автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Разработка теплофизических основ и оборудования для дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом

На правах рукописи

БУШМА Владимир Олегович

РАЗРАБОТКА ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ОСНОВ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ НЕПОДВИЖНЫМ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ

Специальность 05.03.06 - Технологии и машины сварочного

производства

Автореферат на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2006 г.

Работа выполнена в Московском энергетическом институте (техническом университете)

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

доктор технических наук, профессор

доктор технических наук, профессор

ЯМПОЛЬСКИИ Виктор Модестович АНТОНОВ Алексей Алексеевич ГЕЙКИН

Валерий Александрович

Ведущее предприятие: АО НПО «ЦНИИТМАШ», г. Москва

Защита диссертации состоится "26" сентября 2006 года в ауд. 504 в 15 часов на заседании Совета Д 212.200.10 при Российском Государственном университете нефти и газа им. И.М. Губкина по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский проспект, д.65

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Ваши отзывы на автореферат в 1-ом экземпляре, заверенном печатью организации, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря специализированного Совета.

Автореферат разослан 200бг

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Развитие машиностроения в направлении снижения металлоемкости агрегатов, повышения мощности установок и перехода к более высоким температурам и давлениям рабочих процессов привело к необходимости использовать для этих целей сварные конструкции из различных сталей и сплавов. В современном промышленном производстве сварка занимает место ведущего технологического процесса, определяющего эффективность многих существующих отраслей.

Нужды промышленного производства требуют постоянного совершенствования технологии сварки деталей различных толщин из различных материалов, в связи с чем постоянно расширяется набор применяемых видов и способов сварки. При этом одним из перспективных направлений развития сварочного производства в России и за рубежом является разработка новых ресурсосберегающих и энергосберегающих технологий.

Существующий уровень развития сварки плавлением позволяет решать широкий круг задач, стоящих перед инженерами и учеными, работающими в этой области. Тем не менее, в сфере производства остаются проблемными направления, к числу которых относятся: выполнение сварных соединений при отсутствии рабочего пространства для размещения сварочного оборудования, сварка в труднодоступных и замкнутых местах, сварка в помещениях с наличием взрывоопасных или вредных для здоровья обслуживающего персонала сред, сварка, выполняемая рабочим с невысокой квалификацией. В таких условиях особое значение для сварочного производства придается вопросам комплексной механизации и автоматизации, и особую актуальность приобретает процесс дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом, изучению которого посвящена данная работа.

Дуговая сварка неподвижным плавящимся электродом (ДС НПЭ) - новый способ сварки плавлением, предложенный в МЭИ группой исследователей во главе с профессором И.В. Зуевым. В широко известном процессе дуговой сварки при выполнении определенных условий возникает явление самоорганизации, заключающееся в самостоятельном упорядоченном движении электрической дуги в плавильном пространстве. Это имеет место при сварке мощной электрической дутой в узкой щелевой разделке.

Самоорганизующийся процесс движения дуги возникает в открытой неравновесной системе "концентрированный источник энергии — изделие" и имеет нелинейный, автоколебательный характер. Управление процессом сварки легко осуществить дистанционно, что позволяет получать сварные соединения в местах с радиационным загрязнением, минимизировав время пребывания обслуживающего персонала в опасной зоне. Использование в произ-

з

водстве самоорганизующейся технологии дуговой сварки открывает реальные перспективы снижения энергозатрат, уменьшения расхода конструкционных материалов, экономии рабочего времени, увеличения возможностей процесса сварки плавлением и, в конечном счете, повышения качества сварных соединений.

Научные исследования по теме диссертационной работы проводились непрерывно с 1986 года в соответствии с государственной научно-технической программой, научно-технической программой "Сварочные процессы" и в рамках двух грантов Минобразования России по фундаментальным исследованиям в области технических наук по направлению "Новые безотходные энергосберегающие технологии производства" (1999-2000гг. и 20022004гг.).

Цель работы. Создание теплофизических основ и разработка оборудования для способа дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом.

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

- исследовать специфику дугового разряда в узком пространстве, ограниченном поверхностью оплавления торца пластинчатого электрода и распределенной сварочной ванной;

- создать модель, описывающую физические процессы нагрева и плавления, протекающие в пластинчатом электроде при сварке и наплавке;

- используя теплофизическую модель, разработать методику, определяющую конструкцию пластинчатого электрода при сварке;

- создать математическую модель процесса, описывающую поведение электрической дуги, помещенной в узкую щелевую разделку;

- экспериментально исследовать физические взаимодействия в электрогидродинамической системе источник - дуга - ванна при ДС НПЭ;

- определить характеристики источника питания, обеспечивающие устойчивость процесса сварки;

- оценить технологические возможности и разработать рекомендации при выборе параметров дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом.

Методы исследования. При выполнении теоретической части работы использовались методы математической физики, вариационное исчисление, качественный анализ, методы теории подобия и численные методы для решения уравнений и систем уравнений электромагнетизма, теплопроводности, магнитной газодинамики. При получении численных решений использовались известные математические пакеты программ MathCAD, MatLAB, Maple, Mathematica, FemLAB.

При экспериментальных исследованиях применялись методы физического моделирования, скоростная киносъемка с синхронной магнитной записью режимов процесса сварки, измерение магнитного поля магнитометром ИПМ-101, методы математического планирования и статистической обработки результатов эксперимента. Механические испытания на растяжение сварных об-

разцов проводились на разрывной машине ИМ-12А, для неразрушающего контроля использовался малогабаритный прибор для экспресс-испытаний материалов ПИМ-ДВ1, при исследовании микроструктуры применялся микроскоп НУ-2Е.

Научная новизна работы. Научная новизна работы связана с выявлением специфики поведения мощного электрического разряда в щелевой разделке, а также раскрытием закономерностей, характеризующих физические процессы, происходящие при сварке в пластинчатом электроде, дуговом столбе и основном металле.

1. Показано, что при сварке протекание тока по пластинчатому электроду и наличие узкого стока тока при горении дуги в щелевой разделке приводит к появлению двух источников теплового нагрева электрода. Подогрев пластинчатого электрода протекающим током изменяет режим плавления электрода, при этом изменяются условия массопереноса и формирования сварного соединения. Тепловой нагрев электрода вблизи узкого стока тока находится в области возмущений температурного поля активного пятна дуги, что повышает скорость и термический КПД дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом. При этом коэффициент наплавки для одной и той же мощности дуги превышает коэффициент наплавки автоматической сварки под флюсом в 2,5...5 раз.

2. Установлено, что при симметричной сборке изделия под сварку асимметричное поперечное магнитное поле в пространстве дугового столба создается только током пластинчатого электрода, а сила, действующая на электрическую дугу со стороны такого поля, всегда направлена к центру плавильного пространства, где поперечное магнитное поле минимально.

3. Показано, что при сварке самоорганизующееся, периодическое движение электрической дуги в плавильном пространстве можно рассматривать, как результат взаимодействия трех массовых объемных сил: магнитной, электромагнитного сопротивления и газодинамической. При наличии асимметричного поперечного магнитного поля и турбулентного течения потоков газа и паров металла квазистационарный период и скорость движения электрической дуги самоустанавливаются и определяются балансом действующих сил. Циклическое движение электрической дуги в плавильном пространстве обеспечивает близкое к равномерному распределение энергии дуги по толщине свариваемого изделия и позволяет при одной и той же мощности дуги увеличить толщину свариваемого изделия в 2...3 раза по сравнению со сваркой лежачим электродом.

4. Установлено, что циклическое движение электрической дуги в плавильном пространстве приводит к периодическим изменениям ее длины и положения рабочей точки на вольт-амперной характеристике источника. При этом периодически изменяется скорость плавления пластинчатого электрода и металла изделия, поэтому форма оплавления пластинчатого электрода при сварке соответствует виду внешней вольт-амперной характеристики источника, а изменение формы границы сплавления пропорционально мощности дуги.

На защиту выносятся следующие положения.

1. Новый способ однопроходной сварки изделий большой толщины - дуговая сварка неподвижным плавящимся электродом.

2. Результаты моделирования процесса плавления неподвижного пластинчатого электрода при наличии внутренних равномерно распределенного и неравномерно распределенного источников подогрева.

3. Методика расчета конструкции неподвижного плавящегося пластинчатого электрода при сварке протяженных швов.

4. Результаты исследований магнитного поля пространства дугового столба. Методика определения составляющих напряженности магнитного поля в местах воздействия концентрированного источника энергии.

5. Результаты исследований кинетики движения мощной электрической дуга в щелевой разделке. Устройство, стабилизирующее период перемещения электрической дуги в плавильном пространстве и обеспечивающее равномерное плавление пластинчатого электрода и основного металла при сварке изделий большой толщины.

6. Результаты численных и экспериментальных оценок закономерностей взаимодействия электрогидродинамической системы источник-дуга-ванна. Источники питания, учитывающие сканирующее движение дуги и поведение сварочной ванны в плавильном пространстве, и обеспечивающие пространственную и энергетическую устойчивость дуги при дуговой сварке и наплавке неподвижным плавящимся электродом.

7. Результаты технологических оценок возможных применений способа ДС НПЭ. Основные положения технологии дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом.

Практическая ценность и результаты работы. Теоретические положения, результаты расчетов по математическим моделям, основные положения технологии дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом использованы при разработке, промышленной апробации и внедрении технологий сварки и наплавки конструкционных и легированных сталей на изделиях Московского локомотиворемонтного завода, при сварке изделий из строительных и арматурных сталей ООО "Строй-Вымпел" и сварке изделий из аустенитных сталей АО "Аэроэлектрик". Рекомендации технологии ДС НПЭ были использованы при разработке технологии ДС НПЭ неповоротных стыков на изделиях ГП "НПО ТЕХНОМАШ". Технологии дуговой сварки и наплавки неподвижным плавящимся электродом внедрены на Московском локомотиворемонтном заводе, а технология сварки изделий круглого сечения на предприятии ООО "Строй-Вымпел".

Разработаны и запатентованы источники питания для ДС НПЭ, обеспечивающие пространственную и энергетическую устойчивость дуги при сварке.

■ В диссертационной работе аналитически и численно решен ряд важных теоретических задач, позволяющих определять результаты воздействия концентрированных источников энергии на обрабатываемые материалы, а также находить параметры электрического и магнитного поля в таких местах воздействия концентрированных потоков энергии (КПЭ), где произвести точные,

прямые, экспериментальные измерения практически невозможно. Теоретические положения работы были использованы при решении ряда задач на изделиях, полученных дуговой сваркой в защитном газе, электронно-лучевой сваркой и лазерной сваркой.

Новизна разработанных технологий и оборудования подтверждается 4-мя патентами и свидетельствами и 2-мя поданными заявками на патенты.

Результаты диссертационной работы использовались в читаемых спецкурсах: "Воздействие на материалы концентрированных источников энергии", "Физические основы генерации концентрированных потоков энергии", "Управление техническими системами". Материалы диссертационной работы применялись при курсовом и дипломном проектировании студентов по специальности 12.07.00 «Машины и технология высокоэффективных процессов обработки».

Апробация работы. Основные положения работы были доложены на II Всесоюзном симпозиуме по перспективным металлическим материалам (Москва, 1991г.), всесоюзной научно-технической конференции "Концентрированные потоки энергии в обработке материалов" (Пенза, 1991г.), научно-технической конференции "Повышение эффективности сварки и упрочнение материалов концентрированными потоками энергии" (Казань, 1991 г.), научно -технической конференции "Прогрессивные процессы сварки з машиностроении" (Красноярск, 1991 г.), международной научно-технической конференции "Современные проблемы сварочной науки и техники" (Ростов-на-Дону, 1993 г.), научно-техническом семинаре "Надежность металлов ответственных элементов оборудования ТЭС" (Казань, 1994 г.), всероссийском симпозиуме "Синергетика, структура и свойства материалов, самоорганизующиеся технологии" (Москва, 1996 г.), международной конференции "Информационные средства и технологии" (Москва, 1999г.), всероссийской научно—технической конференции "Сварка и смежные технологии" (Москва, 2000 г.), научно-технической конференции "Сварка Урала-2003" (Киров, 2003 г.), всероссийской научно-технической конференции "МАТИ-Сварка XXI века" (Москва, 2003 г.). Диссертационная работа в целом обсуждалась на кафедре "Технология металлов" МЭИ (ТУ), на кафедре "Технологиия сварочного производства" "МАТИ"- РГТУ им. К.Э. Циолковского, на научном семинаре кафедры "Технологии сварки и контроля" МГТУ им. Н.Э. Баумана, на научном семинаре ученого совета АО НПО "ЦНИИТМАШ", на научном семинаре кафедры "Сварка и мониторинг нефтегазовых сооружений" РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина.

Публикации. Основное содержание работы отражено в 31-ой опубликованной работе, 1-ом авторском свидетельстве, двух патентах, 1-ом свидетельстве на полезную модель и 6-ти отчетах по выполненным научно-исследовательским темам.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, общих выводов и результатов работы, библиографического списка использованной литературы и приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрыты актуальность темы работы, методы исследований, научная новизна и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе выполнен сравнительный анализ существующих способов сварки плавлением изделий большой толщины. Каждый из рассматриваемых способов сварки обладает определенными достоинствами и недостатками, и в целом применение их в народном хозяйстве позволяет получать сварные швы на изделиях большой толщины с необходимыми физико-механическими характеристиками. Это нашло наиболее полное отражение в работах Б.Е. Патона, Г.А. Николаева, H.A. Ольшанского, H.H. Рыкалина, A.A. Углова, А.И. Акулова, Б.И. Медовара, К.К. Хренова, A.A. Ерохина, И.В. Зуева, O.K. Назаренко, И.И. Сущук-Слюсаренко и других. Сравнение горизонтальной схемы ДС НПЭ с традиционными способами сварки плавлением изделий большой толщины показывает, что новый способ не уступает им по ряду технологических характеристик (скорость сварки, затраты на подготовку к сварке, термический КПД) и приближается по качественным показателям свариваемых соединений. Так как технология ДС НПЭ основана на самоорганизации процесса нагрева дугой материала, сам процесс сварки значительно упрощается, и для управления дугой не требуется наличия сложных управляющих и следящих систем. Метод характеризуется пониженным удельным расходом теплоты, а вследствие большой скорости сварки - незначительной зоной термического влияния. ДС НПЭ целесообразно использовать в полевых условиях монтажа, а так как нет необходимости в присутствии квалифицированного сварщика, данный способ можно применять для выполнения соединений в труднодоступных местах и при наличии вредных для рабочего персонала сред. Так как участие сварщика сводится к подготовке изделия под сварку, то это позволяет использовать способ в местах с радиационным загрязнением, минимизировав время пребывания персонала в опасной зоне и исключив возможность его поражения из-за превышения допустимых норм излучений. При этом возрастают требования к качеству сборки изделий под сварку, точности оснастки, используемым технологическим материалам и источникам сварочного тока.

В главе рассмотрены существующие схемы дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом: горизонтальная схема, схема сварки на подъем, схема сварки с горизонтальным перемещением дуги. Отмечено, что наиболее перспективной является горизонтальная схема сварки (рис.1 а,б,в), которая является дальнейшим развитием сварки лежачим электродом. В горизонтальной схеме сварки для восполнения недостающего металла, связанного с наличием на электроде диэлектрического покрытия, пластинчатый электрод по вы-&

соте должен превышать толщину частей свариваемого изделия. С учетом испарения и разбрызгивания металла при сварке превышение электрода над частями изделия определяется соотношением

с1В>

2 АН

(1)

где Н - толщина свариваемых частей изделия, Д - толщина диэлектрического покрытия на одну сторону, За Ь - толщина и высота пластинчатого электрода, йВ=(Ъ - Н) - превышение электрода над толщиной изделия.

а) элементы стыка ,6

б) стык при сборке

в) стык в продольном сечении

Рис. 1. Горизонтальная схема ДС НПЭ: 1 - плавящийся электрод, 2 - диэлектрическое покрытие, 3 - части изделия, 4 - корневая подкладка, 5 - место подключения источника, б -начальный зазор, 7 - боковая подкладка, 8 - флюсовая защита

Приведены экспериментальные данные по изучению горизонтальной схемы (результаты скоростной киносъемки, измерение периода осцилляций дуги в плавильном пространстве). При анализе скоростной киносъемки отмечено, что в начале сварки электрод не нагрет, и скорость перемещения дуги по торцу пластинчатого электрода превышает 15 м/с. После прогрева пластинчатого электрода протекающим током сварки начинает увеличиваться величина дугового пятна на торце электрода и изменяется частота осцилляций дуги в канале. Скорость движения дуги по торцу электрода снижается и уже составляет 3...6 м/с. Из-за наличия пульсаций тока и напряжения при движении электрической дуги по торцу электрода иногда наблюдается нарушение периодичности движения, которое заключается в том, что дуга иногда совершает осцилляции не на всю высоту электрода (Ъ), а на его верхней (0,56) или нижней (0,56) половинах, периодически их меняя. Размер опорного пятна дуги на торце электрода в установившемся режиме составляет приблизительно 15...25% от высоты электрода Ь, то есть при сварке имеет место узкий сток тока. Экс-

перименты по измерению периода осцилляции дуги в плавильном пространстве для толщины изделия менее 40 мм показали, что частота периодических перемещений дуги в канале плавления меняется при сварке, достигая в начале сварки значений близких к 500 герц, а в установившемся режиме составляет 50... 100 Гц.

В главе особое внимание при исследовании горизонтальной схемы уделялось изучению процесса формирования сварочной ванны, так как ее поведение в конечном итоге определяет качественные характеристики получаемых сварных соединений. С этой целью в процессе сварки источник питания выключался, свариваемые образцы разрезались и затем тщательно изучались.

При формировании сварочной ванны можно выделить три характерных этапа: начало сварки, квазистационарный режим и окончание сварки. На рис. 2 показана сварочная ванна в квазистационарном режиме.

