автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Разработка технологии оборудования для очистки сварочной проволоки в электролите

На правах рукописи УДК 621.791.042.2

СМОРОДИН НИКОЛАЙ АНДРЕЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ОЧИСТКИ СВАРОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ В ЭЛЕКТРОЛИТЕ

Специальность 05.03.06 - "Технология и машины сварочного производства"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации fia соискание ученой степени кандидата технических наук

Липецк -1998

Работа выполнена на кафедре сварочного производства Липецкого государственного технического университета

х х.иу inbijri К1СЛЬ. ДОКТОр ТСлК*ГЧСС»С*1Х rîclj'ix,

профессор Деев Г.Ф.

Научный консультант: кандидат технических наук,

доцент Лебедев C.B.

Официальные оппоненты

Ведущая организация

доктор технических наук, профессор Зубков Н.С. кандидат технических наук, доцент Биржев В.А.

ОАО Липецкий опытно- экспериментальный завод «Гидромаш»

Защита состоится «3» июля 1998 г. в 10. 00 часов в ауд. К601 на заседании диссертационного совета Д.064.22.01 в ЛГТУ по адресу: 398055, г. Липецк, ул. Московская 30

Ваш отзыв, в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря совета. С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке университета.

Автореферат разослан « ^ » ^ &_1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент / В.В. Карих

____________________________Общая характеристика работы---------------------

Актуальность работы Широкое применение сварочных процес-

СОо о риЗЛИЧпЫХ ОТриСллХ про:« оГшЛСЬ П С С/1Л с/и^^ли-иЛгТоиСА И ПОБэ!"

шенные требования к качеству сварных соединений, поскольку этим во многом определяется работоспособность и надежность всей конструкции в целом. Качество сварных соединений зависит от многих причин - правильности выбора режимов сварки, надежности защиты расплавленного металла, наличия дефектов в сварном шве и околошовной зоне к т.д. Существенное влияние на качество сварного соединения оказывает чистота поверхности применяемой сварочной проволоки. Наличие на проволоке ржавчины, окалины, масляных и других загрязнений может привести к образованию дефектов (пор, трещин, неметаллических включений) в металле шва, нарушению стабильности процесса сварки из-за изменений условий токоподвода к электроду и т.д. Поэтому для получения качественного сварного соединения с поверхности сварочной проволоки перед сваркой должны быть удалены все загрязнения.

Для этого прмменлют различные способы очистки: механические. хи.ммчгс'ше, ультразвуковые и т.д. Однако эти способы имеют определенные недостатки. Так, механической очисткой хорошо удаляются твердые включения и плохо масляные, химической очисткой можно удалять различные включения, но для этого необходимо применять различные составы реагентов.

Между тем известно, что очистить поверхность металла от различных загрязнений можно обработав его в электролите. Однако применительно к очистке сварочной проволок:! процесс этот изучен мало и к тому же нет специализированного оборудования, предназначенного для данного процесса.

Поэтому исследование процесса очистки сварочной проволоки в электролите и разработка технологии и оборудования для него являются актуальной задачей.

Цель работы Повышение качества сварных соединений в результате использования сварочной проволоки, прошедшей очистку в электролите.

Основные задачи работы - исследовать особенности очистки сварочной проволоки в электролите и влияние технологических параметров на этот процесс;

- разработать методики определения состава газов и их давления в прикатодной области;

- исследовать наводороживание сварочной проволоки при ее очистке в электролите и влияние технологических параметров на процесс наводороживания проволоки;

- итчдшть влияние навоттороживания сварочной пппнпппки и процессе электролитной очистки на механические свойства металла проволоки и качество сварного соединения;

- разработать технологию и оборудование для очистки сварочной проволоки в электролите, обеспечивающих эколошчкость процесса.

Научная новизна Исследованы особенности процесса очистки сварочной проволоки в электролите и определены основные характеристики, влияющие на стабильность протекания процесса и качество очистки поверхности проволоки

Разработаны методики для определения состава и давления газов в прикатодной области и установлено, что прикатодная область состоит преимущественно из водорода, а также может содержать до 20 % водяного пара. Эти компоненты, будучи в ионизированном состоянии вследствие высокой температуры в прикатодной области, обеспечивают защиту поверхности катода от окисления. Давления газов в прикатодной области достаточно для эффективной защиты катода от атмосферного воздуха

Установлено, что в процессе очистки проволоки в электролите происходит наводороживание металла проволоки, что практически не влияет на ее прочностные свойства, но снижает пластичность особенно заметно при очистке проволоки малого диаметра.

