Оборудование для дуговой сварки. Под ред. Смирнова В.В. -\ Л.: Энергоатомиздат, 1986. 656 с.

71. Закс М.И., Каганский Б.А., Печенин А.А. Трансформаторы для 4 электродуговой сварки. Л.: Энергоатомиздат, 1988. - 136 с.

72. Короткова Г.М. Динамические характеристики дугипеременного тока при сварке алюминиевых сплавов. // » Автоматическая сварка. -1984. -№11.- С.ЗО -32.

73. Финкельнбург В., Меккер Г. Электрические дуги итермическая плазма. М.: Изд. иностр. литер. 1961. - 370 с.

74. Мирдель Г. Электрофизика М.: Мир, 1972. - 608 с.

75. Технология и оборудование сварки плавлением / Под ред. Никифорова Г.Д. М.: Машиностроение. - 1986. - 320с.

76. Косович В.А., Моторин А.И., Седых B.C. Повышение эффективности нагрева металла при аргонодуговой сварке вольфрамовым электродом. // Сварочное производство. 1981. - №3. -С. 29-30.

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

78. Кубланов В.Я., Ерохин А.А. Силовое воздействие дуги на ванну расплавленного металла. // Сварочное производство. 1974. -№5.-С. 11-12.

79. Руссо В.Л., Суздалев И.В., Явно Э.И. Влияние напряжения дуги и геометрия заточки неплавящегося электрода на силовое воздействие дуги. // Сварочное производство. 1977. - №7. - С. 6 - 8.

80. Селяненков В.Н., Степанов В.В., Сайфиев Р.З. Зависимость давления сварочной дуги от параметров вольфрамового электрода. // Сварочное производство. 1980. - №5. - С. 5 - 7.

81. Суздалев И.В., Явно Э.И. Распределение силового воздействия сварочной дуги по поверхности активного пятна в зависимости от длины дуги и формы неплавящегося электрода. // Сварочное производство. 1981. - №11. - С. 11 - 19.

82. Ерохин А.А. Силовое воздействие дуги на расплавленный металл. // Автоматическая сварка. 1979. - № 7. - С.21 -26.

83. Петров А.В. Давление дуги на сварочную ванну в среде защитного газа. // Автоматическая сварка. 1955. - № 4. - С.84 -89.

84. Ерохин А.А., Букаров В.А., Ищенко Ю.С. Влияние геометрии вольфрамового катода на некоторые характеристики сварочной дуги и проплавление металла// Сварочное производство. 1971. - №12. -С. 17-19.

85. Косович В.А., Полупан В.А., Седых B.C. и др. Технологические характеристи сильноточной дуги с полым катодом в аргоне. // Сварочное производство. 1992. - №6. - С. 34 - 35.

86. Оботуров В.И., Толкачев Ю.И. Некоторые особенности образования и разрушения окисных плен при аргонодуговой сварке алюминиевых сплавов // Сварочное производство. 1973. - №11. - С. 22-24.

87. Зельдович Я.Б., Мышкис А.Д. Элементы прикладной математики. М.: Наука, 1972. - 592 с.

88. Судник В.А., Ерофеев В.А. методы исследования сварочных процессов. Тула.: изд. ТПИ, 1980. - 100 с.

89. Полупан В.А. Разработка и исследование неплавящихся электродов для сварки в аргоне на токах до 1000 А: Дисс. канд. техн. наук. Волгоград, 1988.

90. ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР. Руководство по аргонодуговой сварке соединений элементов алюминиевых строительных конструкций. М., 1984. -130 с.

91. Савинов А.В. Повышение эффективности работы неплавящихся электродов при сварке алюминия и его сплавов дугой переменного тока прямоугольной формы: Дисс. канд. техн. наук. -Волгоград, 2000.

92. Покляцкий А.Г., Ищенко А.Я., Гринюк А.А. и др. Аргонодуговая сварка алюминиевых сплавов неплавящимся электродом с колебаниями дуги //Автоматическая сварка. 2002. - №2. - С. 18-22.