В начале сварки сварочная ванна отсутствует, пластинчатый электрод помещается с начальным зазором по отношению к боковой подкладке (рис.1в). Как правило, длина начального зазора составляет (3...4) толщины электрода, а ширина зазора определяется толщиной пластинчатого электрода с двухсторонним покрытием (<5+-2Д) (рис. 16). Это начальное пространство, в котором размещается столб возникающей дуги. Электрическая дуга зажигается выполнением короткого замыкания между торцом пластинчатого электрода, боковой подкладкой и поверхностью прилегающих к боковой подкладке частей изделия (рис.1 в). С этой целью используются металлические проводники (стружка, ферромарганец, проволока) или стандартные (осцилляторы) и специально разработанные устройства зажигания.

Дуга оплавляет места расположения активных пятен, в плавильном пространстве возникает мелкокапельный или струйный массоперенос с интенсивным испарением плавящегося металла. В начале сварки расплавленный металл практически равномерно переносится на боковую подкладку. За время 0,3...0,5с на боковой подкладке формируется слой расплавленного металла толщиной 2...4мм, который начинает стекать вниз под действием силы тяжести. Задняя стенка дугового канала перестает быть вертикальной, формиру-

3 4

,2

^ Рис.2. Сварочная ванна в квазистационарном режиме:

1 - электрод,

2 — диэлектрическое покрытие,

3 — части изделия,

4 - флюсовая защита,

5 - электрическая дуга,

6 — сварочная ванна,

7 - сварной шов,

8 — корневая подкладка

ется распределенная по всей высоте свариваемого изделия сварочная ванна. В начале сварки до выхода процесса кристаллизации сварочной ванны на квазистационарный режим в металле шва могут иметь место непровары, несплавления, связанные с этим подрезы, поэтому процесс сварки следует начинать на входных технологических планках.

В квазистационарном режиме (рис.2) распределенная сварочная ванна имеет наклон в направлении корня сварного шва. Характеристики наклона сварочной ванны зависят от толщины изделия, теплофизических свойств металла изделия, металла электрода, диэлектрического покрытия, защитного флюса и режима сварки. Анодное и катодное пятна дуги располагаются соответственно на торце пластинчатого электрода и распределенной сварочной ванне. Дуговой столб расположен в пространстве, ограниченном оплавленным торцом электрода и прилегающими к нему, оплавленными стенками основного металла и распределенной сварочной ванной. Сверху для защиты дуги используется флюс или кварцевый песок, снизу сварочную ванну удерживает корневая подкладка (металлическая или керамическая). Размеры сварочной ванны в квазистационарном режиме сильно зависят от толщины свариваемого изделия и от вида внешней вольт-амперной характеристики источника питания, используемого для сварки. Наиболее протяженные сварочные ванны имеют место, если для сварки используются жесткие по напряжению внешние характеристики, наиболее короткие сварочные ванны получаются, если внешняя характеристика источника крутопадающая или штыковая.

Для всех схем дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом выполнен анализ возникающих при сварке дефектов. Сварочные дефекты, присущие каждой из схем сварки, во многом идентичны дефектам, имеющим место в традиционных технологиях сварки плавлением (трещины, поры, газовые и шлаковые каналы и т.п.). Поэтому правильный выбор материала электрода и покрытия, режима сварки (ток, напряжение, вид характеристики источника питания), надежная и рациональная сборка под сварку обеспечивает получение качественных сварных швов.

В конце главы дано общее представление о строении математической модели ДС НПЭ, приведены цели работы и задачи исследований.

Так как физические процессы, связанные с пространственными перемещениями электрической дуги в плавильном пространстве, нагревом электрода и частей изделия, формированием сварочной ванны и ее последующей кристаллизацией, происходят в пространстве узкого зазора и практически визуально не наблюдаемы, то в качестве основного метода исследования дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом использовалось математическое моделирование, результаты которого проверялись имеющимися экспе-

риментальными данными. Поэтому главы 2-5 посвящены математическому моделированию физических процессов, происходящих при ДС НПЭ.

Во второй главе моделируются физические процессы при сварке, имеющие место в пластинчатом электроде. На основании экспериментальных данных сначала рассматривается задача распределения потенциала пластинчатого электрода при наличии узкого стока тока (рис.3).

°Л -

¥

Рис.З. К определению потенциала пластинчатого электрода

В тонкую пластину (3«Ь, 8« а) втекает равномерно по всей торцевой поверхности ток I (заштрихованная область). Сток тока происходит с другой стороны пластины и занимает площадь меньшую, чем площадь торца пластины (заштрихованная область). На незаштрихованных торцевых поверхностях пластины имеют место нулевые условия Неймана. Если <р - потенциал пластины, уравнение для потенциала пластины имеет вид

дх1 ду2~ При граничных условиях

(2)

дУу. о

= 0,

у-Ь

дх.

8-Ъ

дф дх.

(3)

(4)

[0, 0 ¿у<1,с<у<Ь где а,Ь,д- геометрические размеры пластинчатого электрода, с,1 - координаты стока тока; ри - удельное сопротивление материала электрода, I - ток сварки. Решение для потенциала пластины имеет вид

21рщЪ ^ (эт^-БШ^) сЦ^{х-а)\соб^

9 Ъ8 (с-1)3

*=1

(х-к)2

о

(5)

Нулевой член разложения в представленном решении описывает равномерное распределение потенциала в пластинчатом электроде, а последующие члены ряда описывают неравномерное распределение потенциала вблизи стока тока.

Для проекций плотности тока пластинчатого электрода соответственно можно получить

2/ »(ЗШ^-ЗШ^)

•/*--/*о+ ^гр 2, Ъг с°8~6 $кпка ' (6)

27 у _

^^ (с-1)5 ктг &т~Г ^лка ' (7)

2/ Ь

' кл Ь зЬ^йй

где JxQ = - - нулевой член разложения для плотности тока.

Так как плотность тока ^ (6) содержит свободный член Удо, который соответствует равномерному распределению тока по сечению электрода (постоянная составляющая плотности сварочного тока), определим нагрев электрода такой плотностью тока.

Уравнение теплопроводности при наличии теплообмена через боковую поверхность электрода и при условии, что теплофизические коэффициенты не зависят от температуры Т, примет вид:

^(сгРГ) = Л^-апп(Т-Т0) + ^ , (8)

где стр - удельная объемная теплоемкость, Л- коэффициент теплопроводности, «„л - коэффициент температуроотдачи пластинчатого электрода, То - начальная температура электрода.

Граничные и начальное условия имеют вид

Для температуры электрода Т(х,0 при постоянных теплофизических коэффициентах получим

= ]. (10)

Будем считать, что удельное электрическое сопротивление электрода и теплопроводность являются линейными функциями температуры Рм - РоО + /Г), Л = Л0(\ + ДГ), где у- температурный коэффициент изменения сопротивления; ¡3 - температурный коэффициент теплопроводности; ро и Ло - удельное сопротивление и коэффициент теплопроводности материала электрода при нулевой температуре, 5 - площадь сечения электрода.

Тогда решение уравнения (8) при граничных и начальном условии (9) для случая р»=рм{Т), Л=Л{Т) имеет вид

<2п л «л

52стр

Если для объемной удельной теплоемкости ввести линейную зависимость от температуры стр{Т) = стр0(1 + г/Г), где г/ - температурный коэффициент изменения объемной теплоемкости, стро - удельная объемная теплоемкость при нулевой температуре. Тогда решение уравнения (8) при граничных и начальном условиях (9) для случая ст/т=стр(7) имеет вид

Т , С_1 = *

I-/-. -г- . Псх. .. л Л а 1 '

1п

ЧЛ^лТ)1

(12)

где С - постоянная интегрирования вычисляется из начального условия, А -введенное обозначение

«пл 0 а"п апл пл 0 52СтА> 4 у

На рис.4 показаны изменения температуры пластинчатого электрода для решений (10, 11, 12). Полученные решения позволяют определить конструкцию пластинчатого электрода при сварке протяженных швов для различных материалов, ориентируясь только на предельную температуру нагрева электродного покрытия, г,-с

А (Г) <

ср(Г)

/1

/V; С/У=СОПЙ

Рис.4. Изменение температуры электрода во времени при нагреве постоянной составляющей плотности сварочного тока

10 12 14 ]б 1» 10 С

При решении общей задачи нагрева электрода полным сварочным током уравнение теплопроводности имеет вид

§ = 4>[0 + 0]-«пл(7--ГО) + ?ПЛ. (14)

где дпп - удельная мощность внутренних источников теплоты, это объемная мощность внутренних источников теплоты, приходящихся на единичную удельную объемную теплоемкость материала. Для удельной мощности внутренних источников теплоты можно записать

= = -=-—-.

(15)

Применяя косинус-преобразование Фурье, найдем решение (14) при адиабатических граничных условиях:

иду

где

= Го + '). Л« = ~ + - «пл , «,«=0,1...

62>

Коэффициенты £?0о, Аь» <2„0, £>пт представляют разложение удельной мощности внутренних источников теплоты по собственным функциям

4 "А Р

боо=-тП?ппфЛ = 4-!1 _ _

00 'тР^ а(с_/)2-1

со (мп^-вт

■у _О_О_О 1

я&аг

ял/-*

_О_ £> Ь

аЬ^™

оо

а4

о

. (17)

00

аЪ ¿о Ь а

Графическое представление полученного решения (17) приведено на рис.5.

Г,"

Рис.5. Решение тепловой задачи при нагреве электрода сварочным

Максимальный нагрев пластинчатого электрода определяется неравномерно распределенной плотностью тока электрода вблизи стока тока. Если считать, что область максимального нагрева электрода ограничена объемом б3, где 8 - толщина электрода, то можно оценить, как соотносятся между собой мощности неравномерно и равномерно распределенных источников теплоты электрода. Для соотношения мощностей неравномерно и равномерно распределенных источников в зоне максимального нагрева получим Ртах/ Ра »28, где Ртах - средняя мощность неравномерно распределенного источника в зоне максимального нагрева, Ро - средняя мощность равномерно распределен-

ного источника нагрева электрода. Подогрев электрода вблизи стока тока может достигать высоких температур, чем и объясняется феноменальный термический КПД и высокая скорость сварки данного способа, при одной и той же погонной мощности значительно превышающая скорости всех известных видов дуговой сварки.

В третьей главе выполнено решение задачи плавления пластинчатого электрода с удалением расплава. Предварительный расчет показывает, что нагрев поверхности электрода электрической дугой до температуры плавления происходит за время (3,5...6,5)х10'4с. За это время максимальный нагрев электрода сварочным током не превышает 2,5°С, поэтому в начале сварки нагрев электрода протекающим током можно не учитывать. Температурное поле твердого электрода Т(х,у,^ и его расплавленной части Г, без учета

охлаждения электрода и расплава через боковые поверхности в декартовых координатах удовлетворяет задаче Стефана

<ЧР§ = + + <2пл. ¡>0, &У.0 <У<Ь, фсу,1)<х<а, (18)

= + + £ж, 1п> ¿>0, 0<у<&,хо>,{),0<х<&хо>,1), (19)

где (?пп = ¿м(х,У,Орн- мощность внутренних источников теплоты в единице объема пластины, ^2(х,у, /) - квадрат плотности тока пластинчатого электрода, £2Ж - объемный источник нагрева в жидкой фазе, ст и сж - объемная теплоемкость твердой и жидкой фаз, X и Л* - коэффициент теплопроводности твердой и жидкой фаз, - граница раздела фаз, („ - характерное время образова-

ния расплава, при достижении которого процессы испарения и массопереноса в жидкой фазе металла становятся определяющими.

Соотношения, определяющие начальное и граничные условия для электрода в начале сварки, имеют вид

г=0: Т=Т0, |(0,у,0) = 4(у), где 0<у<Ъ, = д (у, 0 = 0,

^-РгМ-о. г^-лло-о. = ™

Для границы раздела фаз при постоянной температуре плавления можно записать условие Стефана

?=£(*,.у,г), Т= Тф, = -рЬУп, (21)

У„ - скорость плавления нормальная к поверхности плавления, Ь- скрытая теплота фазового перехода, - площадь анодного пятна дуги.

Под скоростью плавления при ДС НПЭ будем понимать скорость движения усредненной по высоте электрода величины

. ^X,t) = ^(pc,y,t)dy, = (22)

о

После усреднения положения фронта плавления скорость плавления электрода и скорость сварки величины совпадающие, поэтому в (22) заменим скорость плавления электрода на скорость сварки.

Экспериментальные данные свидетельствуют, что при дуговой сварке неподвижным плавящимся электродом существует перегрев расплавленного металла электрода, переносимого электрической дугой в сварочную ванну. Чтобы учесть потери мощности дуги на перегрев металла электрода, в выражении (21) необходимо значение скрытой теплоты плавления L заменить полной теплотой плавления L*, зависящей от температуры перегрева расплава (L*>L).

Тепловые процессы инерционны по сравнению с электромагнитными, поэтому частотную осцилляцию электрической дуги по фронту плавления можно не рассматривать, вводя для описания усредненные величины. Усредняя по координате у и вводя обозначения, получим

ь ~

T(x,t) = j-jT(x,y,t)dy, (23)

о

, О о, ?)<*<*, (24)

3nn = i№(x,y.0P*<fy. (25)

о

При i=0: = = 0, = = (26)

где S3 - площадь сечения электрода.

Для условия Стефана при i>0 имеем

£=£(*,*), Т = Тф, = (27)

При воздействии на границе источника постоянной мощности распределение температуры в твердом теле определяется законом квадратичной параболы. Поэтому примем, что аналитическое распределение температуры вблизи фронта плавления имеет вид

Т(х) = (Гф -Гп)[1 -+ тп . (28)

Гф-температура плавления электрода, Гп -температура подогрева, которая в начале сварки равна температуре среды, % -координата фронта плавления, z -глубина проникновения. Умножим уравнение (24) на civ и проинтегрируем от £ до z. Учитывая выбранный температурный профиль (28), введем обозначение

6=\Tdx. (29)

#

Примем обозначение 2 = г — которое можно назвать относительной глубиной проникновения, измеренной относительно фронта плавления £ Тогда получим

(7ф-Гп) ¿2 гР!*а т , т ,2А(Гф-Гп) 1 _ я г_ Применяя выбранный профиль температуры (28) для границы плавления

х=ф), найдем

2Я(ГФ-ГП) t pL,dt

z-e

dt

= q.

Вводя обозначения А = В = - Тп]2ЦТ*ь/п),

окончательно получим уравнение

AdZ_B__ с Л dt Z~

(31)

(32)

(33)

2/rp yi

Начальные условия имеют вид £(0) = 0, z(0) = Z(0) =-"—. (34)

(35)

Аналитическое решение (33) для начала сварки имеет вид

а г 2Z(0) где с - постоянная: - ln[l + ^ Z(0)] н--jj-2- = с.

На рис.6 представлены изменения всех параметров зоны плавления в начале сварки, а на рис.7 (кривая 1) - скорость сварки.

м

я

—*> х-' m.

1 1 |

0.1 04 0.6 0.1 L 1.2 14 1.« 11

Рис.6. Изменение параметров зоны плавления электрода в стационарном режиме

8 10 12 И 16 18 20 (,С

Рис.7. Изменение скорости сварки при различных режимах плавления: 1-стационарный режим, 2 - подогрев постоянной составляющей, 3 - подогрев электрода полным током сварки

В отсутствии подогрева для пластинчатого электрода существует стационарный режим плавления. Расстояние между глубиной проникновения Ъ и фронтом плавления электрода при достижении стационарного состояния

ношениями = а ™ » гплг = 1Г~ • (38)

практически не меняется. Из уравнения (31) получим зависимость скорости сварки от переменной 2:

Л~ РЬ* рь*2 " (36)

Так как относительная глубина проникновения 2 в установившемся режиме постоянна, то скорость сварки стремится также к установившемуся постоянному значению. Из (36) вводится понятие предельной скорости сварки

Рев гп->7ф (37)

Это максимальная скорость сварки, которая может быть получена на материале с определенными характеристиками {р, Ь*) при данной постоянной мощности источника нагрева

Для слоя металла электрода величиной 2 вводятся понятия характерное время нагрева и характерное время плавления, которые определяются соот-

_2_ , _ 2

ф-уей- --к..

Для малоуглеродистых сталей в стационарном режиме (2=сопз1:) характерное время нагрева и характерное время плавления стремятся к своему установившемуся значению ¿нг^плг^О^с.

Режим плавления пластинчатого электрода существенно изменится при заметном подогреве электрода постоянной составляющей протекающего сварочного тока. Для равномерно распределенного объемного источника нагрева электрода было получено

Г(х,0 = Тп (0 = т0+ 12[1 - ]. (39)

п/г Ст/3

Поступая аналогично (30-33), в этом случае получим уравнение

А*сЬ~ §+С2 = г>> (4°) где коэффициенты А = ф 3 , В = [^д— +Т$-Т„ (г)]-^г*-,

д = _^_[Гф_Гп(0] (41)

зависят от времени. Начальные условия (34) при этом сохраняются. На рис.7 (кривая 2) приведена зависимость скорости сварки от времени при нагреве электрода равномерно распределенным по сечению током сварки и электрической дугой, расположенной на торце электрода. Нестационарный режим плавления электрода происходит практически с линейно возрастающей скоростью сварки. Причем с течением времени из-за наличия подогрева электрода скорость сварки стремится к своему предельному значению Уса та^,тф-

При нагреве электрода полным током сварки существует область максимального нагрева, расположенная на расстоянии равном толщине электрода от фронта плавления. Действие неравномерно распределенного источника тепла электрода происходит в области относительной глубины проникновения 2 и практически не выходит за ее пределы. Учтем действие неравномерно распределенного источника тепла электрода, вводя температурный профиль Ги(л):

Ги (х) = Гитах - |Е|]2, (42)

где ки - коэффициент, уравнивающий действия реального источника и выбранного нами Ти(х), Титах - максимальная температура профиля, выбираемая из соотношения эквивалентности. Применяя аналогично (30-33) метод интегрального баланса, получим уравнение (40), в котором коэффициенты имеют

вид А = —*-£2-» в = [ я- Ф ~ п-/й*- ' '

На рис.7 (кривая 3) приведена зависимость скорости сварки от времени при нагреве электрода полным током сварки. Нестационарность режима плавления электрода возрастает. При этом характерное время плавления приближается к предельному характерному времени плавления. Это означает, что в процессе сварки будут иметь место различные условия массопереноса металла электрода в сварочную ванну в начале и конце сварки, что приведет к изменениям качества сварного соединения вдоль длины стыка. Кроме того, подогрев электрода при неизменной мощности дуги приводит к перегреву расплавляемого металла, увеличению количества растворенных в нем газов, которые затем не успевают выделиться при быстрой кристаллизации металла шва, что является одной из основных причин пористости сварных соединений при ДС НПЭ. В соответствии с решением задачи плавления в данные для расчета конструкции пластинчатого электрода должны быть внесены поправки. Предельная температура подогрева электрода Ти выбирается из требований получения стационарного режима плавления электрода при сварке. При сварке малоуглеродистых сталей режим плавления близок к стационарному, если подогрев электрода постоянной составляющей плотности тока не превышает 100°С.