Установлены закономерности выделения водорода из проволоки прошедшей очистку в электролите и показано, что применение такой проволоки при сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей не приводит к охрупчиванию металла шва.

Практическая ценность работы На основании проведенных исследований получены аналитические выражения для расчета параметров режима процесса очистки проволоки в электролите.

Спроектировано, изготовлено и внедрено в производство оборудование для очистки сварочной проволоки в электролите, которое отличается простотой, надежностью и универсальностью.

Разработаны специализированные источники питания, позволяющие реализовать с оптимальной эффективностью возможности технологии очистки проволоки в электролите.

Показана экологическая безопасность процесса очистки сварочной проволоки в электролите.

Апробация работы Основные положения диссертационной

-----работы докладывались и обсуждались на конференции «Пути раз---------------

вития сварочных технологий на предприятиях г. Москвы», 1997 г., г. Москва; на конференции «Восстановление и уирочньлис деталей - современный и эффективный способ повышения надежности ма-iiiiiii)/, 1997 г., г. ь-пшЪрпрнтши «Со-

временные технологии в машиностроении, 1998 г., г. Пенза; на научно-технической конференции «Повышение эффективности металлургического производства», 1998 г. г. Липецк; на научном семинаре кафедры сварки Липецкий государственный технический университет, г. Липецк.

Публикации По результатам диссертации опубликовано 6 работ.

Объем и структура диссертации Диссертационная работа состоит из введения, чеггырех глав, заключения и приложения. Общий объем работы составляет 127 страниц машинописного текста, включая 31 рисунок и 6 таблиц. Список литературы содержит 103 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассмотрены методы, применяемые для удаления загрязнений с поверхности сварочной проволоки. Отмечено, что чаще всего для этой цели используются механические, химические и электрохимические способы очистки проволоки. Из особенностей процессов, применяемых для очистки сварочной проволоки следует, что механические методы очистки целесообразно использовать для удаления твердых загрязнений. Химические и электрохимические способы очистки позволяют удалять как оксидные загрязнения, так и жировые пленки. Однако при этом необходимо использовать различные растворы, что усложняет процесс очистки и делает его достаточно дорогим и к тому же экологически вредным. Процесс ультразвуковой очистки требует сложного и дорогостоящего оборудования. Этих недостатков лишен способ очистки металла в электролите.Анализ исследований посвященных изучению электролитных процессов свидетельствует о том, что его стабильность выше, когда очищаемый металл является катодом. Поэтому все дальнейшие исследования посвящены изучению катодного процесса.

б

Рассмотрение обобщенной вольтамперной характеристики процесса в электролитной ванне свидетельствует о том, что интенсивная очистка поверхности катода от различных загрязнений идет в интервале напряжений ид 50 до 160 13. При ото:.: механизм очистки связан с кавитационными, электроэрозионными и восстановитель-итт процесс?Оппепепйнную роль в удалении загрязнений играет и высокий градиент электрического потенциала в прикатодной области, достигающий 104 В/см. Температура катода на этой стадии не превышает 100...200 °С. Все исследователи процесса электролитного нагрева отмечают его безокислительный характер и существование вокруг катода-детали газовой оболочки.Теоретически газовый слой должен состоять только из водорода.

Таким образом, вблизи катода должно происходить выделение водорода, который может перейти в металл, очищаемый от поверхностных загрязнений. Однако известно, что наличие водорода в металле способствует образованию в нем дефектов и изменяет механические свойства металла. Прежде всего повышение концентрации водорода в металле может привести к появлению пористости в металле шва, а также способствовать охрупчиванию металла.

Между тем, нет данных о наводороживании металла в процессе его очистки в электролите и влиянии роста концентрации водорода в сварочной проволоки на свойства проволоки и металла шва, сваренного этой проволокой.

К тому же, в настоящее время не разработано оборудование для очистки сварочной проволоки в электролите, которое обеспечивало бы стабильность процесса и высокое качество очистки поверхности проволоки.

На основании проведенного анализа поставлена цель работы и сформулированы задачи исследований.

Вторая глава посвящена исследованию особенностей очистки металла в электролите. Процесс очистки сварочной проволоки в электролите зависит от многих факторов. Это величина напряжения и ток, геометрические размеры камеры очистки, время очистки, состав, температура электролита и т.д. Поэтому первоначально важно правильно выбрать электролит.

При обработке металлов в электролите последний выполняет несколько функций. Электролит является средой, в которой происходят химические процессы и в которой содержатся ионы, необходимые для протекания электрохимических процессов. Поток электролита выносит из рабочей зоны частицы окалины, масла и други?

загрязнений, удаленных с поверхности детали, а также охлаждает поверхности- детали;—Вышеперечисленным-требованиям-должны -удовлетворять и электролиты промышленных, установок, кроме того, они должны ибсСисчкьйть БОЗтОжисстх» стабилизации процесса е течение длительного времени.

R ь-пнрчнпм счете лля исследований и в качестве рабочего электролита для промышленных установок выбрана кальцинированная сода Na2CCb, как вещество наиболее доступное и имеющееся на любом промышленном предприятии.

Явления очистки поверхности катода от различного рода загрязнений в процессе его обработки в электролите езязаны, как уже отмечалось, с электроэрозионными, ионизационными, кавитацион-ными и восстановительными процессами в прикатодной области.

В связи с этим эксперименты по определению качества очистки поверхности катода проводились на режимах, соответствующих области вольтамперной характеристики на границе перехода III стадии в IV. Опыты осуществлялись таким образом, чтобы температура образца не превышала 100 °С.

В качестве электролита во всех случаях использовался водный раствор Ка2СОз концентрацией 12 % (массовых).

Результаты опытов по очистке поверхности стали 20 приведены на рис. 1.

Как видно из графика, термоэлектродвижущая сила (ТЭДС) поверхности образца из стали после 10 секунд обработки в электролите практически равна ТЭДС чистой поверхности (свежезачищен-ный механическим способом образец).

Результаты по очистке поверхности сталей других марок (Ст.З, стали 45, инструментальных сталей Р6М5, Р18) по характеру аналогичны приведенным и отличаются базовым уровнем ТЭДС для каждого случая.

Исследования влияния технологических параметров на качество очистки проволоки проводили на экспериментальной установке, элементы конструкции которой впоследствии легли в основу промышленного оборудования. Установлено (рис. 2), что рост величины напряжения ведет к повышению качества очистки или сокращению времени обработки. Объяснение полученных закономерностей вытекает из анализа вольтамперной характеристики процесса и изложенных выше соображений о состоянии прикатодной области.

тэдс, тЬ

к,г-1.«

0,90,70,6-

Т

л

Рис. 1. ТЭДС поверхности образцов после различной обработки:

а - металл в исходном состоянии (складское хранение), б - очистка в электролите 3 с, в - очистка в электролите 5 с, г - очистка в электролите 10 с, д - поверхность сразу после обработки резцом.

Зависимость качества очистки от давления электролита в камере иллюстрируется рис. 3.

Рис.2. Зависимость качества очистки проволоки от напряжения и времени обработки (Электролш,-№2С03;^1=12%;Т^=25сС)

100 90 * 80

У 60

з1

о »

л

% 40

? 30

о

а

20 10

5 10 15 20 25 кПа

Рис.3. Зависимость качества очистки от давления электролита в рабочей камере (Электролит - №гСОз; Сэл 12 %; Т:и=25 С)

Аналитические выражения для расчета некоторых параметров процесса очистки в электролите сведены в таблицу 1.

Тайчила 1

Аналитические выражения для расчета некоторых параметров процесса иишшп ь ¿лскгрол;ггс

№ Обо-

Ри- значе- Аналитическое выражение Достоверность

сунка ние аппроксимации

кривой

2 У! VI = -0,2399х2 + 6,8131х + 7,0972 0,9924

У2 Уг = -0,4696х2+ 11,767х +0,7596 0,9935

Уз Уз = -0,73х2 + 15,74х + 3,2202 0,9729

У4 У4 = -0,5382х2 + 11,401х + 37,463 0,9855

У5 У5 = -1,7704х2 + 21,286х +32,945 0,9963

3 У1 У1 = -0,4х2 + 8,8х + 25 0,9667

У2 У2 = -0,2857х2 + 5,9714х + 58 0,9935

Уз Уз = -0,0964х2 + 1,575х + 86,5 0,9686

Довольно пологий максимум на кривых с одной стороны ограничен малыми значениями давления, при которых образующаяся вокруг проволоки прикатодная область (пузырьковый парогазовый слой) не встречает сопротивления со стороны жидкости (электролита) и, расширяясь, увеличивает электрическое сопротивление системы "камера-анод - электролит - проволока-катод", срывая процесс.