Для решения уравнения движения электрической дуги в канале плавления необходимо знать величину электромагнитных сил, действующей на дугу. С этой целью в четвертой главе выполнено моделирование магнитного поля, возникающего в плавильном пространстве, при сварке. Магнитное поле, действующее на электрическую дугу в плавильном пространстве, складывается из двух основных составляющих: поля, создаваемого током пластинчатого электрода, и поля, создаваемого токами частей изделия. Определение величины и

распределения магнитного поля в пространстве дугового столба выполнялось методами математического моделирования с последующей экспериментальной корректировкой данных, так как использование для этих целей экспериментальных способов является трудно осуществимой задачей.

Численный расчет магнитного поля, создаваемого током, протекающим по пластинчатому электроду, показал, что из составляющих напряженности магнитного поля Нх, Ну, Н2 только поперечная составляющая Нг определяется током пластинчатого электрода (рис.8) и при симметрии сборки изделия под сварку не зависит от токов, протекающих по частям изделия. При экспериментальной проверке данных математического моделирования в процессе сварки индукция поперечного магнитного поля измерялась магнитометром ИПМ-101, расположенным вне канала плавления. Модельные и экспериментальные данные отличались менее чем на 10%, что свидетельствовало о правильности выбранной математической модели.

А/см

60 48 35 24 12 0 -12 -24 -36 -48 "60

1 гт

1 />

м * || » 1

Г** »

к 1

V

ТЧ • *

н,

Рис.8. Распределение составляющих

-0.5 -0.2 0.1 СМ

0.4 0.7

1

.У

1.3 1.6 1.9 2.2

СМ

Для нахождения всех составляющих напряженности магнитного поля {Нх, Ну, Н;), создаваемых токами изделия, решалась задача о распределении потенциала каждой части изделия при сварке.

Уравнение для потенциала каждой из частей изделия имеет вид

<?2р12 д *срх2

--2--(--!_ :

дх

При граничных условиях

^1.2 _ Ф|,2

+ ■

дх'

д<Р\,2 дг'

*'-0

г'=¥£/2

Фи

= 0.

дх'

= VI* =

ду

' уу'-Ь ~ и'

Т/Рм

0 , 0 < у' <1,с < у' <Ь, о<,х' <g,f <х' <а

(44)

(45)

-ш

д2, - - + 2аЪ '

где Ь, а, ¿/-размеры каждой части свариваемого изделия; с, I,/, g - координаты площади втекающего тока; - потенциал каждой части изделия; рм - удельное сопротивление материала изделия (считаем, что материал электрода и изделия одинаковы); 5 - толщина пластинчатого электрода, 1 - полный ток сварки. В приведенных граничных условиях знак минус соответствует первой части изделия, а плюс - второй части изделия. Для потенциала каждой части изделия получим

то!

^^ ^^

00 00

1 -J^mnsh^jAmnd а Ь

где собственные числа А*тп определяются соотношением

= + «,«=1,2,3... (47)

Значения у,Тт0, (//1Т0„, представляют разложение по собственным

функциям граничных условий (45) в двойные ряды Фурье.

Г „ о„ = ¡V „ cos n-fLdydx^V ,gT(/-g)[gin5^_gi п™1],

о о ° it мл a abb

В дальнейшем везде верхний символ соответствует первой части изделия, а нижний - второй. Плотность тока в основном металле каждой части изделия определяется соотношением

dip dip dip Л* = -о-мдгас^]>2 + = +JJ, 2y + , (49)

где £Т„ - проводимость основного металла; i,j, к - единичные орты по осям х', у\ z'; J|;2,, J\ay, Ji,2z - проекции плотности тока каждой части изделия на соответствующие оси.

Составляющие напряженности магнитного поля H\,iy> Н\,ь про-

странства дугового столба от каждой части изделия определяются соотношениями

fliidi <s,ss J (z -z)- J (V - y)

J --3 dxdydz, (50)

0 0 T0,5£ ■

[(*0-x)2+(y0-y)2+(Z0-2)2]2

0,53 з (х - х) - У, , (г - г)

Я1>2у=.^|/ / --з *** . <51>

аЬТс/* 0,55 ./ (У ~ У) ~ (х - X)

; — 3 ^» <52>

где х, у, г - координаты элемента объема части изделия; х0, у0, го - координаты точки плавильного пространства, в которой рассчитывают составляющие напряженности магнитного поля Н^, Н\,гу, Н^, создаваемого токами каждой части изделия. Для определения плотностей тока частей изделия У^, У12у, ^¿г использовали выражения (46, 49). Распределения составляющих напряженности Н\2У, создаваемых токами, протекающими по частям изделия, показаны на рис.8.

При полной симметрии сборки изделия под сварку суммарное среднее магнитное поле для составляющей напряженности Нг от токов, протекающих по частям изделия, равняется нулю. Это позволяет получить эффективный инструмент управления перемещением электрической дуги в плавильном пространстве под действием вынуждающей магнитной силы. С этой целью в процессе сварки периодически с определенной частотой вводится асимметрия сварочного тока, протекающего по каждой части изделия. При этом возникает дополнительное поперечное магнитное поле, действующее на электрическую дугу в канале плавления, стабилизируется период движения дуги, и параметры зоны плавления не зависят от протяженности сварного соединения. Модулятор сварочных токов частей изделия, обеспечивающий асимметрию токов изделия, рассмотрен в главе 6.

В пятой главе дается общая постановка задачи, описывающей поведение электрической дуги в плавильном пространстве. Электрическая дуга в канале плавления при ДС НПЭ описывается полной системой уравнений динамики движущейся плазмы в интегральной или дифференциальной формах. В дифференциальной форме закон сохранения массы получил название уравнения неразрывности:

^ + (53)

где рь и Уп плотность и скорость плазмы.

Векторная дифференциальная форма закона сохранения импульса или уравнение движения имеет вид: ¿V

= 8гас1Р +^ +ГВ+РК+ГР, (54)

где gradP- сила давления, - равнодействующая внешних сил (электромагнитных, газодинамических), действующих на дугу, р^ - сила тяжести, Рв -силы вязкого трения, определяемые через вязкость плазмы и тензор скоростей деформации, - электростатическая сила Кулона, - сила взаимодействия плотности тока дуги с собственным магнитным полем.

Для закона сохранения энергии в дифференциальной форме можно записать рпс^ = <И^ааТ) + аГ)Е1-ик+ ФЛм, (55)

где - субстанциональная производная, сп - теплоемкость плазмы, Од - электропроводность дуговой плазмы, 1/я - энергия, отводимая излучением столба дуги, сИ\'{А^ас1Т) - энергия, отводимая теплопроводностью, - диссипа-тивное тепло, выделяемое за счет сил вязкого трения.

Взаимосвязь электрических и магнитных явлений отражается уравнениями Максвелла в дифференциальной форме:

¿23 сН ац.

ШНм=-^ + айЕ> го(Е = -Мо-^- = -§. (56)

Магнитная индукция В и напряженность Нм при наличии среды связаны соотношением В = рй/.1сН ^, (57)

где д> - системный множитель, /4 - относительная магнитная проницаемость среды. Электрическое смещение Ое и напряженность электрического поля Е связаны уравнением Ое=£0есЕ, (58)

где £ь - системный множитель, - относительная диэлектрическая постоянная среды.

Если считать, что заряд переносится в основном электронами, то упрощенная дифференциальная форма закона Ома для электрической дуги имеет вид Л>=сгд£- (59)

где у'д - плотность дугового тока.

Для получения однозначного решения системы (53-59) вводят дополнительные соотношения, замыкающие систему уравнений. Если в качестве независимых параметров принять температуру Т и плотность р,, то все остальные термодинамические функции могут быть выражены через них.

Для системы нелинейных уравнений (53-59) в частных производных необходимо задать граничные условия в соответствии с размерностью рассматриваемой задачи, все объемные источники, силы и потоки, сведения о которых получают экспериментально или из литературных данных.

При упрощении приведенной системы уравнений определим объемные массовые силы, действующие на электрическую дугу в канале плавления, и в приближении Бернулли численно решим уравнение движения электрической дуги. Так как дуга является движущимся объектом, то для магнитной силы, действующей на единицу объема дугового столба, можно записать

= а о [Е х В] + ст0[[У0 = (60)

где Од - электропроводность дуги, ро - системный коэффициент, - скорость движения дуги, - плотность тока дуги, В - значение индукции магнитного поля, ^-объемная электромагнитная сила, ^ - сила электромагнитного сопротивления. В нашем случае индукция В создается протеканием сварочного тока по пластинчатому электроду, при этом учитывается лишь поперечная составляющая. Индукция поперечного магнитного поля В(у), действующая на электрическую дугу в канале плавления, хорошо аппроксимируется полиномом третьей степени В(у) = ^+Вху1+С,у+Ои (61)

где у - координата местоположения дуги в канале, размерные коэффициенты Ли В1, СА зависят от тока электрода и геометрии канала плавления.

Для канала плавления в виде полого цилиндра диаметра £> и длины в котором электрическая дуга рассматривается как активный элемент, генерирующий потоки паров металла и газа со скоростью ±Уо в обе стороны дугового канала, можно получить выражение для градиента давления в канале

2рУ0Уп ¿V £ р4с(Уо-Уо)2

где безразмерный коэффициент гидравлического сопротивления, У0 - результирующая скорость движения газов, рс - плотность газов в канале, Ур -скорость дуги в канале. Безразмерный коэффициент гидравлического сопротивления зависит от характера течения газа в канале. При развитом турбулентном течении в гладком канале связь коэффициента сопротивления и числа Рейнольдса имеет вид

= 0,881п(Яе4ГС) - 0,9, (63)

Ьс

где Ле = УсрО/у- число Рейнольдса, ГсраК0 - средняя скорость газа в канале, V-коэффициент кинематической вязкости, О - диаметр канала.

Закон сохранения количества движения для электрической дуги в канале

имеет вид рс ^ = -УР + , (64)

где УР - градиент давления в канале, - объемные электромагнитные силы, рс - плотность вещества дугового столба.

Преобразуем переменные и сведем уравнение движения дуги к системе уравнений стандартного вида

% = (65)

ау' _(Ур+У)2Г1, ^_ (Го-у)2» , >о~х'£ Л>Д(*') сгпв2(х')у' "А---425 11 + £> 2 р 2 р

с с

где В{х) - А^'3 +В^х'2 +С,х'+Д - индукция поперечного магнитного поля.

Определим состояния равновесия в полученной системе, для этого решим систему (64), приравняв каждое уравнение нулю. Таких состояний три: дг!1 = 0,5/л хг' = *з' =

Л'-О , у2' = 0 , = 0 .

Анализ показывает, что при реальных значениях параметров среды в канале плавления и величине поперечного магнитного поля первому состоянию равновесия соответствуют два комплексно- сопряженных корня характеристического уравнения с положительной вещественной частью, и это положение равновесия - неустойчивый фокус.

Численный расчет показывает, что каждому из двух других состояний равновесия при параметрах среды в канале плавления соответствуют два действительных различных по знаку корня характеристического уравнения, и топологические структуры - седла. Таким образом, топологическая структура динамической системы для ДС НПЭ определяется тремя состояниями равновесия, одно из которых неустойчивый фокус, расположенный между двумя седлами. Численное решение полученной системы (рис.9), выполненное с использованием пакета МаЛАВ для предполагаемых параметров среды в канале, показывает, что имеет место устойчивый предельный цикл.

К, м/с

Рис.9. Фазовая траектория дуги для трех различных условий начала

"о 0,2 0,4 0,6 08 1,"2 1,4 х\б 2У-> СМ сваРки

В шестой главе показано, что из современного традиционного сварочного оборудования наиболее предпочтительны для ДС НПЭ сварочные выпрямители, которые обеспечивают при сварке высокие рабочие напряжения (УД>30В) и токи (7СВ>500А).

ДС НПЭ - однопроходная сварка, сварочная ванна формируется на всю толщину изделия, и поэтому такую ванну назовем распределенной.

Так как электрическая дуга при ДС НПЭ не является пространственно стационарной, то подходы, используемые для управления массопереносом в импульсно-дуговой сварке, оказались не пригодными для применения в дуговой сварке неподвижным плавящимся электродом. Дальнейшее развитие источников питания для ДС НПЭ было тесно связано с исследованием влияния внешних вольт-амперных характеристик сварочных источников на плавление пластинчатого электрода и поведение распределенной сварочной ванны.

При сварке под действием силы тяжести жидкий металл распределенной сварочной ванны растекается в направлении корня шва, и канал плавления

приобретает конусообразную форму с минимальным сечением вблизи корня шва и максимальным вблизи сварочного валика. Движение электрической дуги по каналу плавления приводит к изменению ее длины, соответственно изменяется положение рабочей точки на вольт-амперной характеристике источника и скорость плавления электрода и основного металла. Это приводит к тому, что вид вольт-амперной характеристики источника питания "рисуется" дугой при оплавлении торца пластинчатого электрода, то есть между формой оплавления пластинчатого электрода и видом внешней вольт-амперной характеристики источника имеет место взаимное соответствие.

В главе приведены экспериментальные данные форм оплавления электрода и зон плавления основного металла изделия при различных видах вольт-амперных характеристик, используемых для сварки источников питания. На рис.10 приведена форма оплавления торца пластинчатого электрода и вид макрошлифа сварного соединения при сложнокомбинированной ВАХ источника питания.

Рис.10. Сложнокомбинированная вольт-амперная характеристика источника питания (я), форма плавления электрода (б) и вид макрошлифа сварного соединения (в)

Для ДС НПЭ были предложены структурные схемы, а затем и реализованы источники питания, имеющие комбинированную и сложнокомбинирован-ную внешние характеристики и позволяющие сохранить пространственную и энергетическую устойчивость процесса сварки изделий большой толщины.

Сложнокомбинированная характеристика источника (рис.10) учитывает поведение электрической дуги, сварочной ванны при сварке и содержит три участка, определяемых длиной дуги в канале плавления: пологопадающий или жесткий по напряжению при коротких дугах, штыковой при средних дугах и пологовозрастающий при длинных дугах. В этом случае синхронно с перемещением дуги по сварочной ванне и торцу пластинчатого электрода по пороговому критерию изменяется вид и глубина обратной связи источника, чем и обеспечивается необходимый вид внешней вольт-амперной характеристики.

Наилучшей внешней вольт-амперной характеристикой источника для ДС НПЭ будет характеристика, которая в реальном времени будет полностью совпадать с профилем распределенной сварочной ванны. В этом случае при движении дуги по пластинчатому электроду ее длина не будет изменяться. Сварочные режимы будут отличаться минимальным тепловложением, а процесс сварки - обладать минимальным разбрызгиванием. Сварные швы будут иметь минимальную зону термического влияния и обладать наилучшими механическими характеристиками. Такая характеристика впервые была получена на источнике питания, управляемом микропроцессорным контроллером.

Для управления электрической дугой в реальном времени разработан модулятор токов частей изделия, который обеспечивает управляемое перемещение электрической дуги в плавильном пространстве в соответствии с частотой модуляции сварочных токов частей изделия.

В седьмой главе выполнен расчет конструкции пластинчатого электрода для сварки протяженных изделий с учетом решений задач нагрева и плавления электрода, приведены расчетные диаграммы (рис.11 и 12) для определения конструкции пластинчатого электрода при сварке низкоуглеродистых сталей.

ЫИ 2.2

2.08

IР6

1.84

1.72

1.6

1.13

136

1.24

1 12

ъ

1 ! 1*4

\-Jtt Г А-

II

II Ь

и с -0.4 и

3,3 мк

ЕЙ"

Рис.11. Диаграмма расчета высоты пластинчатого электрода: Ъ и 5- высота и толщина электрода, Н и Д -толщина изделия и электродного покрытия

.05 0.095 0.14 0.19 0.23 0.28 032 0.37 0.41 0.4« 0.51 Д/8

В главе рассмотрены условия формирования сварного шва при ДС НПЭ при использовании для покрытий традиционных сварочных флюсов (АН-348А, ОСЦ-45М, АН-47, АН-42, АНК-561), кратко описаны технологии нанесения покрытия на пластинчатый электрод. В главе приведены технологии сварки НПЭ сталей аустенитного и перлитного классов, результаты механических испытаний, полученных соединений, выполнен анализ микроструктуры сварных швов, показано, что получаемые сварные соединения имеют высокие показатели прочности и пластичности, практически не уступающие соответствующим характеристикам материалов в исходном состоянии.

В главе рассмотрены технологические возможности дуговой сварки и наплавки НПЭ. Отмечено, что в настоящее время максимальные толщины свариваемых изделий из сталей различных структурных классов при использовании источников питания, ориентированных на дуговую сварку неподвижным плавящимся электродом, составляют 45...50 мм. Дальнейшее расширение диапазона свариваемых по горизонтальной схеме толщин изделий может быть получено лишь при создании для сварки мощных источников питания нового поколения, имеющих минимальные пульсации тока и напряжения при сварке. Минимальные толщины, свариваемые ДС НПЭ, составляют не менее 5...7 мм.

Дуговая сварка неподвижным плавящимся электродом может быть с успехом использована для сварки изделий большого диаметра круглого сечения (арматура, пруток), но наиболее перспективное направление дальнейшего развития ДС НПЭ - сварка неповоротных и поворотных стыков трубопроводов из сталей различных структурных классов.