С другой стороны, при относительно больших давлениях электролита существование нормальной прикатодной области в несвободных условиях также затруднено.

Отбор проб газа из прикатодной области производился с ис пользованием двух типов катодов (катода с отверстиями, диаметрол 0,1 ...0,2 мм и катода с воронкой). При определении содержания во дяного пара в прикатодной области в схему отбора проб дополни тельно включался медный холодильник конденсационного типа.

Режимы отбора соответствовали малым и средним скоростям нагрева: U = 120... 150 В, См = 8%, Тэл = 25 °С, соотношение площадей анода и катода 10...50, расстояние между анодом и катодом 50...100 мм.

Анализ полученных проб проводился на хроматографе ЛХМ-8Д. газ-носитель - гелий.

Результаты хромаго графического анализа для каждого из них показали, что прикатодная область состоит преимущественно из водорода. Средние значения^дёржания водорода с учетом точности------------

прибора сиышииш.

95 ± 5% - для катода с "воронкой";

9] ДЛ" п ¿"гпэрпгтнями

В некоторых случаях в отдельных пробах обнаружены азот (до 1,5 ± 0,5%) и углекислый газ, образующийся в результате разложения соды (до 4 ± 0,5%).

Содержание водяного пара в самом неблагоприятном случае [Н20] = 15 ± 5%.

Таким образом, прикатодная область состоит в основном из водорода, содержание водяного пара в ней и других газов не превышает 20%.

Исследование давления газов в слое, окружающем катод связано с выяснением надежности защиты детали при нагреве и решением вопроса о подсосе в слой воздуха из окружающей атмосферы.

Эксперименты показали, что относительно матая величина избыточного давление и пржатодной области, вероятно, является все же достаточной для защиты поверхности катода от контакта с атмосферным воздухом.

Третья глава посвящена изучению наводороживания проволоки в процессе очистки в электролите. Как было отмечено, при очистке проволоки в электролите вблизи ее поверхности образуется парогазовый слой, состоящий в основном из водорода. Поэтому вполне возможен переход водорода из парогазовой области в металл. Повышенное содержание водорода в сварном шве в некоторых случаях может привести к негативным последствиям, таким, как снижение прочности соединения, образование дефектов в шве и т.д. Поэтому важно знать, как влияет процесс электролитной обработки на наводороживание обрабатываемого изделия и динамику выхода водорода из него. Известно, что в ферритных и ферритно-перлит-ных сталях остаточный водород можно не определять, так как его количество невелико по сравнению с диффузионно-подвижным и именно последний является основной причиной увеличения склонности металла к хрупкому и замедленному разрушению. Исследования наводороживания сварочной проволоки при очистке в электролите и динамики выхода диффузионно-подвижного водорода из нее проводились в соответствии с установленными требованиями с использованием эвдиометров. Отрезки прошедшей очистку проволо-

ки, разрезанные на относительно равные по длине части, помещались в подготовленные эвдиометры, которые закрывались резиновыми пробками с отверстиями и в перевернутом положении закреплялись в штативе установки.

Исследовались проволоки трех марок: Св-08Г2С, 20Х6ВНМФ и 20ХГСЛ диаметром4,4 и 3 сплтдетственно.

Замеры количества выделившегося водорода производились через 24 и 48 часов . Время выдержки от окончания очистки до погружения в прибор варьировалось от 1 минуты до 12 часов с соответствующим шагом, более мелким в минутной области.

Эксперименты показали, что факт наводороживания проволоки действительно имеет место, количество выделившегося газа относительно невелико (0,6...0,8 см3/100г) и примерно одинаково для трех марок исследованных проволок.

Динамика выхода водорода характерна для большинства случаев дегазации металлов при комнатных температурах: интенсивность выделения водорода с течением времени замедляется и по прошествии определенного периода становится несущественно минимальной. В нашем случае границей этого периода можно уверенно считать время, не превышающее 48 часов Из изложенного выше видно, что использование в производстве проволоки, выдержанной после очистки сутки-двое, не должно привести к появлению дополнительного источника водорода в швах.

Известно, что наличие водорода в металле может существенно изменить его механические свойства, в частности, снизить пластичность. Для сварочной проволоки это имеет значение, поскольку изменение ее пластических свойств может затруднить подачу электродной проволоки, особенно при полуавтоматической сварке. К тому же применение при сварке и наплавке проволоки, прошедшей очистку в электролите, может привести к повышению содержания водорода в металле шва, а значит изменить его свойства. Поэтому важно изучить эти вопросы.

Исследования по изучению влияния наводороживания сварочной проволоки при очистке в электролите на ее механические свойства проводили следующим образом. Образцы из проволоки марки Св - 08Г2С диаметром 3,0, 1,6, 1,2 мм подвергали очистке в электролите, для чего использовалась лабораторная установка, расположенная вблизи разрывной машины Р - 20, на которой проводили испытания на одноосное растяжение. Это было связано с тем, что при таких исследованиях необходимо до минимума сократить время

(I) между окончанием очистки и началом механических испытаний, _ поскольку со временем содержание водорода в металле сварочной проволоки снижается. Во всех эксперйментйГ^ёлйчина"Гбыла^не

(ллплй 1 *1ШП'ТГ г

В качестве электролита использовался 10% водный раствор кальцинированной соды ЫагСОз, соотношение площадей анода и катода более 50, температура электролита 20...30 "С.

Результаты механических испытаний показали, что прочностные свойства металла проволоки практически не изменяются в результате ее очистки в электролите. Пластичность же проволоки, которая оценивалась по величине поперечного сужения у, снижается, что указывает на повышение содержания водорода в проволоке. Особенно это заметно для проволоки небольшого диаметра. Применение такой проволоки для сварки может повлиять на свойства сварного шва, в частности, увеличить его склонность к образованию холодных трещин.

Для оценки склонности к холодным трещинам металла шва, наплавленного проволокой, прошедшей очистку в электролите, использовали валиковую пробу МВТУ. При этом на платины из сталей Ст.З и 30ХГСА, которые имели размеры 6x90x120 мм, наплавляли в аргоне валик, используя проволоку Св - 08Г2С диаметром 3,0 мм. Образцы, вырезанные поперек валика, испытывали на статический и ударный изгиб.

Испытание образцов на замедленное разрушение показало, что при напряжении 250 МПа в образцах с валиком на стали Ст.З трещины не возникали при выдержке образцов в течение 72 часов.

При тех же условиях испытаний трещины возникли в одном образце с валиком на стали ЗОХГСА. Изучение излома, которое было выполнено фрактографическим методом, показало, что причиной разрушения стало наличие в металле шва неметаллических включений. При этом определенную роль мог сыграть и водород, который имеет склонность скапливаться вблизи неметаллических включений.

Это подтверждается и металлографическими исследованиями. Вблизи включений присутствуют поры, в которые будет переходить водород, что приведет к росту давления газов в порах, а это способствует разрушению металла.

Испытания на ударный изгиб проводили на маятниковом копре, при этом были использованы призматические образцы с и - и V - образными надрезами. Исследования строения поверхности из-

ломов проводили после испытания на удар стандартных образцов, вырезанных из сварного шва, сваренного на стали Ст.З и ЗОХГСА проволокой Св - 08Г2С, прошедшей очистку в электролите . При лш ь качество защитной срсд^т непслхлссал:: инертный газ - аргон, что исключало окисление металла сварочной ванны, а значит не штиягто на содержание водооода в металле шва.

Разрушение образцов при температуре испытания +20 иС независимо от формы надреза происходит путем зарождения, роста и слияния микропор. Поверхность разрушения в центральной части образцов имеет типичное чашечное (ямочное) строение. Для количественной оценки поверхности излома с чашечным рельефом можно использовать значение средней площади Б, занимаемой одной ямкой, или диаметр ямки.