Эксперименты по сварке алюминия показали, что ДС НПЭ может использоваться для этих целей. При этом сварку необходимо выполнять в камере с использованием аргона или гелия.

Другим перспективным направлением применения способа является восстановительная и изготовительная наплавки. Применение для наплавки значительных сварочных токов позволяет успешно конкурировать по производительности с широко применяемой многоэлектродной наплавкой. Процесс наплавки может быть легко механизирован и автоматизирован.

Результаты исследований позволили определить технологические возможности и сформулировать следующие основные положения технологии дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом:

1. Свариваемые части изделия толщиной 7...50 мм должны обрабатываться без разделки кромок с шероховатостью поверхности не хуже Яг 30 и не иметь острых кромок и заусенец.

2. Пластинчатый электрод толщиной 1,5...6 мм должен изготавливаться с превышением над свариваемыми частями изделия и на поверхности электрода, помещаемые в щелевую разделку, должно наноситься флюсовое покрытие толщиной 0,2...0,5 мм. Величина превышения электрода зависит от толщин электрода, изделия, электродного покрытия, длины стыка и режима сварки.

3. При сборке пластинчатый электрод помещается без зазора между свариваемыми частями изделия и вся сборка механически фиксируется. Для предупреждения выброса металла при зажигании дуги электрод заглубляется по отношению к металлу изделия (рис.1 в) на величину равную 3...4 своим толщинам. Снизу сборки располагается корневая подкладка, сбоку - боковая подкладка, а сверху засыпается сварочный флюс толщиной 40...60 мм, состав которого зависит от металла свариваемого изделия. Величина допусков при сборке изделия под сварку составляет ±0,1 мм.

4. При сварке протяженных изделий (Ь> 100мм) пластинчатый электрод должен изготавливаться с дополнительными токоподводами. Расстояние между дополнительными токоподводами и высота электрода выбираются таким образом, чтобы обеспечить стационарный режим плавления электрода. Перед сваркой все токоподводы должны соединяться общей шиной из металла с малым удельным сопротивлением.

5. С целью получения однородных механических свойств по всей длине стыка процесс дуговой сварки НПЭ рекомендуется начинать на входных, а заканчивать на выходных планках размером 25-45 мм.

6. При использовании для сварки и наплавки источников питания, ориентированных на дуговую сварку НПЭ (ВАХ комбинированная, сложнокомби-нированная) ток сварки линейно зависит от толщины пластинчатого электрода и выбирается из экспериментально полученного соотношения /„=375+1005 (А), где 8- толщина электрода в мм.

7. Электрическая дуга зажигается выполнением короткого замыкания между торцом пластинчатого электрода, боковой подкладкой и поверхностью прилегающих к боковой подкладке частей изделия. Для этой цели используются металлические проводники (стружка, ферромарганец, ферросилиций, проволока) или стандартные (осцилляторы) и специально разработанные устройства зажигания.

8. Защита расплавленного металла от окружающего воздуха в плавильном пространстве обеспечивается избыточным давлением газов и паров металла, образующихся при плавлении электродного покрытия и плавлении металла электрода и изделия.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Сварка изделий большой толщины имеет важное значение для многих отраслей народного хозяйства. Ее выполнение традиционными способами сварки плавлением электрошлаковым, автоматическим под флюсом и электронно-лучевым сопряжено с рядом трудностей, а иногда экономически нецелесообразно. В этой связи представляется рациональной разработка нового способа сварки, являющегося дальнейшим развитием сварки лежачим электродом.

Предлагаемый способ дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом (ДС НПЭ) выполняется без разделки кромок с использованием пластинчатого электрода и в настоящее время позволяет качественно сваривать за один проход стальные изделия толщиной до 50 мм. Специфика технологии ДС НПЭ делает актуальным ее применение для выполнения сварных соединений при отсутствии рабочего пространства для размещения сварочного оборудования, в труднодоступных и замкнутых местах, в помещениях с наличием взрывоопасных и вредных для здоровья обслуживающего персонала сред, в том числе в местах с радиационным загрязнением, а стандартное оборудование позволяет использовать способ в полевых условиях и выполнять сварку рабочим с невысокой квалификацией. При этом основными проблемами при реализации новой технологии являются: создание стабильных условий горения электрической дуги, ее устойчивое движение в плавильном пространстве и получение равномерного плавления пластинчатого электрода.

2. При сварке протекание тока по пластинчатому электроду и наличие узкого стока тока при горении дуги приводит к появлению двух источников нагрева электрода.

Постоянная составляющая плотности тока электрода формирует равномерно распределенный по объему электрода источник нагрева.

Узкий сток тока создает неравномерно распределенный источник нагрева электрода, действующий на расстоянии, не превышающем толщину электрода от стока тока.

3. Подогрев пластинчатого электрода постоянной составляющей плотности тока приводит к нестационарному режиму плавления электрода, что ухудшает качественные характеристики получаемого сварного соединения.

Для получения квазистационарного режима плавления электрода при сварке низкоуглеродистых сталей необходимо выбрать высоту пластинчатого электрода и расстояние между токоподводами так, чтобы подогрев электрода постоянной составляющей плотности тока не превышал 100°С.

4. При плавлении пластинчатого электрода его подогрев неравномерно распределенным источником нагрева вблизи узкого стока тока происходит в

области относительной глубины проникновения возмущений температурного поля активного пятна дуги, что повышает скорость сварки и термический КПД способа.

5. При симметричной сборке изделия под сварку средняя напряженность поперечного магнитного поля пространства дугового столба определяется только током сварки, протекающим по пластинчатому электроду, и не зависит от токов, протекающих по частям изделия. Напряженность поперечного магнитного поля в плавильном пространстве всегда имеет такое направление, что создаваемая ее магнитная сила, действующая на столб дуги, всегда направлена к центру пространства дугового столба.

Периодическое введение асимметрии сварочного тока для частей изделия позволяет управлять в реальном времени перемещением электрической дуги. Разработано устройство для управления перемещением электрической дуги в плавильном пространстве.

6. Для организации стабильного периодического перемещения электрической дуги в плавильном пространстве необходимо выполнить следующие условия:

- создать асимметричное поперечное магнитное поле, имеющее противоположные экстремальные значения вблизи границ и нулевое значение в центре плавильного пространства;

- обеспечить горение дуги при избыточном давлении потоков газа и паров металла электрода и изделия, с турбулентным течением в плавильном пространстве, используя рациональный выбор режима сварки, защитный флюс и технологические элементы формирования сварного шва;

- организовать для пространства дугового столба однородные граничные условия по всей длине свариваемого изделия.

7. Баланс массовых сил, определяющих поведение дуги в плавильном пространстве, складывается из трех объемных сил:

- силы, действующей на дугу со стороны магнитного поля и имеющей направление к центру пространства дугового столба;

- силы электромагнитного сопротивления, всегда направленной против скорости дуги и линейно зависящей от скорости дуги, направления и величины индукции магнитного поля;

- газодинамической силы, величина и направление которой также зависит от скорости дуги и ее местоположения в плавильном пространстве.

Баланс названных сил обеспечивает автоколебательное движение дуги, частота которого в квазистационарном режиме составляет 50...100 герц.

8. Для дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом в качестве основного вида защиты электрической дуги и сварочной ванны от окружаю-

щей среды целесообразно выбрать шлаковую защиту, как наиболее простую и легко выполнимую при сварке различных изделий в нижнем положении.

В процессе сварки электрическая дуга горит между плавящимся торцом пластинчатого электрода и поверхностью распределенной сварочной ванны, находящимися под слоем флюса в парогазовом пузыре, заполненном парами металла, компонентов флюса и электродного покрытия. Давление внутри парогазового пузыря выше, чем давление окружающей среды.

9. Периодическое движение электрической дуги в плавильном пространстве приводит к периодическим изменениям ее длины и положения рабочей точки на вольт-амперной характеристике источника. При этом периодически изменяется скорость плавления пластинчатого электрода и металла изделия, поэтому форма оплавления пластинчатого электрода при сварке соответствует виду внешней вольт-амперной характеристике источника, а изменение формы границы сплавления пропорционально мощности дуги.

Вольт-амперные характеристики источников для дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом учитывают поведение электрической дуги и сварочной ванны. В процессе сварки при малых напряжениях на дуге используется пологопадающая характеристика источника, при средних напряжениях на дуге - крутопадающая, при высоких напряжениях на дуге - пологовоз-растающая вольт-амперная характеристика.

10. Разработана технология дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом прямолинейных швов из аустенитной стали и низкоуглеродистой стали 20. Механические испытания образцов соединений из стали 08Х18Н10Т и стали 20 показали, что получаемые сварные соединения имеют высокие показатели прочности и пластичности, не уступающие, а в отдельных случаях и превышающие соответствующие характеристики материалов в исходном состоянии.

11. Апробирована технология сварки прямолинейных швов большой толщины из аустенитной и малоуглеродистой стали, технология сварки скобы и рычага центрального подвешивания электропоезда, технология восстановительной наплавки изделий электропоезда (головки тяги, башмака, планки), технология сварки изделий круглого сечения большого диаметра (пруток, арматура). Технологии дуговой сварки и наплавки неподвижным плавящимся электродом внедрены на Московском локомотиворемонтном заводе, а технология сварки изделий круглого сечения на предприятии ООО "Строй-Вымпел". Внедрение технологии дуговой сварки и наплавки неподвижным плавящимся электродом значительно упрощает некоторые подготовительные операции и позволяет получить, используя стандартное сварочное оборудование, значительную экономию рабочего времени при выполнении подготовительных и сварочных работ.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. A.c. 4939308 СССР, МКИ В 23 К 9/173. Способ дуговой сварки /И.В. Зуев, А.Д. Трофимов, В.О. Бушма, A.B. Товкач (СССР).- 1991.

2. Зуев И. В. Дуговая сварка неподвижным плавящимся электродом / И.В. Зуев, А.Д. Трофимов, В.О. Бушма // Труды МЭИ. Прогрессивные методы обработки и контроля материалов. - 1993.- №670.- С. 4 - 14.

3. Движение дуги в узком зазоре при дуговой сварке неподвижным плавящимся электродом / И.В. Зуев, В.Ф. Кубарев, В.О. Бушма и др.// Прикладная физика. - 1994.- № 3.- С.З -7.

4. Zuev I.V. Self-Organisation in Certain Processes of Welding and Processing Materials / I.V. Zuev, A.G. Galkin, V.O. Bushma // Journal of Advanced Materials. - 1995. - №2. - P.70-74.

5. Патент 2069613 Россия, МПК 6. В 23 К 9/173, 9/06. Способ дуговой сварки и источник питания для его осуществления/ В.О. Бушма - Опубл. 27.11.96г., Вып.ЗЗ.

6. Дуговая сварка неподвижным плавящимся электродом / В.О. Бушма // Сварочное производство.- 1998.- №9.- С. 24-28.

7. Электрическая дуга в щелевой разделке / В.О.Бушма // Автономная энергетика.- 1998.-№9,- С. 12-19.

8. Бушма В.О. Дуговой канал при сварке неподвижным плавящимся электродом / В.О. Бушма, С.А. Сиятсков, Н.Ю. Сыряная // Прикладная физика. -1999.-№6,-С. 29-40.

9. V.O. Bushma Arc welding with a stationary consumable electrode / V.O. Bushma // Welding International.- 1999, 13 (3).- P. 235-239.

10. Дуговая сварка неподвижным плавящимся электродом сталей аусте-нитного класса / В.О. Бушма, В.М. Боровик, В,В. Новокрещенов и др. // Сварочное производство.- 1999.-№11.- С. 3-5.

11. Бушма В.О. Источник питания для дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом.' В.О. Бушма // Автономная энергетика.- 1999-2000.-№10-11.- С.16-21.

12. Бушма В.О. Источник питания для дуговой сварки в щелевую разделку / В.О. Бушма // Прикладная физика. - 2000.- № 1,- С. 37-44.

13. Bushma V.O. Arc welding austenitic steels with a stationary consumable electrode / V.O. Bushma, V.M. Borovik, V.V. Novokreshchenov, N. YU. Syryanava // Welding International.- 2000,- № 14 (5).- P. 388-390.

14. Структуры сварных соединений основного оборудования и трубопроводов ТЭС: Научно-технический атлас. В 2-х ч. / Боровик В.М., Бушма В.О., Муравьева Т.П. и др.- М.: Изд. МЭИ, 2000.-Ч. 1 .-70с.

15. Структуры сварных соединений основного оборудования и трубопроводов ТЭС: Научно-технический атлас в 2-х частях/ Боровик В.М., Бушма В.О., Зайцева A.B. и др. М.: Изд. МЭИ, 2000,- 4.2. - с.16б.

16. Бушма В.О. Источник питания для дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом/ В.О. Бушма // Сварочное производство.- 2000. -№ 4.-С.23-26.

17. Bushma V.O. A power source for arc welding with a stationary consumable electrode / V.O. Bushma// Welding International.- 2000.- №14(9).- P. 730-733.

18. Неподвижный пластинчатый электрод для дуговой сварки / В.О. Бушма // Сварочное производство. - 2001.- № 2.- С. 3-9.

19. Исследование структуры сварных соединений сталей теплоэнергетического оборудования. А.В. Зайцева, Т.П. Муравьева, В.М. Боровик, В.О. Бушма и др. // Тяжелое машиностроение. -2001,- №8.- С.29-34.

20. Нагрев пластинчатого электрода равномерно распределенным источником тепла в дуговой сварке неподвижным плавящимся электродом / Бушма В.О. //Прикладная физика. - 2001.- №2.- С.75-85.

21. Свидетельство на полезную модель №18507 7 В 23К 9/06. Источни питания для дуговой сварки / В.О. Бушма; зарег. 27.07.01.

22. V.O. Bushma A stationary strip electrode for arc welding / V.O. Bushma // Welding International.- 2001.- № 48(2).- P. 3-9.

23. Бушма В.О. Нагрев пластинчатого электрода протекающим током в дуговой сварке неподвижным плавящимся электродом / Бушма В.О. // Прикладная физика.- 2003.- №2.- С. 41-46.

24. Бушма В.О. Нагрев пластинчатого электрода при дуговой сварке неподвижным плавящимся электродом / Бушма В.О. // Сварочное произволство.-2003,- №9,- С. 26-32.

25. Бушма В.О. Нагрев пластинчатого электрода сварочным током в дуговой сварке неподвижным плавящимся электродом (ДС НПЭ)/ В.О. Бушма, Д.В. Калашников; Под ред. А.Д. Шляпина // Техника, технология и перспективные материалы: Межвузовский сборник научных трудов.- М.: МГИУ,

2003.- С. 182-187.

26. Bushma V.O. Heating a strip electrode with welding current in arc welding with a stationary consumable electrode / V.O. Bushma // Welding International. -

2004. - Vol.18, T. 2. - P. 145-150.

27. Бушма В.О. Магнитное поле, создаваемое в дуговом канале током пластинчатого электрода / В.О. Бушма, В.Ф. Кубарев, Д.В. Калашников // Прикладная физика,- 2004,- №3 .-С.29-40.

28. Бушма В.О. Магнитное поле дугового столба при дуговой сварке неподвижным плавящимся электродом/ В.О. Бушма, Д.В. Калашников // Сварочное производство.- 2004. №7 .- С.6-16.

29. Bushma V.O. Magnetic field of arc column with the fixed consumable electrode arc welding / V.O. Bushma, D.V. Kalashnikov // Welding International.-2004, Vol.18, № 12.- P. 967-976.

30. Бушма В.О., Калашников Д.В. Магнитное поле дугового канала при сварке неподвижным плавящимся электродом// Техника, технология и пер-

спективные материалы: Межвузовский сборник научных трудов/ Под ред. А.Д. Шляпина. М.: МГИУ, 2004.-C.218-223.

31. Бушма В.О. Магнитное поле, создавемое в дуговом канале током основного металла/ В.О. Бушма, Д.В. Калашников // Прикладная физика,-2005,- №1,- С.57-67.

32. Бушма В.О. Магнитное поле дугового столба при дуговой сварке неподвижным плавящимся электродом/ В.О. Бушма, Д.В. Калашников // Сварочное производство,- 2005.- №4.- С.14-22.

33. Bushma V.O. Magnetic field of arc column in arc welding with a stationary consumable electrode / V.O. Bushma, D.V.Kalashnikov // Welding International. -2005, vol.19, № 9. - P. 729-736.

34. Бушма В.О. Плавление пластинчатого электрода в дуговой сварке не-

Кдвижным плавящимся электродом (начало процесса) / В.О.Бушма, В.Ф. Ку-рев, Д.В.Калашников // Прикладная физика.- 2005.- №5. - С.62-72.

35. Патент 2278771 Россия, МПК 7. В 23 К 9/14. Способ электродуговой сварки неподвижным плавящимся пластинчатым электродом/ В.О. Бушма, Д.В. Калашников - Опубл. 27.06.06г., Вып. 18.

Подписано в печать^', ¿1£. OB Зак. ЛЛ 6" Тир. {00 П.л. Полиграфический центр МЭИ (ТУ) Красноказарменная ул., д. 13

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И АББРЕВИАТУР.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ.

1.1. Анализ существующих способов электрической сварки плавлением изделий большой толщины.

1.2. ДС НПЭ - высокопроизводительный способ сварки изделий.

1.3. Горизонтальная схема ДС НПЭ.

1.4. Схема сварки на подъем.

1.5. Схема сварки с горизонтальным перемещением дуги.

1.6. Особенности формирования сварных швов при ДС НПЭ. Дефекты, ограничивающие работоспособность сварных соединений.

1.7. Общие представления о структуре математической модели

ДС НПЭ.

Выводы по главе 1.

Цель и основные задачи работы.

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

ПЛАСТИНЧАТОГО ЭЛЕКТРОДА.

2.1. Физические процессы, протекающие в пластинчатом электроде.

2.2. Распределенный потенциал пластинчатого электрода.

2.3. Распределение плотности тока в пластинчатом электроде.

2.4. Нагрев пластинчатого электрода равномерно распределенным источником тепла.

2.6. Нагрев пластинчатого электрода током сварки.