Оценка средней площади ямки проведена по методике, предложенной Джеффрисом и обычно применяемой при подсчете среднего количества плоских зерен на некоторой выделенной площади. Для получения надежного значения средней величины ямки на поверхности излома производили не менее 5.. .7 замеров.

Анализ полученных данных (табл.2) показывает, что нанесение и -образного надреза приводит к увеличению числа крупных ямок по сравнению с V - образным надрезом. Это можно объяснить более высокой скоростью деформации металла в зоне разрушения при нанесении концентратора в виде V - образного надреза.

Таблица 2

Значение средней площади (мкм2), занимаемой ямкой в центральной части излома образцов после испытания на ударный изгиб

Форма надреза Сварной шов Зона термического влияния Основной металл

Сталь Ст.З ЗОХГСА

V - образный 27,03 25,14 28,16 32,18

и - образный 29,21 28,34 29,87 34,74

При больших увеличениях на стенках ямок отчетливо выявляется волнистость, что свидетельствует о пластичности металла.

Таким образом, использование при сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей сварочных проволок после очистки в

электролите не приводит к охрупчиванию металла сварного соединения: ----------------------------------------

В четвертой главе рассмотрены вопросы разработки оборудование И ЭК0ЛСГ1"1еС1СНе проблемы пплцргг.я лииг.ткм тяппчнлй проволоки. Особенности очистки сварочной проволоки, связанные с протягиванием ее через рабочий узел, накладывают определенный отпечаток на ведение технологического процесса и конструкцию установки. Существующий опыт и исследования привели к созданию промышленной установки рабочий узел которой представляет собой цилиндрическую конструкцию, состоящую из двух электрически не связанных друг с другом элементов: рабочей камеры и "холодильника". Положительный полюс источника питания подключается только на первую камеру. Для удобства заправки проволоки в верхней части камер вырезаны прямоугольные окна, которые закрываются крышками или поворотными кольцами.

Для небольших предприятий и производств, использующих полуавтоматическую сварку эпизодически или с перерывами в технологическом цикле разработано устройство электролитной очистки сварочной проволоки, встраиваемое непосредственно в полуавтомат без ограничения его типа и модели и с минимальной его переделкой.

Устройство состоит из узла очистки, расположенного между подающим механизмом и конструкцией для разматывания бухты проволоки, и специализированного источника питания с пультом управления.

Основные технические характеристики устройства:

Напряжение питания, В 380

Рабочее напряжение на камере, В 80-200 Максимальный рабочий ток, А 100

Скорость протяжки, м/ч до 500

ПВ, % (различные конструкции 50-100

Масса, кг узлов устройства) 40-80

Специфика технологии очистки проволоки, в том числе сварочной, в электролите предъявляет определенные требования к параметрам соответствующих источников питания.

Исследования показали, что ведение процесса очистки проволоки на постоянном токе с большими пульсациями напряжения

(20...30%) незначительно снижает его производительность, и это может быть компенсировано соответствующим увеличением рабочего напряжения. Переход с трехфазной двухполупериодной схемы выпрямления на однополупериодную при одном и том же шии-мальном для данного типа проволоки рабочем напряжении не при— ----- * - » *"*" Т1"ЛТТ<-»/Т"Г>0 />ТТ ТЖЛ»Т*Т/*ТЖ

сидп 1 IV у V

Поскольку очистка в электролите ведется на нисходящей части вольтамперной характеристики, отличающейся снижением тока с ростом приложенного к рабочей ванне напряжения, источник питания может быть менее мощным, чем используемые для проведения других операций в электролите.

Источник питания должен иметь естественное или принудительное охлаждение силового блока, снабжен необходимой защитой, приборами контроля и управления. При изготовлении конкретных установок он легко встраивается в общий электрический шкаф ' или компонуется в виде отдельного элемента.

Технические характеристики источника питания

Регулируемое напряжение, В.................... 100-250

Максимальный рабочий ток, А................. до 300

Режим работы (ПВ),%................................... 100

Габаритные размеры, мм...........................600x500x180

Масса, кг....................................................... около 50

Внешние статические вольтамперные характеристики источника должны быть жесткими.

Внедрение в практику любых современных технологий оправдано лишь тогда, когда они либо не оказывают отрицательного влияния на окружающую среду, либо когда это воздействие может быть сведено к минимуму.