Выводы по главе 2.

Глава 3. ИЗУЧЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ПЛАВЛЕНИЯ

ПЛАСТИНЧАТОГО ЭЛЕКТРОДА В ДС НПЭ.

3.1. Модель источника дугового тепла в пластинчатом электроде.

3.2. Нагрев пластинчатого электрода внутренними источниками тепла и электрической дугой.

3.3. Общая постановка задачи плавления пластинчатого электрода при ДС НПЭ.

3.4. Плавление пластинчатого электрода в начале сварки.

3.5. Плавление пластинчатого электрода при подогреве внутренним равномерно распределенным объемным источником тепла.

3.6. Плавление пластинчатого электрода при подогреве внутренними равномерно распределенным и неравномерно распределенным объемными источниками тепла.

Выводы по главе 3.

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ДУГОВОГО

СТОЛБА ПРИ ДС НПЭ.

4.1. Общая постановка задачи.

4.2. Составляющие магнитного поля, создаваемые в дуговом канале током, протекающим по пластинчатому электроду.

4.3. Влияние распределения плотности тока стока электрода на магнитное поле дугового канала.

4.4. Распределение потенциала в металле изделия.

4.5. Плотность тока в частях изделия.

4.6. Напряженности составляющих магнитного поля плавильного пространства, создаваемые токами частей изделия.

Выводы по главе 4.

Глава 5. ОСОБЕННОСТИ ДВИЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ В

ПЛАВИЛЬНОМ ПРОСТРАНСТВЕ ПРИ ДС НПЭ.

5.1. Физические процессы дугового столба.

5.2. Электрическая дуга в плавильном пространстве при ДС НПЭ.

5.3. Объемные электромагнитные силы, действующие на электрическую дугу в плавильном пространстве.

5.4. Оценка градиента давления плазмы и газов в плавильном пространстве.

5.5. Уравнение движения дуги в плавильном пространстве.

5.6. Топологический анализ уравнения движения дуги.

5.7. Решение уравнения движения дуги в плавильном пространстве . 265 Выводы по главе 5.

Глава 6. РАЗРАБОТКА ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ

НЕПОДВИЖНЫМ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ.

6.1. Источники питания для однопроходной дуговой сварки изделий большой толщины.

6.2. Модулятор сварочного тока.

6.3. Влияние В АХ источника питания на плавление пластинчатого электрода и основного металла.

6.4. Структурные схемы источников питания для ДС НПЭ.

6.5. Оптимальный источник питания для ДС НПЭ.

6.6. Перспективное направление создания источников питания для ДСНПЭ.

6.7. Модулятор сварочных токов частей изделия.

Выводы по главе 6.

Глава 7. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ

НЕПОДВИЖНЫМ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ.

7.1. Конструкция электродов для ДС НПЭ.

7.2. Условия образования сварного шва при ДС НПЭ.

7.3. Окисление металла при сварке.

7.4. Другие реакции взаимодействия металла сварочной ванны при ДСНПЭ.

7.5. Пластинчатые электроды для ДС НПЭ.

7.6. Дуговая сварка неподвижным плавящимся электродом сталей аустенитного класса.

7.7. Дуговая сварка неподвижным плавящимся электродом низкоуглеродистых сталей.

7.8. Технологические возможности дуговой сварки НПЭ.

7.9. Основные положения технологии ДС НПЭ.

Выводы по главе 7.

Развитие современного машиностроения в направлении снижения металлоемкости агрегатов, повышения мощности установок и перехода к более высоким температурам и давлениям рабочих процессов привело к необходимости использовать для этих целей сварные конструкции из различных сталей и сплавов. В промышленном производстве сварка является одним из ведущих технологических процессов, определяющих эффективность многих существующих отраслей.

Нужды современного промышленного производства требуют постоянного совершенствования технологии сварки деталей различных толщин из различных материалов, в связи с чем постоянно расширяется набор применяемых видов и способов сварки [1]. При этом одним из перспективных направлений развития сварочного производства в России и за рубежом является разработка новых ресурсосберегающих и энергосберегающих технологий [2].

Существующий уровень развития сварки плавлением позволяет решать широкий круг задач, стоящих перед инженерами и учеными, работающими в этой области. Тем не менее, в сфере производства остаются проблемными направления, к числу которых относятся: выполнение сварных соединений при отсутствии рабочего пространства для размещения сварочного оборудования, сварка в труднодоступных и замкнутых пространствах, сварка в помещениях с наличием взрывоопасных или вредных для здоровья обслуживающего персонала сред, сварка, выполняемая рабочим с невысокой квалификацией. В таких условиях особую значимость для сварочного производства приобретают вопросы комплексной механизации и автоматизации [3], а также возникшие в конце прошлого века технологии, использующие процессы самоорганизации [4-9]. Самоорганизующиеся процессы возникают при воздействии концентрированного источника энергии (КПЭ) на материал и характеризуются появлением нелинейных автоколебаний в обрабатываемом материале [9-11].

В связи с обозначенными проблемными направлениями сварки плавлением особую актуальность приобретает процесс дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом, изучению которого посвящена данная работа.

Дуговая сварка неподвижным плавящимся электродом (ДС НПЭ) - новый способ сварки плавлением, предложенный в МЭИ группой исследователей во главе с профессором Зуевым И.В. [12]. Это новое направление в сварке, базирующееся на самоорганизующемся поведении мощной электрической дуги, возникающем при сварке металлов в узкой щелевой разделке [4]. При наличии самоорганизации управление процессом сварки легко осуществить дистанционно, что позволяет получать сварные соединения в местах с радиационным заражением, минимизировав время пребывания обслуживающего персонала в опасной зоне. Использование в производстве самоорганизующейся технологии дуговой сварки открывает реальные перспективы снижения энергозатрат, уменьшения расхода конструкционных материалов, экономии рабочего времени, увеличения возможностей процесса сварки плавлением и, в конечном счете, повышения эффективности сварочного производства.

Цель работы: создание теплофизических основ и разработка оборудования для способа дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом.

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

- исследовать специфику дугового разряда в узком пространстве, ограниченном поверхностью оплавления торца пластинчатого электрода и распределенной сварочной ванной;

- создать модель, описывающую физические процессы нагрева и плавления, протекающие в пластинчатом электроде при сварке и наплавке;

- используя теплофизическую модель, разработать методику, определяющую конструкцию пластинчатого электрода при сварке;

- создать математическую модель процесса, описывающую поведение электрической дуги, помещенной в узкую щелевую разделку;

- экспериментально исследовать физические взаимодействия в электрогидродинамической системе источник - дуга - ванна при ДС НПЭ;

- определить характеристики источника питания, обеспечивающие устойчивость процесса сварки;

- оценить технологические возможности и разработать рекомендации при выборе параметров дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом.

Научные исследования по теме диссертационной работы непрерывно выполнялись с 1986 года.

Финансирование исследований проводилось в соответствии с научно-технической программой "Сварочные процессы" и в рамках двух грантов Минобразования России по фундаментальным исследованиям в области технических наук по направлению "Новые безотходные энергосберегающие технологии производства" (1999-2000гг. и 2002-2004гг.).

Научная новизна работы связана с выявлением специфики поведения мощного электрического разряда в щелевой разделке, а также раскрытием закономерностей, характеризующих физические процессы, происходящие при сварке в пластинчатом электроде, дуговом столбе и основном металле.

1. Показано, что при сварке протекание тока по пластинчатому электроду и наличие узкого стока тока при горении дуги в щелевой разделке приводит к появлению двух источников теплового нагрева электрода. Подогрев пластинчатого электрода протекающим током изменяет режим плавления электрода, при этом изменяются условия массопереноса и формирования сварного соединения. Тепловой нагрев электрода вблизи узкого стока тока находится в области возмущений температурного поля активного пятна дуги, что повышает скорость и термический КПД дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом. При этом коэффициент наплавки для одной и той же мощности дуги превышает коэффициент наплавки автоматической сварки под флюсом в 2,5.5 раз.

2. Установлено, что при симметричной сборке изделия под сварку асимметричное поперечное магнитное поле в пространстве дугового столба создается только током пластинчатого электрода, а сила, действующая на электрическую дугу со стороны такого поля, всегда направлена к центру плавильного пространства, где поперечное магнитное поле минимально.

3. Показано, что при сварке самоорганизующееся, периодическое движение электрической дуги в плавильном пространстве можно рассматривать, как результат взаимодействия трех массовых объемных сил: магнитной, электромагнитного сопротивления и газодинамической. При наличии асимметричного поперечного магнитного поля и турбулентного течения потоков газа и паров металла квазистационарный период и скорость движения электрической дуги самоустанавливаются и определяются балансом действующих сил. Циклическое движение электрической дуги в плавильном пространстве обеспечивает близкое к равномерному распределение энергии дуги по толщине свариваемого изделия и позволяет при одной и той же мощности дуги увеличить толщину свариваемого изделия в 2.3 раза по сравнению со сваркой лежачим электродом.

4. Установлено, что циклическое движение электрической дуги в плавильном пространстве приводит к периодическим изменениям ее длины и положения рабочей точки на вольт-амперной характеристике источника. При этом периодически изменяется скорость плавления пластинчатого электрода и металла изделия, поэтому форма оплавления пластинчатого электрода при сварке соответствует виду внешней вольт-амперной характеристики источника, а изменение формы границы сплавления пропорционально мощности дуги.

На защиту выносятся следующие положения.

1. Новый способ однопроходной сварки изделий большой толщины - дуговая сварка неподвижным плавящимся электродом.

2. Результаты моделирования процесса плавления неподвижного пластинчатого электрода при наличии внутренних равномерно распределенного и неравномерно распределенного источников подогрева.

3. Методика расчета конструкции неподвижного плавящегося пластинчатого электрода при сварке протяженных швов.

4. Результаты исследований магнитного поля пространства дугового столба. Методика определения составляющих напряженности магнитного поля в местах воздействия концентрированного источника энергии.

5. Результаты исследований кинетики движения мощной электрической дуги в щелевой разделке. Устройство, стабилизирующее период перемещения электрической дуги в плавильном пространстве и обеспечивающее равномерное плавление пластинчатого электрода и основного металла при сварке изделий большой толщины.

6. Результаты численных и экспериментальных оценок закономерностей взаимодействия электрогидродинамической системы источник-дуга-ванна. Источники питания, учитывающие сканирующее движение дуги и поведение сварочной ванны в плавильном пространстве, и обеспечивающие пространственную и энергетическую устойчивость дуги при дуговой сварке и наплавке неподвижным плавящимся электродом.

7. Результаты технологических оценок возможных применений способа ДС НПЭ. Основные положения технологии дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом.

При выполнении теоретической части работы использовались методы математической физики, вариационное исчисление, качественный анализ, методы теории подобия и численные методы для решения уравнений и систем уравнений электромагнетизма, теплопроводности, магнитной газодинамики. При получении численных решений использовались известные математические пакеты программ MathCAD, MatLAB, Maple, Mathematica, Femlab.

При экспериментальных исследованиях применялись методы физического моделирования, скоростная киносъемка с синхронной магнитной записью режимов процесса сварки, измерение магнитного поля магнитометром ИПМ-101, методы математического планирования и статистической обработки результатов эксперимента. Механические испытания на растяжение сварных образцов проводились на разрывной машине ИМ-12А, для неразрушающего контроля использовался малогабаритный прибор для экспресс-испытаний материалов ПИМ-ДВ1, при исследовании микроструктуры применялся микроскоп HY-2E.

Практическая значимость и результаты работы.

Теоретические положения, результаты расчетов по математическим моделям, основные положения технологии дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом использованы при разработке и промышленной апробации технологий сварки и наплавки конструкционных и легированных сталей на изделиях Московского локомотиворемонтного завода, при сварке изделий из строительных и арматурных сталей ООО "Строй-Вымпел" и сварке изделий из аустенитных сталей АО "Аэроэлектрик". Рекомендации технологии ДС НПЭ были использованы при разработке технологии ДС НПЭ неповоротных стыков на изделиях ГП "НПО ТЕХНОМАШ". Технологии дуговой сварки и наплавки неподвижным плавящимся электродом внедрены на Московском локомотиво-ремонтном заводе, а технологии сварки изделий круглого сечения - на предприятии ООО "Строй-Вымпел".

Разработаны и запатентованы источники питания для ДС НПЭ, обеспечивающие пространственную и энергетическую устойчивость дуги при сварке.

В диссертационной работе аналитически и численно решен ряд важных теоретических задач, позволяющих определять результаты воздействия концентрированных источников энергии на обрабатываемые материалы, а также находить параметры электрического и магнитного поля в местах воздействия концентрированных потоков энергии (КПЭ), где произвести точные, прямые, экспериментальные измерения практически невозможно. Теоретические положения работы были использованы при решении ряда задач на изделиях, полученных дуговой сваркой в защитном газе, электронно-лучевой сваркой и лазерной сваркой.

Новизна разработанных технологий и оборудования подтверждается 4-мя патентами и свидетельствами и 2-мя поданными заявками на патенты.

Результаты диссертационной работы использовались в читаемых спецкурсах: "Воздействие на материалы концентрированных источников энергии", "Физические основы генерации концентрированных потоков энергии", "Управление техническими системами". Материалы диссертационной работы применялись при защите дипломных проектов: «Дуговая сварка и наплавка изделий транспортной техники неподвижным плавящимся электродом» и «Дуговая сварка неподвижным плавящимся электродом корпуса парогенератора», а также в курсовом и дипломном проектировании студентов по специальности 12.07.00 - «Машины и технология высокоэффективных процессов обработки».

Основные результаты работы изложены в статьях, опубликованных в журналах "Сварочное производство", "Прикладная физика", "Автономная энергетика", "Тяжелое машиностроение", "Welding International", "Journal of Advanced Materials" и трудах международных и российских конференций.

Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы из 294 наименований. Диссертация содержит 442 страницы текста, в том числе 148 рисунков и 7 таблиц.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Сварка изделий большой толщины имеет важное значение для многих отраслей народного хозяйства. Ее выполнение традиционными способами сварки плавлением электрошлаковым, автоматическим под флюсом и электронно-лучевым сопряжено с рядом трудностей, а иногда экономически нецелесообразно. В этой связи представляется рациональной разработка нового способа сварки, являющегося дальнейшим развитием сварки лежачим электродом.

Предлагаемый способ дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом (ДС НПЭ) выполняется без разделки кромок с использованием пластинчатого электрода и в настоящее время позволяет качественно сваривать за один проход стальные изделия толщиной до 50 мм. Специфика технологии ДС НПЭ делает актуальным ее применение для выполнения сварных соединений при отсутствии рабочего пространства для размещения сварочного оборудования, в труднодоступных и замкнутых местах, в помещениях с наличием взрывоопасных и вредных для здоровья обслуживающего персонала сред, в том числе в местах с радиационным загрязнением, а несложное оборудование позволяет использовать способ в полевых условиях и выполнять сварку рабочим с невысокой квалификацией. При этом основными проблемами при реализации новой технологии являются создание стабильных условий горения электрической дуги, ее устойчивое движение в плавильном пространстве и получение равномерного плавления пластинчатого электрода.

2. При сварке протекание тока по пластинчатому электроду и наличие узкого стока тока при горении дуги приводит к появлению двух источников нагрева электрода.

Постоянная составляющая плотности тока электрода формирует равномерно распределенный по объему электрода источник нагрева.

Узкий сток тока создает неравномерно распределенный источник нагрева электрода, действующий на расстоянии, не превышающем толщину электрода от стока тока.

3. Подогрев пластинчатого электрода постоянной составляющей плотности тока приводит к нестационарному режиму плавления электрода, что ухудшает качественные характеристики получаемого сварного соединения.

Для получения квазистационарного режима плавления электрода при сварке низкоуглеродистых сталей необходимо выбрать высоту пластинчатого электрода и расстояние между дополнительными токоподводами так, чтобы подогрев электрода постоянной составляющей плотности тока не превышал 100°С.

4. При плавлении пластинчатого электрода его подогрев неравномерно распределенным источником нагрева вблизи узкого стока тока происходит в области относительной глубины проникновения возмущений температурного поля активного пятна дуги, что повышает скорость сварки и термический КПД способа.

5. При симметричной сборке изделия под сварку средняя напряженность поперечного магнитного поля пространства дугового столба определяется только током сварки, протекающим по пластинчатому электроду, и не зависит от токов, протекающих по частям изделия. Напряженность поперечного магнитного поля в плавильном пространстве всегда имеет такое направление, что создаваемая ею магнитная сила, действующая на столб дуги, всегда направлена к центру пространства дугового столба.

Периодическое введение асимметрии сварочного тока для частей изделия позволяет управлять в реальном времени перемещением электрической дуги. Разработано устройство для управления перемещением электрической дуги в плавильном пространстве.

6. Для организации стабильного периодического перемещения электрической дуги в плавильном пространстве необходимо выполнить следующие условия:

- создать асимметричное поперечное магнитное поле, имеющее противоположные экстремальные значения вблизи границ и нулевое значение в центре плавильного пространства;

- обеспечить горение дуги при избыточном давлении потоков газа и паров металла электрода и изделия, с турбулентным течением в плавильном пространстве, используя режим сварки, защитный флюс и технологические элементы формирования сварного шва;

- организовать для пространства дугового столба однородные граничные условия по всей длине свариваемого изделия.

7. Баланс массовых сил, определяющих поведение дуги в плавильном пространстве, складывается из трех объемных сил:

- силы, действующей на дугу со стороны магнитного поля и имеющей направление к центру пространства дугового столба;

- силы электромагнитного сопротивления, всегда направленной против скорости дуги и линейно зависящей от скорости дуги, направления и величины индукции магнитного поля;

- газодинамической силы, величина и направление которой также зависит от скорости дуги и ее местоположения в плавильном пространстве.

Баланс названных сил обеспечивает автоколебательное движение дуги, частота которого в квазистационарном режиме составляет 50. 100 герц.

8. Для дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом в качестве основного вида защиты электрической дуги и сварочной ванны от окружающей среды целесообразно выбрать шлаковую защиту, как наиболее простую и легко выполнимую при сварке различных изделий в нижнем положении.

В процессе сварки электрическая дуга горит между плавящимся торцом пластинчатого электрода и поверхностью распределенной сварочной ванны, находящимися под слоем флюса в парогазовом пузыре, заполненном парами металла, компонентов флюса и электродного покрытия. Давление внутри парогазового пузыря выше, чем давление окружающей среды.

9. Периодическое движение электрической дуги в плавильном пространстве приводит к периодическим изменениям ее длины и положения рабочей точки на вольт-амперной характеристике источника. При этом периодически изменяется скорость плавления пластинчатого электрода и металла изделия, поэтому форма оплавления пластинчатого электрода при сварке соответствует виду внешней вольт-амперной характеристики источника, а изменение формы границы сплавления пропорционально мощности дуги.

Вольт-амперные характеристики источников для дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом учитывают поведение электрической дуги и сварочной ванны. В процессе сварки при малых напряжениях на дуге используется пологопадающая характеристика источника, при средних напряжениях на дуге - крутопадающая, при высоких напряжениях на дуге - пологовоз-растающая вольт-амперная характеристика.

10. Разработана технология дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом прямолинейных швов из аустенитной стали и низкоуглеродистой стали 20. Механические испытания образцов из стали 08Х18Н10Т и стали 20 показали, что получаемые сварные соединения имеют высокие показатели прочности и пластичности, не уступающие, а в отдельных случаях и превышающие соответствующие характеристики материалов в исходном состоянии.

11. Апробирована технология сварки прямолинейных швов большой толщины из аустенитной и малоуглеродистой стали, технология сварки скобы и рычага центрального подвешивания электропоезда, технология восстановительной наплавки изделий электропоезда (головки тяги, башмака, планки), технология сварки изделий круглого сечения большого диаметра (пруток, арматура). Технологии дуговой сварки и наплавки неподвижным плавящимся электродом внедрены на Московском локомотиворемонтном заводе, а технология сварки изделий круглого сечения на предприятии ООО "Строй-Вымпел".

Внедрение технологии дуговой сварки и наплавки неподвижным плавящимся электродом значительно упрощает некоторые подготовительные операции и позволяет, используя стандартное сварочное оборудование, получить значительную экономию рабочего времени при выполнении подготовительных и сварочных работ.

1. Сварка. Резка. Контроль: справочник: в 2-х т; Т.1. /Н.П. Алешин, Г.Г. Чернышов, Э.А. Гладков и др.; под общ. ред. Н.П. Алешина, Г.Г. Чернышева. М.: Машиностроение, 2004. - Т.1. - 624 с.

2. Технологические основы сварки и пайки в авиастроении /В.А. Фролов, В.В, Пешков, А.Б. Коломенский, В.А. Казаков. М.: Интермет Инжиниринг, 2004.-455 с.

3. Патон, Б.Е. Проблемы комплексной автоматизации сварочного производства/Б.Е. Патон //Автоматическая сварка. -1981. №1. - С. 1-6.

4. Zuev, I.V. Self-Organisation in CertainProcesses of Welding and Processing Materials /I.V.Zuev, A.G. Galkin, V.O. Bushma //Journal of Advanced Materials. -1995.-B.2. P. 70-74.

5. Синергетика и фракталы в материаловедении /B.C. Иванова, А.С. Ба-ланкин, И.Ж. Бунин, А.А. Оксогоев. М.: Наука, 1994. - 383 с.

6. Зуев, И.В. Самоорганизация (синергетика) процессов сварки и пайки: работа формирования шва /И.В.Зуев //Сварочное производство. -1995.-№9.-С. 13-15.

7. Иванова, B.C. Синергетика. Прочность и разрушение металлических материалов /B.C. Иванова. М.: Наука, 1992. - 160 с.

8. Николис, Г. Самоорганизация в неравновесных системах: пер. с англ. /Г. Николис, И. Пригожин. М.: Мир, 1979. - 504 с.

9. Хакен, Г. Синергетика: пер. с англ. /Г. Хакен. М.: Мир, 1980. - 404 с.

10. Курдюмов, С.П. Синергетика теория самоорганизации: идеи, методы, перспективы /С.П. Курдюмов, Г.Г. Малинецкий. - М.: Знание, 1983. -64 с.

11. Углов, А.А. Автоколебательные процессы при воздействии концентрированных потоков энергии /А.А. Углов, С.В. Селищев. М.: Наука, 1987.- 148 с.

12. А.с. 1718465 СССР, МКИВ 23 К 9/173. Способ дуговой сварки /И.В. Зуев, А.Д. Трофимов, Е.Н. Эстрова (СССР). 1987. - д.с.п.

13. Технология электрической сварки плавлением. /А. Е. Аснис, A.M. Макара, В.В. Подгаецкий и др.; под ред. Б.Е. Патона. М.: Машиностроение, 1962.-663 с.

14. Мамутов, E.JI. Электронно-лучевая сварка деталей большой толщины. /E.JI. Мамутов. М.: Машиностроение, 1992. - 231 с.

15. Электрошлаковая сварка и наплавка. /Д.А. Дудко, Г.З. Волошкевич, B.C. Сидорук и др.; под ред. Б.Е. Патона. М.: Машиностроение, 1980. -511 с.

16. Компан, Я.Ю. Электрошлаковая сварка и плавка с управляемыми МГД-процессами. /Я.Ю. Компан, Э.В. Щербинин. М.: Машиностроение, 1989.-269 с.

17. Сварка в СССР. Развитие сварочной техники и науки о сварке. Технологические процессы, сварочные материалы и оборудование: в 2 т; Т.1. /Ю.А. Анисимов, И.А. Антонов, О.А. Бакши и др. М.: Наука, 1981. - 533 с.

18. Электрошлаковая технология за рубежом /Б.И. Медовар, Д.А. Дудко, А.К. Цыкуленко и др. Киев: Наукова думка, 1982. - 320 с.

19. Патон, Б.Е. Электрооборудование для дуговой и шлаковой сварки. /Б.Е. Патон, В.К. Лебедев. М.: Машиностроение, 1966. - 359 с.

20. Ивочкин, И.И. Об эффективности применения порошкообразного присадочного металла при электрошлаковой сварке. /И.И. Ивочкин, А.Ф.Соседов. //Сварочное производство. 1969. - №11. - С. 12-14.

21. Некоторые пути совершенствования электрошлаковой сварки. /Г.З. Волошкевич, И.И. Сущук-Слюсаренко, И.И. Лычко и др. //Автоматическая сварка. 1972.-№12.-С. 5-9.

22. Сущук-Слюсаренко, И.И. Техника выполнения электрошлаковой сварки. /И.И. Сущук-Слюсаренко, И.И. Лычко. Киев: Наукова думка, 1974. -95 с.

23. Стеклов, О.И. Основы сварочного производства. /О.И. Стеклов. М.: Высшая школа, 1986. - 224 с.

24. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением. /Г. И. Лесков, O.K. Назаренко, В.В. Подгаецкий и др.; под ред. Б.Е. Патона. -М.: Машиностроение, 1974. 768 с.

25. Подгаецкий, В.В. Сварочные флюсы /В.В. Подгаецкий, И.И. Люберец. Киев: Техника, 1984. - 167 с.

26. Герман, С.И. Электродуговая сварка теплоустойчивых сталей перлитного класса. /С.И. Герман. М.: Машиностроение, 1972. - 200 с.

27. Бринберг, И.Л. Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом. /И.Л. Бринберг. М.: Машиностроение, 1960. - 91 с.

28. Сварка в машиностроении: справочник: в 4 т.; Т.2. /А.И. Акулов, Г.А. Асиновская, В.В. Баженов и др.; под ред. Николаева. М.: Машиностроение, 1978. - 462 с.

29. Ивочкин, И.И. Сварка под флюсом с дополнительной присадкой /И.И. Ивочкин, Б.Д. Малышев. М.: Стройиздат, 1981. - 175 с.

30. Каховский, Н.И. Сварка нержавеющих сталей. /Н.И. Каховский. -Киев: Техника, 1968.-312 с.

31. Герман, С.И. Сварка в среде углекислого газа. /С.И. Герман, Г.Н. Кулакова. Харьков: Книжное издательство, 1963. - 136 с.

32. Рыкалин, Н.Н. Основы электронно-лучевой обработки материалов /Н.Н. Рыкалин, И.В.Зуев, А.А. Углов. М.: Машиностроение, 1978. - 239 с.

33. Шиллер, 3. Электронно-лучевая технология: пер. с нем. /3. Шиллер, У. Гайзер, 3. Панцер. М.: Энергия, 1980. - 528 с.

34. Специальные методы сварки и пайки. /В.А. Фролов, В.В. Пешков, А.Б. Коломенский, Ю.В. Горбатский и др. М.: Интермет Инжиниринг, 2005. -183 с.

35. А.с. 4939308 СССР, МКИ В 23 К 9/173. Способ дуговой сварки /И.В. Зуев, А.Д. Трофимов, В.О. Бушма, А.В. Товкач (СССР). -1991. д.с.п.

36. Лоскутов, А.Ю. Введение в синергетику. /А.Ю. Лоскутов, А.С. Михайлов. М.: Наука, 1990. - 270 с.

37. Зуев, И.В. Дуговая сварка неподвижным плавящимся электродом. /И.В. Зуев, В.Ф. Кубарев, В.О. Бушма //Концентрированные потоки энергии в обработке материалов: тезисы докл. научно-техн. конф. Пенза, 1991. - С. 3-4.

38. Штерлинг, С.З. Сварка лежачим и наклонным электродом. /С.З. Штерлинг //Вестник инженеров и техников. 1940. - №11 - С. 21-26.

39. Матейко, Н.М. Развитие электродуговой сварки в СССР. /Н.М. Ма-тейко, Л.Д. Радунский. М.: Госэнергоиздат, 1960. - 165 с.

40. Опыт промышленного применения гравитационной сварки: материалы к краткосрочному семинару 5-7 сентября 1973. //Ленинградский дом научно-технической пропаганды. 1973.-40 с.

41. Юриков, В.Н. Наплавка лежачим электродом с одновременным легированием слоя /В.Н. Юриков //Материалы к научно-производственной конференции по вопросам механизации сельского хозяйства. Краснодар, 1971.-С. 119-121.

42. Говорков, В.А. Электрические и магнитные поля /В.А. Говорков. -М.: Энергия, 1968.-487 с.

43. Киллинг, Р. Применение гравитационной электродуговой сварки при строительстве наземных сооружений и в мостостроении. /Р.Киллинг //Stahlbau. -1971. №8. - С. 239-243.

44. Циммель, Г. Дуговая сварка штучным наклонным опирающимся электродом. /Г. Циммель //Schweisstechnik. 1970. -№7. -В.24. - С. 91-92.

45. Такэси, Т. Сварочные аппараты гравитационного типа и сварочные электроды. /Т. Такэси, Ф. Куниаки //Есицу гидзюцу. 1966. - Т. 14, №6 - С. 233-240.

46. Patent 3,515,846 (USA). Arc-welding and welding method the same. /Takashi Nakamura. Appl. 22.03.67, Serial No. 666,255; Publ. 2.06.70. CI. 219137.

47. Гаген, Ю.Г. Сварка магнито-управляемой дугой. /Ю.Г. Гаген, В.Д. Таран. М.: Машиностроение, 1970. - 160 с.

48. Патент 4750013 США, МКИ4 В23 К 9/08. Arc welding process /Motoni Капо, Hitoshi Shloyama (Japan). №361585; заявл. 18.05.73; опубл. 2.03.76

49. Патент 959040 ФРГ, В23. К, 9/08. Устройство для электродуговой сварки с наложенным на изделие электродом с применением магнитного поля, воздействующего на электрическую дугу. /Н. Gunter; заявл. 10.05.56; опуб.28.02.57.

50. Патент 963540 ФРГ, В23. К, 9/08. Магнитный пояс для получения магнитных вспомогательных полей в электродуговой сварке. /Н. Gunter; заявл. 8.11.56; опуб. 9.05.57.

51. Gunter, Н. Autornafisches Schuterferfahren im Rohrleitungbau mit magnefisch gesteurten Lichtbogen. /Н. Gunter //Schweissen und Schneiden. -1958.-B. 10.-S. 385-394.

52. Китаев, A.M. Справочная книга сварщика. /A.M. Китаев, А .Я. Ки-таев. М.: Машиностроение, 1985. - 256 с.

53. Гривняк, И. Свариваемость сталей. /И. Гривняк. М.: Машиностроение, 1984. - 216 с.

54. Движение дуги в узком зазоре при дуговой сварке неподвижным плавящимся электродом. /И.В. Зуев, В.Ф. Кубарев, В.О. Бушма и др. //Прикладная физика. Технология. 1994. - № 3. - С. 3-7.

55. Залесский, A.M. Электрическая дуга отключения. /A.M. Залесский.- М. JI.: Госэнергоиздат, 1963. - 266 с.

56. Чалмерс, Б. Теория затвердевания: пер. с англ. /Б. Чалмерс. М.: Металлургия, 1968.-288 с.

57. Бушма, В.О. Дуговая сварка неподвижным плавящимся электродом прямолинейных швов изделий большой толщины с использованием горизонтальной схемы: дисс. на соиск. канд. техн. наук: 05.03.06./ В.О. Бушма; МВТУ. М., 1996. - 217 с. - д.с.п.

58. Меликов, В.А. Многоэлектродная наплавка. /В.А. Меликов. М.: Машиностроение, 1988. - 140 с.

59. Сварка. Резка. Контроль: справочник: в 2-х т; Т.2. /Н.П. Алешин, Г.Г. Чернышев, А.И., Акулов и др.; под общ, ред. Алешина Н.П., Чернышева Г.Г.- М. Машиностроение, 2004. 480 с.

60. Волченко, В.Н. Контроль качества сварных соединений. /В.Н. Вол-ченко. М.: Машиностроение, 1986. - 152 с.

61. Прохоров, Н.Н. Физические процессы в металлах при сварке: в 2-х т; Т.1. /Н.Н. Прохоров. М.: Металлургия, 1968. - 695 с.

62. Структуры сварных соединений основного оборудования и трубопроводов ТЭС: научно-технический атлас: в 2-х ч; 4.1. /Боровик В.М., Бушма В.О., Муравьева Т.П. и др. М.: Изд. МЭИ, 2000. - 70 с.

63. Подгаецкий, В.В. Опыт применения флюсов и проволок для сварки конструкционных сталей. /В.В. Подгаецкий //Автоматическая сварка. 1981 -№1.- С. 39-41.

64. Михайлов, Г.Г. Термодинамика раскисления стали. /Г.Г. Михайлов, Д.Я. Поволоцкий. М.: Металлургия, 1993. - 144 с.

65. Зуев, И.В. Дуговая сварка неподвижным плавящимся электродом. /И.В. Зуев, А.Д. Трофимов, В.О. Бушма. //Прогрессивные процессы сварки в машиностроении: тез. научно-техн. конф. Красноярск, 1991. - С. 7.

66. Лесков, Г.И. Электрическая сварочная дуга. /Г.И. Лесков. М.: Машиностроение, 1970.-335 с.

67. Филькенбург, В. Электрические дуги и термическая плазма: пер. с нем. /В. Филькенбург, Г. Меккер. М.: Издательство иностранной литературы, 1961.-369 с.

68. Грановский, В.М. Электрический ток в газе. /В.М. Грановский. -М.: Наука, 1971.-544 с.

69. Паневин, И.Г. Исследование прианодных процессов в сильноточных разрядах высокого давления. /И.Г. Паневич, И.П. Назаренко, А.В. Ершов; отв. ред. В.Ф. Жуков. //Экспериментальное исследование плазмотронов. -Новосибирск: Наука, 1977. С. 340-357.

70. Ленивкин, В.А. Технологические свойства сварочной дуги в защитных газах. /В.А. Ленивкин, Н.Г. Дюргеров, Х.Н. Сагиров. М.: Машиностроение, 1989. - 246 с.

71. Кесаев, И.Г. Катодные процессы в электрической дуге. /И.Г. Кесарев. М.: Наука, 1968. - 243 с.

72. Приэлектродные процессы в дуговых разрядах. /М.Ф. Жуков, Н.П. Козлов, А.В. Пустогаров и др. Новосибирск: Наука, 1982. - 157 с.

73. Жуков, М.Ф. Прикладная динамика термической плазмы. /М.Ф. Жуков, А.С. Коротеев, Б.А. Урюков. Новосибирск: Наука, 1975. - 298 с.

74. Зуев, И.В. Дуговая сварка неподвижным плавящимся электродом. /И.В. Зуев, В.О. Бушма //Современные проблемы сварочной науки и техники: тез. междун. научно-техн. конф. Ростов-на-Дону, 1993. - С. 35-36.

75. Физические величины: справочник. /А.П. Бабичев, Н.А Бабушкина, A.M. Братковский и др.; под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с.

76. Рабинович, И .Я. Оборудование для дуговой электрической сварки: источники питания дуги. /И.Я. Рабинович. М.: Машиностроение, 1958. — 380 с.

77. Сидоров, И.Н. Источники электропитания бытовой РЭА: справочник. /И.Н. Сидоров, М.Ф. Биннаров, Е.В. Васильев. М.: Радио и связь, 1991. -472 с.

78. Дуговая сварка неподвижным плавящимся электродом. /В.О. Бушма //Сварочное производство. 1998. - №9. - С. 24-28.

79. Бушма, В.О. Управление самоорганизацией движения дуги при дуговой сварке неподвижным плавящимся электродом. /В.О. Бушма //Информационные средства и технологии: доклады международной конференции. Москва, 1999. - С. 78-81.

80. Бушма, В.О. Дуговой канал при сварке неподвижным плавящимся электродом. /В.О. Бушма, СЛ. Сиятсков, Н.Ю. Сыряная. //Прикладная физика. -1999. №6. - С. 29-40.

81. Гринберг, Г.А. Избранные вопросы математической теории электрических и магнитных явлений. /Г.А. Гринберг. M.-JL: Изд. Академии наук СССР, 1943.-727 с.

82. Тихонов, А.Н. Уравнения математической физики. /А.Н. Тихонов, А.А. Самарский. М.: Наука, 1972. - 736 с.