Проходящий через содовый электролит постоянный ток вызывает на электродах выделение газообразных водорода и кислорода. На аноде (корпус камеры): 2Н20 - 4е = 02Т + 4Н\ на катоде (проволока): 2Н20 + 2е = Н2Т + 20Н".

Фактически происходит электролиз воды, продукты которого окружающей среде безопасны. Данные рентгенофазного анализа показали, что основным составляющим неорганических загрязнений являются Ре(ОН)2 и у-Ре20з Н20. При спектральном анализе обнаружены примеси соединений 81, Са и других элементов. После прокаливания на воздухе при температуре 1000 °С в составе загрязнений

были обнаружены 8Ю2 (а-тридимит), оксиды РеО, Ре203, Рез04, 4СаО ЗРегОзТезОд. Оксиды и гидроксиды металлов остаются в баке-питателе и в воздух не попадают. Они загрязняют электролит, которой пгс^глгетс?! пылью, песком, пппттл/ктями отмывки от за-масливателей.

Твердый осадок по причине небольшого объема вряд ли имеет

смысл перерабатывать, он подлежит захоронению в любых промышленных отвалах или на свалках, т. к. не токсичен и не содержит биологически активных веществ.

Таким образом, процесс очистки в содовом электролите сварочной проволоки является малоотходным при правильной организации его влияние на окружающую среду и обслуживающий персонал минимально, что открывает хорошие перспективы для его промышленного использования.

Общие выводы

1. Установлены закономерности и получены аналитические выражения для расчета параметров режима процесса очистки сварочной проволоки в электролите.

2. Разработаны методики для определения состава и давления газов в прикатодной области и установлено, что состав газа состоит в основном из водорода, атакже может содержать до 2 % азота и 20 % водяного пара. Величина давления газа в прикатодной области достаточна для эффективной защиты проволоки от атмосферного воздуха.

3. Установлены закономерности изменения содержания водорода в металле сварочной проволоки при ее очистке в электролите и получены аналитические зависимости, описывающие процесс выделения водорода из проволоки различного химического состава.

4. Наводороживание сварочной проволоки в процессе ее очистки в электролите практически не влияет на предел прочности металла проволоки, но снижает ее пластичность, что особенно заметно при очистке проволоки малого диаметра.

5. Применение для сварки проволоки прошедшей очистку в электролите не приводит к охрупчиванию металла шва при сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей, что подтверждают фрактографические исследования. Увеличению склонности металла шва к разрушению за счет роста концентрации водо-

рода в металле способствует наличие в металле неметаллических включений.

6. На основании результатов проведенных исследований спроектировано, язгстс2лс::с внедрено 2 производство оборудование для очистки сварочной проволоки в электролите, которое отличается надежностью, простотой и универсальностью.

7. Установлена экологическая безопасность процесса очистки сварочной проволоки в электролите.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Деев Г.Ф., Лебедев C.B., Смородин H.A. Наводороживание сварочной проволоки в процессе ее очистки в электролите / Сб. научных трудов ЛГТУ - ЛЭГИ. - Липецк. - 1997. - С. 57-60

2. Деев Г.Ф., Лебедев C.B., Смородин H.A. Совершенствование установки для очистки сварочной проволоки в электролите / Восстановление и упрочнение деталей - современный и эффективный способ повышения надежности машин. - Москва. -1997. - С. 109-110

3. Деев Г.Ф., Лебедев C.B., Смородин H.A. Особенности очистки сварочной проволоки в электролите / Пути развития сварочных технологий на предприятиях г. Москвы. - Москва -1997. - С. 43

4. Деев Г.Ф., Лебедев C.B., Смородин H.A. К вопросу определения диффузионно-подвижного водорода в сварочной проволоке, очищенной в электролите / Современные технологии в машиностроении.-Пенза. - 1998 .-С. 157-158

5. Клевцов П.Н., Полудницын A.A., Федюнин В.В., Лебедев C.B., Смородин H.A. Влияние процессов очистки сварочной проволоки в электролите на ее свойства / Повышение эффективности металлургического производства. - Липецк. - 1998. - С. 42-43

6. Овчинников Ю.М., Деев Г.Ф., Лебедев C.B., Смородин H.A. Экологическая оценка процесса очистки сварочной проволоки в электролите / Автоматическая сварка. - 1998. - №4. - С. 52-53