83. Фарлоу, С. Уравнения с частными производными для научных работников и инженеров: пер. с англ. /С. Фарлоу. М.: Мир, 1985. - 383 с.

84. Электрическая дуга в щелевой разделке. /В.О. Бушма //Автономная энергетика. 1998. - №9. - С. 12-19.

85. Дьяконов, В. П. Справочник по применению системы PC MatLAB. /В.П. Дьяконов. М.: Наука, 1993. - 111 с.

86. Тамм, И.Е. Основы теории электричества. /И.Е. Тамм. М.: Наука, 1989.-504 с.

87. Физическая энциклопедия: в 5 т; Т.З. /Д.М. Алексеев, A.M. Балдин, A.M. Бонч-Бруевич и др.; под ред. A.M. Прохорова. М.: Большая Российская энциклопедия, 1992. - 672 с.

88. Градштейн, И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. /И.С. Градштейн, И.М. Рыжик. М.: Наука, 1971. - 1108 с.

89. Дьяконов, В.П. Система MathCAD. /В.П. Дьяконов. М.: Радио и связь, 1993.-127 с.

90. Плис, А.И. MATHCAD: математический практикум. /А.И. Плис, Н.А. Сливина. М.: Финансы и статистика, 1999. - 655 с.

91. Карлоу, Г. Теплопроводность твердых тел. /Г. Карлоу, Д. Егер. М.: Наука, 1964.-488 с.

92. Рыкалин, Н.Н. Расчеты тепловых полей при сварке. /Н.Н. Рыкалин. -М.: Машгиз, 1951.-296 с.

93. Теория сварочных процессов. /В.Н. Волченко, В.М. Ямпольский, В.А. Винокуров и др.; под ред. В.В. Фролова. М.: Высшая школа, 1988. -559 с.

94. Физическая энциклопедия: в 5 т; Т.5. /Д.М. Алексеев, A.M. Балдин, A.M. Бонч-Бруевич и др.; под ред. A.M. Прохорова. М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. - 757 с.

95. Курант, Р. Уравнения с частными производными: пер. с англ. /Р. Курант. М.: Мир, 1964. - 830 с.

96. Будак, Б.М. Сборник задач по математической физике. /Б.М. Бу-дак, А.А. Самарский, А.Н. Тихонов. М.: Наука, 1980. - 688 с.

97. Смирнов, М.С. Нелинейная стационарная система дифференциальных уравнений переноса тепла и вещества. /М.С. Смирнов //Инж.-физ. ж. 1965. - Т. IX. - №2. - С. 250-254.

98. Смирнов, М.С. О нелинейных задачах тепломассообмена /М.С. Смирнов //Инж.-физ. ж. 1965. - Т. IX. - №5. - С. 567-570.

99. Смирнов, В.И. Курс высшей математики: в 2 т; Т.2. /В.И. Смирнов. -М.: Наука, 1974.-655 с.

100. Теплофизические свойства веществ: справочник /A.M. Фрадкин, К.П. Воронин, Г.Е. Ларионов и др.; под ред. Н.Б. Варгафтика. М.: Госэнер-гоиздат, 1956. - 367 с.

101. Неподвижный пластинчатый электрод для дуговой сварки. /В.О. Бушма //Сварочное производство. 2001. - №2. - С. 3-9.

102. Нагрев пластинчатого электрода равномерно распределенным источником тепла в дуговой сварке неподвижным плавящимся электродом. /Бушма В.О. //Прикладная физика. 2001. - №2. - С. 75-85.

103. Bushma, V.O. Astationary strip electrode for arc welding. N.O. Bushma //Welding International. 2001. - №48(2). - P. 3-9.

104. Лыков, A.B. Теория теплопроводности /А.В. Лыков. М.: Высшая школа, 1967.-599 с.

105. Фихтенгольц, Г.М. Курс дифференциального и интегрального исчисления: В 3 т; Т.З. /Г.М. Фихтенгольц. М.: Наука, 1969. - 656 с.

106. Фихтенгольц, Г.М. Курс дифференциального и интегрального исчисления: В 3 т; Т.2. /Г.М. Фихтенгольц. М.: Наука, 1969. - 800 с.

107. Ильин, В.А. Основы математического анализа: часть 2. /В.А. Ильин, Э.Г. Поздняк. М.: Наука, 1973.-447 с.

108. Бушма, В.О. Нагрев пластинчатого электрода протекающим током в дуговой сварке неподвижным плавящимся электродом. /Бушма В.О. //Прикладная физика. 2003. - №2. - С. 41-46.

109. Бушма, В.О. Нагрев пластинчатого электрода при дуговой сварке неподвижным плавящимся электродом /Бушма В.О. //Сварочное производство. 2003. - №9. - С. 26-32.

110. Бушма, В.О. Нагрев электрода протекающим током в дуговой сварке неподвижным плавящимся электродом. /В.О. Бушма, В.М. Боровик //Сварка Урала-2003: сборник докладов научно-технической конференции сварщиков уральского региона. Киров, 2003. - С. 39-40.

111. Bushma, V.O. Heating a strip electrode with welding current in arc welding with a stationary consumable electrode. /V.O. Bushma //Welding International. 2004. - Vol.18, B.2. - P. 145-150.

112. Потемкин, В.Г. Система инженерных и научных расчетов MatLab: 5.x: в 2 т; Т.2. /В.Г. Потемкин. М.: Диалог-МИФИ, 1999 - 447 с.

113. Ануфриев, И.Е. Самоучитель MatLab 5.3 / 6.x /И.Е. Ануфриев. -СПб.: БХВ-Петербург, 2002. 712 с.

114. Новиков, О.Я. Устойчивость электрической дуги /О.Я. Новиков. -Л.: Энергия, 1978.- 159 с.

115. Тиходеев, Г.М. Энергетические свойства электрической сварочной дуги. /Г.М. Тиходеев. М.-Л.: АН СССР, 1961.-254 с.

116. Потапьевский, А.Г. Сварка в защитных газах плавящимся электродом. /А.Г. Потальевский. М.: Машиностроение, 1974. - 238 с.

117. Гвоздецкий, B.C. К теории катодных процессов в электрической дуге /B.C. Гвоздецкий //Автоматическая сварка. 1969. - № 6. - С. 1-4.

118. Раховский, В.И. Физические основы коммутации электрического тока в вакууме /В.И. Раховский. М.: Наука, 1980. - 536 с.

119. Жуков, М.Ф. Теплофизика приэлектродных процессов электродугового нагрева газа. /М.Ф. Жуков, Н.Б. Дандарон, В.К. Литвинов. Магнитогорск: Магнитогорский горно-металлургический институт, 1989. - 84 с.

120. Пфендер, М.Н. Экспериментальное исследование теплоотдачи к аноду кольцевого дугового разряда. /М.Н. Пфендер //Ракетная техника и космонавтика 1968. - Т.6, №8. - С. 53-58.

121. Жеенбаев, Ж.А. Исследование тепловых, электрических и эрозионных характеристик плазменного анода. /Ж.А. Жеенбаев //Известия сибирского отделения АН СССР. Серия: технические науки. 1973. - №3, Вып. 1. -С. 3-6

122. Кулагин, И.Д. О распределении плотности тока в пятнах сварочной дуги. /И.Д. Кулагин, А.В. Николаев. М.: Издательство АН СССР, 1958. - Вып.З. - С. 308 -315.

123. Владимиров, B.C. Уравнения математической физики. /B.C. Владимиров. М.: Наука, 1971. - 512 с.

124. Котляков, Н.С. Уравнения в частных производных математической физики. /Н.С. Кошляков, Э.Б. Глинер, М.М. Смирнов. М.: Высшая школа, 1970.-712 с.

125. Полянин, А.Д. Линейные уравнения математической физики: справочник. /А.Д. Полянин. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. - 576 с.

126. Самарский, А.А. Вычислительная теплопередача. /А.А. Самарский, П.Н. Вабищевич. М.: Едиториал УРСС, 2003. - 784 с.

127. Мейрманов, A.M. Задача Стефана. /A.M. Мейрманов. Новосибирск: Наука, 1986. - 239 с.

128. Бушма, В.О. Источник питания для дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом. /В.О. Бушма //Автономная энергетика. 1999-2000. -№10-11.-С. 16-21.

129. Оборудование для дуговой сварки: справочное пособие, /под ред. В.В. Смирнова. Л.: Энергоатомиздат, 1986. - 656 с.

130. Гольфарб, Э.М. Теплотехника металлургических процессов. /Э.М. Гольфарб. М.: Металлургия, 1987. - 439 с.

131. Рубинштейн, Л.И. Проблема Стефана. /Л.И. Рубинштейн. Рига: Звайгзне, 1967.-457 с.

132. Гринберг, Г.А. О движении поверхности раздела фаз в задачах стефановского типа. /Г.А. Гринберг, О.М. Чекмарева //ЖТФ. 1970. - Т. XLI, Вып. 10. - С. 2025-2031.

133. Гуляев, А.П. Металловедение. /А.П. Гуляев. М.: Металлургия, 1986.-646 с.

134. Бушма В.О. Плавление пластинчатого электрода в дуговой сварке неподвижным плавящимся электродом (начало процесса) / В.О Бушма, В.Ф. Кубарев, Д.В.Калашников // Прикладная физика. 2005. №5 С.62-72.

135. Чекмарева, О.М. Некоторые интегральные уравнения нового типа для задач с фазовыми переходами. /О.М. Чекмарев //ЖТФ. 1971. - Т.41, №6.-С. 1115-1120.

136. Борисов, В.Т. О расчете кинетики затвердевания металлического слитка при различных температурных условиях на его поверхности. /В.Т. Борисов, Б .Я. Любов, Д.Е. Темкин //Доклады АН СССР. 1955. - Т. 104, №2. - С. 223-226.

137. Гудмэн, Т.Р. Интеграл теплового баланса: дальнейшее рассмотрение и уточнение. /Т.Р. Гудмэн //Теплопередача. 1961. - №1. - С. 107-111.

138. Ларднер, Т.Ю. Вариационный принцип Био для решения задач теплопроводности. /Т.Ю. Ларднер //Ракетная техника и космонавтика. -1963.-№1.-С. 225-236.

139. Ларднер, Т.Ю. Приближенные решения задач переноса тепла при наличии фазовых превращений. /Т. Ю. Ларднер //Ракетная техника и космонавтика. 1967. - №11. с. 215-223.

140. Коздоба, Л.А. Методы решения нелинейных задач теплопроводности. /Л.А. Коздоба. М.: Наука, 1975. - 227 с.

141. Гудмен, Т.Р. Влияние произвольной нестационарной температуры стенки на теплоотдачу несжимаемой жидкости. /Т.Р. Гудмен //Теплопередача. 1962. - №2. - С. 89-95.

142. Тихонов, А.Н. Дифференциальные уравнения. /А.Н. Тихонов, А.Б. Васильева, А.Г. Свешников. М.: Наука, 1885. - 231 с.

143. Математическое моделирование сварки неподвижным плавящимся электродом: отчет о НИР (промежут.) /МЭИ НИЧ № ГР. 019000288; инв.№011386-М., 1991.-37 с.

144. Мазо, А.Б. Математическое моделирование процессов горячей обработки металлов. /А.Б. Мазо. Казань: Математика, 1996. - 209 с.

145. Камке, Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. /Э. Камке. М.: Наука, 1976. - 576 с.

146. Зайцев, В.Ф. Обыкновенные дифференциальные уравнения: справочник. /В.Ф. Зайцев, А.Д. Полянин. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. - 576 с.

147. Потемкин, В.Г. MATLAB 5 для студентов. /В.Г. Потемкин, П.И. Рудаков. М.: Диалог МИФИ, 1999. - 447 с.

148. Голосков, Д.П. Уравнения математической физики: решение задач в системе Maple. /Д.П. Голосков. СПб: Питер, 2004. - 539 с.

149. Фейнман, Р. Фейнмановские лекции по физике: физика сплошных сред: в 9 т; Т.7. /Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сэндс. М.: Мир, 1966. - 289 с.

150. Брон, О.Б. Потоки плазмы в электрической дуге выключающих аппаратов. /О.Б. Брон, Л.К. Сушков. Л.: Энергия, 1975. - 211 с.

151. Теория термической электродуговой плазмы: методы математического исследования плазмы: 4.2 /Жуков М.Ф., Урюков Б.А., Энгелыпт B.C. и др. Новосибирск: Наука, 1987. - 288 с.

152. Самарский, А.А. Математическое моделирование. /А.А. Самарский, А.П. Михайлов. М.: Физматлит, 2002. - 316 с.

153. Сергеев, В.Г. Магнитоизмерительные приборы и установки. /В.Г. Сергеев, А.Я. Шихин. М.: Энергоиздат, 1982. - 151 с.

154. Петров, Г.Л. Теория сварочных процессов. /Г.Л. Петров, А.С. Ту-марев. М.: Высшая школа, 1977. - 391 с.

155. Фейнман, Р. Фейнмановские лекции по физике: электродинамика: в 9 т; Т.6. /Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сэндс. М.: Мир, 1966. - 343 с.

156. Уиттекер, Э.Т. Курс современного анализа. /Э.Т. Уиттекер, Д.Н. Ватсон. М.: Едиториал УРСС, 2002. - 515 с.

157. Ландау, Л.Д. Электродинамика сплошных сред: в 10 т; Т.5. /Л.Д. Ландау, Е.М. Лившиц. М.: Наука, 1992. - 661 с.

158. Яворский, Б. М. Справочник по физике. /Б.М. Яворский, А.А. Детлаф. М.: Наука, 1980. - 508 с.

159. Физическая энциклопедия: в 5 т; Т.4. /Д.М. Алексеев, A.M. Балдин, A.M. Бонч-Бруевич и др.; под ред. A.M. Прохорова. М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. - 704 с.

160. Ильин, В.А. Аналитическая геометрия. /В.А. Ильин, Э.Г. Поздняк. -М.: Наука, 1981.-232 с.

161. Бушма, В.О. Магнитное поле, создаваемое в дуговом канале током пластинчатого электрода. /В.О. Бушма, В.Ф. Кубарев, Д.В. Калашников //Прикладная физика. 2004. - №3. - С. 29-40.

162. Бушма, В.О. Магнитное поле дугового столба при дуговой сварке неподвижным плавящимся электродом. /В.О. Бушма В.О., Д.В. Калашников //Сварочное производство. 2004. - №7. - С. 6-16.

163. Bushma, V.O. Magnetic field of arc column with the fixed consumable electrode arc welding. /V.O. Bushma, D.V. Kalashnikov //Welding International. 2004, Vol.18, №12. - P. 967-976.

164. Справочное пособие по высшей математике. Кратные и криволинейные интегралы: в 5 т; Т.З. /И.И. Ляшко, А.К. Боярчук, Я.Г. Гай и др. М.: УРСС, 2001.-224 с.

165. Будак, Б.М., Фомин С.В. Кратные интегралы и ряды. /Б.М. Будак. -М.: Физматлит, 2002. 511 с.

166. Прудников, А.П. Интегралы и ряды. /А.П. Прудников, Ю.А. Брыч-ков, О.И. Маричев. М.: Наука, 1981.-800 с.

167. Сварка и свариваемые материалы: справочник: в 3 т; Т.2. /С.С. Ми-личенко, Г.А. Иващенко, В.М. Неровный и др.; под ред. В.М. Ямпольского. -М.: Издат. МГТУ им. Баумана, 1996. 574 с.

168. Зражевский, В.А. Оценка коэффициента сосредоточенности нормально распределенного сварочного источника тепла/ В.А. Зражевский, Г.Н. Игнатченко //Автоматическая сварка. 1981. - №5. - С. 25-28.

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

170. Шоек, П.А. Исследование баланса энергии на аноде сильноточных дуг, горящих в атмосфере аргона. /П.А. Шоек; под ред. М.Я. Ельяшкевича //Современные проблемы теплообмена. М.: Наука, 1966. - 311 с.

171. Махненко, В.И. Тепловые процессы при механизированной наплавке деталей типа круговых цилиндров. /В.И. Махненко, Т.Г. Кравцов. -Киев: Наукова думка, 1976. 159 с.

172. Ветцель, Е.С. Теория вероятностей. /Е.С. Ветцель. М.: Изд. физ.-мат. литературы, 1962. - 564 с.

173. Корниенко, А.Н. Магнитное управление процессом наплавки ленточным электродом под флюсом. /А.Н. Корниенко //Сварочное производство. 1964. - №4. - С. 11-16.

174. Кулагин, И.Д. Тепловой баланс сварочной дуги постоянного тока в период формирования капли. /И.Д. Кулагин, А.В. Николаев //Известия АН СССР, ОТН. 1958. - №11. - С. 97-110.

175. Положий, Г.Н. Уравнения математической физики. /Т.Н. Поло-жин. М.: Высшая школа, 1964. - 560 с.

176. Бицадзе, А.В. Уравнения математической физики. /А.В. Бицадзе. -М.: Наука, 1973.-296 с.

177. Линейные уравнения математической физики. /В.М. Бабич, М.Б. Капилевич, С.Г. Михлин и др. М.: Наука, 1964. - 368 с.

178. Зайцев, В.Ф. Обыкновенные дифференциальные уравнения: справочник. /В.Ф. Зайцев, А.Д. Полянин. М.: Физматлит, 2001. - 576 с.

179. Арсенин, В.Я. Методы математической физики и специальные функции. /В.Я. Арсенин. М.: Наука, 1974. - 432 с.

180. Бушма, В.О. Магнитное поле, создаваемое в дуговом канале током основного металла. /В.О. Бушма, ДВ. Калашников //Прикладная физика. -2005.-№1.-С. 57-67.

181. Бушма, В.О. Магнитное поле дугового столба при дуговой сварке неподвижным плавящимся электродом. /В.О. Бушма, Д.В. Калашников //Сварочное производство. 2005. - №4. - С. 14-22.

182. Bushma, V.O. Magnetic field of arc column in arc welding with a stationary consumable electrode. /V.O. Bushma, D.V. Kalashnikov //Welding International. 2005 - Vol.19, № 9. - P. 729-736.

183. Крылов, A.H. Собрание трудов: III математика; 4.2. M.: Изд. АН СССР, 1949.-482 с.

184. Калашников, С.Г. Электричество. /С.Г. Калашников. М.: Наука, 1970.-666 с.

185. Bushma, V.O. Arc welding with a stationary consumable electrode. /V.O. Bushma //Welding International. 1999 - №13(3). - P. 235-239.

186. Теория столба электрической дуги. /B.C. Энгельшт, В.Ц. Гурович, Г.А. Десятков и др.; под ред. М.Ф. Жукова. Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1990. - 376 с.

187. Мечев, B.C. Электромагнитные силы в сварочной дуге. /B.C. Ме-чев, B.C. Слободянюк, М.А. Самсонова //Автоматическая сварка. 1980. -№11.-С. 9-11.

188. Finkelnburg, W. A theory of the production of elektrode vapor jets by sparks and arcs. /Finkelnburg W. //Phys. Rev. 1948. - №3. - P. 74-78.

189. Залесский, A.M. Характеристики поперечно охлаждаемой дуги. /A.M. Залесский, Г.А. Кукеков //Труды ЛПИ. 1960. - №1. - С. 410-415.

190. Брон, О.Б. Электрическая дуга в аппаратах управления. /О.Б. Брон.-М.: Госэнергоиздат, 1954. 532 с.

191. Брон, О.Б. Дугогасительные устройства коммутационных аппаратов с продольными щелями. /О.Б. Брон, B.C. Борисоглебский //Сборник: электросила. 1952. - №11. - С. 7-12.

192. Самарский, А.А. Разностные методы решения задач газовой динамики. /А.А. Самарский, Ю.П. Попов. М.: Наука, 1980. - 352 с.

193. Физика и техника низкотемпературной плазмы. /С.В. Древесин, А.В. Донской, В.М. Гольдфарб и др.; под ред. С.В. Древесина. М.: Атомиз-дат, 1972.-352 с.

194. Математичекие методы исследования динамики и проблемы управления низкотемпературной плазмой. /О.Я. Новиков, В.Ф. Путько, В.В. Тана-ев и др.; под ред. М.Ф. Жукова. Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1991.-257 с.

195. Основы теории колебаний. /В.В. Мигулин, В.И. Медведев, Е.Р Мустель,. В.Н. Парыгин. М.: Наука, 1988. - 391 с.

196. Андерсон, Дж.Э. Явление переноса в термической плазме: пер. с англ. /Дж. Андерсон. М.: Энергия, 1972. - 151 с.

197. Ландау, Л.Д. Гидродинамика: в 10 т; Т.6. /Л.Д. Ландау, Е.М. Лившиц. М.: Наука, 1988. - 734 с.

198. Физическая энциклопедия: в 5 т; Т.2. /Д.М. Алексеев, A.M. Балдин, A.M. Бонч-Бруевич и др.; под ред. A.M. Прохорова. М.: Большая российская энциклопедия, 1990. - 703 с.

199. Альтшуль, А.Д. Гидравлические сопротивления. /А.Д. Альтшуль. -М.: Наука, 1982.-223 с.

200. Рыкалин, Н.Н. К вопросу о длине сварочной ванны. /Н.Н. Рыкалин, К.В. Любавский //Автогенное дело. 1946. - №12. - С. 9-12.

201. Кузьменко, В.Г. Экспериментальное определение размеров шлаковой и металлической ванн при сварке под флюсом. /В.Г. Кузьменко //Автоматическая сварка. 1990. - №3 - С. 13-15.

202. Свидетельство на полезную модель № 18507 7. В 23К 9/06. Источник питания для дуговой сварки. /В.О. Бушма; зарег. 27.07.01

203. Кутателадзе, С.С. Теплопередача и гидравлические сопротивления. /С.С. Кутателадзе. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 336 с.

204. Миллионщиков, М.Д. Турбулентные течения в пограничном слое и трубах. /М.Д. Миллионщиков. М.: Наука, 1969. - 225 с.

205. Седов, Л.И. Механика сплошной среды: в 2 т; Т.1. /Л.И. Седов. -М.: Наука, 1983.-528 с.

206. Лойцянский, Л.Г. Механика жидкости и газа. /Л.Г. Лойцянский. -М.: Наука, 1973.-847 с.

207. Кутателадзе, С.С. Основы теории теплообмена. /С.С. Кутателадзе. М.: Атомиздат, 1979. - 415 с.

208. Куприянов, И.В. Теплопередача и сопротивление газового потока в каналах с продольно омываемыми поверхностями нагрева. /И.В. Куприянов. М.: Машгиз, 1952. - 222 с.

209. Дейч, М.Е. Гидрогазодинамика. /М.Е. Дейч, А.Г. Зарянкин. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 384 с.

210. Сергель, О.С. Прикладная гидрогазодинамика. /О.С. Сергель. М.: Машиностроение, 1981. - 374 с.

211. Коддингтон, Э.А. Теория обыкновенных дифференциальных уравнений: пер. с англ. /Э.А. Коддингтон, Н. Левинсон М.: Гостехиздат, 1958.-512 с.

212. Стрелков, С.П. Введение в теорию колебаний. М.-Л.: Гос. издательство технико-теоретической литературы, 1950. - 343 с.

213. Андронов, А.А. Теория колебаний. /А.А. Андронов, А.А. Витт, С.Э. Хайкин. М.: Наука, 1981.-568 с.

214. Качественная теория динамических систем второго порядка. /А.А. Андронов, Е.А. Леонтович, И.И. Гордон, А.Г. Майер. М.: Наука, 1966. - 568 с.

215. Пуанкаре, А. О кривых, определяемых дифференциальными уравнениями: пер. с фр. /А.О. Пуанкаре. М.-Л.: Гостехиздат, 1947. - 392 с.

216. Зубов, В.И. Теория колебаний. /В.И. Зубов. М.: Высшая школа, 1979.-400 с.

217. Якоби, К. Лекции по динамике: пер. с нем. /К. Якоби. М.: Едито-риал УРСС, 2004.-272 с.

218. Биркгоф, Дж. Динамические системы: пер. с англ. /Дж. Биркгоф. -М.: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика", 2002. 406 с.

219. Браткова, О.Н. Источники питания сварочной дуги. /О.Н. Братко-ва. М.: Высшая школа, 1982. - 182 с.

220. Львов, Н.С. Автоматика и автоматизация сварочных процессов. /Н.С. Львов, Э.А. Гладков. М.: Машиностроение, 1982. - 302 с.

221. Акулов, А.И. Технология и оборудование сварки плавлением. /А.И. Акулова, Г.А. Бельчук, В.П. Демяцевич. М.: Машиностроение, 1977-432 с.

222. Технология и оборудование сварки плавленим. /Г.В. Бобров, В.М. Никитин, В.В. Дьяченко и др.; под ред. Г.Д. Никифорова. М.: Машиностроение, 1986. - 319 с.

223. Алов, А.А. Основы теории процессов сварки и пайки. /А.А. Алов. -М.: Машиностроение, 1964.-272 с.

224. Справочная книга радио любителя - конструктора. /А.А. Боку-няев, Н.М. Борисов, Р.Г. Варламов и др.; под ред. Н.И. Чистякова. - М.: Радио и связь, 1990. - 623 с.

225. Cullison Andrew, Newton-Montiel Brandi. Changes are coming for welding power sources. /А. Cullison, B. Newton-Montiel //Weld. J. 1990. - №5. -P. 37-42.

226. Synergic power supplies pulse for user demands //Weld. J. 1990. -№5. - P. 49-50.

227. Killing, R. Der Inverter eine Universal-schweibstromquelle? /R.Killing //Praktiken. -1991. - №5. - P. 237-238.

228. Техническая кибернетика. Теория автоматического регулирования: в 3 т; Т.1. /М.А. Айзерман, Г.А. Бендриков, Б.Н. Петров и др.; под ред. В.В. Солодовникова. М.: Машиностроение, 1967. - 768 с.

229. Бушма, В.О. Источник питания для дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом /В.О. Бушма //Сварочное производство. 2000. - № 4. - С. 23-26.

230. Bushma, V.O. A power source for arc welding with a stationary consumable electrode. /V.O. Bushma //Welding International. 2000. - №14(9). - P. 730-733.

231. Патент 2069613 Российская Федерация, МПК6 В 23 К 9/173, 9/06. Способ дуговой сварки и источник питания для его осуществления. /В.О. Бушма; опубл. 27.11.96, Вып.ЗЗ.

232. А.с. 1148741 СССР, МКИ В 23 К 9/171. Способ дуговой сварки плавящимся электродом. /Д.А. Дудко, А.Г. Потапьевский (СССР). -опубл.29.09.80, Бюл. №24 //Открытия. Изобретения. №24. - С. 132.

233. А.с. 1423313 СССР, МКИ В 23 К 9/06. Универсальный источник питания для дуговой сварки. /Н.Г. Синельников, С.Н. Коблов и др. (СССР). -опубл.23.06.89, Бюл .№13 //Открытия. Изобретения. №13. - С. 31.

234. Бушма, В.О. Источник питания для дуговой сварки в щелевую разделку. /В.О. Бушма //Прикладная физика. 2000. - № 1. - С. 37-44

235. Попов, Е.П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления. /Е.П. Попов. М.: Наука, 1978. - 302 с.

236. Солодовников, В.В. Теория автоматического управления техническими системами. /В.В. Солодовников, В.Н. Плотников, А.В. Яковлев. М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1993.-493 с.

237. Бесекерский, В.А. Теория систем автоматического регулирования. /В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. М.: Наука, 1975. - 758 с.

238. Дуговая сварка неподвижным плавящимся электродом сталей аус-тенитного класса. /В.О. Бушма, В.М. Боровик, В.В. Новокрещенов и др. //Сварочное производство. 1999. - №11. - С. 3-5.

239. Bushma, V.O. Arc welding austenitic steels with a stationary consumable electrode. /V.O. Bushma, V.M. Borovik, V.V. Novokreshchenov, N. YU. Syryanava //Welding International. 2000. - №14(5). - P. 388-390.

240. Подгаецкий, В.В. Сварочные шлаки. /В.В. Подгаецкий. Киев: Наукова думка, 1964. - 147 с.

241. Boniszewski, Т. Formulation of the basic flux coating for an experimental 2Cr: Mo electrode. /Т. Boniszewski, F.Weld //Metal construction and British Welding Jornal. 1971. - №1. - P. 17-23.

242. Касаткин, Б.С. Низколегированные стали высокой прочности для сварных конструкций. /Б.С. Касаткин, В.Ф. Мусияченко. Киев: Техника, 1970.- 188 с.

243. Зеке, Ю. Возможность количественной оценки металлургических характеристик флюсов: сварочные флюсы и шлаки. ЛО. Зеке. Киев: Наукова думка, 1974.- 183 с.

244. Новожилов, Н.М. Основы металлургии дуговой сварки в газах. /Н.М. Новожилов. М.: Машиностроение, 1979. - 229 с.

245. О влиянии технологических параметров на металлургические характеристики процесса сварки под флюсом. /Н.Н. Потапов, М.М. Тимофеев, С.А. Курланов, Б.И. Лазарев //Сварочное производство. 1978. - №6.1. С. 22-23.

246. Потапов, Н.Н. К вопросу об оценке химической активности крмнемарганцовистых плавленных флюсов. /Н.Н. Потапов //Сварочное производство. 1974. - №7 - С. 12-16.

247. Электронно-лучевая сварка. /Назаренко O.K., Кайдалов А.А., Ков-басенко С.Н. и др.; под ред. Б.Е. Патона. Киев: Наукова думка, 1987. -256 с.

248. Ерохин, А.А. Кинетика металлургических процессов дуговой сварки. /А.А. Ерохин. М.: Машиностроение, 1964. - 256 с.

249. Сварочные материалы для дуговой сварки: справочное пособие: в 2-х т; Т.1. Защитные газы и сварочные флюсы. /Б.П. Конищев, С.А. Курланов, Н.Н. Потапов и др.; под общ. ред. Н.Н. Потапова. М.: Машиностроение, 1989.-544 с.

250. Потапов, Н.Н. Основы выбора флюса при сварке сталей. /Н.Н. Потапов. М.: Машиностроение, 1979. - 168 с.

251. Владимиров, Л.П. Термодинамические расчеты равновесия металлургических реакций. /Л.П. Владимиров. М.: Металлургия, 1970. - 528 с.

252. Кох, Б.А. Основы термодинамики металлургических процессов сварки. /Б.А. Кох. Л.: Судостроение, 1975.

253. Материаловедение. /Б.Н. Арзамасов, В.И. Макаров, Г.Г. Мухин и др.; под ред. Б.Н. Арзамасова. М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. -648 с.

254. Потапов, Н.Н. Окисление металлов при сварке плавлением. /Н.Н. Потапов. М.: Машиностроение, 1985.-216 с.

255. Есин, О.А. Природа расплавленных металлургических шлаков. /О.А. Есин //Журнал всесоюзного химического общества им. Д.И. Менделеева. -1971. №5. - С. 504-514.

256. Новохатский, И.А. О механизме диффузии водорода в шлаках. /И.А. Новохатский, О.А. Есин, С.К. Чучмарев //Известия ВУЗов: Черная металлургия. -1961. №10.-С. 10-18.

257. Новохатский, И.А. Диффузия и растворимость водорода в расплавленных шлаках. /И.А. Новохатский, О.А. Есин, С.К. Чучмарев //Физико-химические основы производства стали. М.: Наука, 1964. - С. 121-129.

258. Новохатский, И.А. Газы в оксидных расплавах. /И.А. Новохатский. М.: Металлургия, 1975. - 216 с.

259. Подгаецкий, В.В. Сварочные шлаки. /В.В. Подгаецкий, В.Г. Кузьменко. Киев: Наукова думка, 1988. - 253 с.

260. Явойский, В.И. Передача газов металлу через предельные шлаки. /В.И. Явойский //Сталь. 1947. - №9. - С. 786-795.

261. Крамаров, А.Д. Физико-химические процессы производства стали. /А.Д. Крамаров. М.: Металлургииздат, 1954. - 200 с.

262. Подгаецкий, В.В. К вопросу о достижении термодинамического равновесия при электродуговой сварке. /В.В. Подгаецкий, В.И. Галинич //Автоматическая сварка. -1961. №8. - С. 3-12.

263. Подгаецкий, В.В. Поры, включения и трещины в сварных швах. /В.В. Подгаецкий. Киев: Техника, 1970. - 236 с.

264. Бадьянов, Б.Н. Термодинамический метод расчета при разработке сварочных процессов. /Б.Н. Бадьянов //Сварочное производство. 1997. -№11.-С. 30-33.

265. Морозов, А.Н. Водород и азот в стали. /А.Н. Морозов. М.: Металлургия, 1968. - 283 с.

266. Медовар, Б.И. Влияние водорода и кислорода на образование пор при сварке стабильно-аустенитных сталей и никеля. /Б.И. Медовар, Ю.В. Ла-таш //Автоматическая сварка. 1957. - №1. - С. 14-30.

267. Походня, И.К. Газы в сварных швах. /И.К. Походня. М.: Машиностроение, 1972. - 256 с.

268. Подгаецкий, В.В. О флюсах для электрошлаковой сварки. / В.В. Подгаецкий //Автоматическая сварка. 1956. - №4. - С. 30-49.

269. Паномаренко, А. К вопросу о растворимости азота в шлаках. /А.Г. Паномаренко, Ю.Е. Козлов, А.Н. Морозов //Металлы. 1974. - №4. - С. 6468.

270. Duckworth, W.E. Elektro-slag refining. /W.E.Duckworth W.E., G.Hoyle. London: Ghapman and Hall, 1970. - 78 p.

271. Исследование структуры сварных соединений сталей теплоэнергетического оборудования. /А.В. Зайцева, Т.П. Муравьева, В.М. Боровик, В.О. Бушма, В.В. Качалов, Р.Т. Хансверов //Тяжелое машиностроение. 2001. -№8. - С. 29-34.

272. Структуры сварных соединений основного оборудования и трубопроводов ТЭС: научно-технический атлас в 2-х ч.; 4.2. /Боровик В.М, Бушма В.О., Зайцева А.В. и др. -М.: Изд. МЭИ, 2000. 166 с.

273. Любавский, К.В. Металлургия сварки плавлением: справочник по сварке: Т.1. /К.В. Любавский; под ред. Соколова Е.В. М.: ГНТИ, 1960. - С. 51-138.

274. Обессеривание сварочной ванны при электродуговой и электрошлаковой сварке. /Ю.А. Стеренбоген, Ю.В. Латаш, Б.И. Медовар, Ю.Н. Зайцев //Автоматическая сварка. 1957. - №4. - С. 71-74.

275. ГОСТ 1497-73. Металлы: методы испытания на растяжение. -Введен 1975-01 — 01.-М.: Госком. СССР по стандартам, 1981. -42 с.

276. Приборы и методы физического металловедения: в 2 т; Т.1. /под ред. Ф. Вейнберга. М.: Мир, 1973. - 427 с.

277. ГОСТ 5781-82. Сталь арматурная. М.: Госком. СССР по стандартам, 1982. - 9 с.

278. Сварка трубопроводов. /Ф.М. Мустафин, Н.Г. Блехерова, О.П. Квятковский и др. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002. - 350 с.

279. РД 153-006-02. Инструкция по технологии сварки при строительстве и капитальном ремонте магистральных нефтепроводов. М.: АО ВНИИСТ, 2002.-71 с.

280. СП 105-34-96. Производство сварочных работ и контроль качества сварных соединений. М.: ИРЦ Газпром, 1996. - 47 с.

281. Гутман, А.Р. Наплавка замка автосцепки лежачим пластинчатым электродом. /А.Р. Гутман //Сварочное производство. -1961. №6. - С. 36-37.

282. Грант, У.Б. Электродуговая сварка закладным электродом.

283. У.Б.Грант, Г.В.Кузьменко, В.Г.Кузьменко //Сварщик. 1999. - №1. - С. 5-6.

284. Инструкция по сварочным и наплавочным работам при ремонте тепловозов, электровозов, электропоездов и дизель-поездов. М., 1996. -457 с.