автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Способ и источник тока импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом со ступенчатой формой импульса

РГО од

I АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

' ‘ІНСТИТУТ ЕЛЕКТРОЗВАРЮВАННЯ ім. Є. О. ПАТОНА

На правах рукопису

ПАВШУ К Валерій Майовач

СПОСІБ І ДЖЕРЕЛО ЖИВЛЕННЯ ІМПУЛЬСНО-ДУГОВОГО ЗВАРЮВАННЯ ПЛАВКИМ ЕЛЕКТРОДОМ .

ЗІ СТУПІНЧАСТОЮ ФОРМОЮ ІМПУЛЬСУ

05.03.06 —

технологія та машини зварювального виробництва

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Київ 1993

Робог-а зшюнана- в ІЕЗ іи.С.О.Иатояа АН України.

Науювпй к^рівшта: доктор їяшічниг яаук ЗА35Е& 1,1, '

Науяазяй консультант: кандидат технічних .наук.,' старий

■ ■ _ яаугавнй соіяробітиик ЛЕЙКО ЯЛІ.

Офіційні одзкент;:: доктор техяіяшас наук ВОРОЗАи їйД.*

. ■ кандидат технішкс наук, доцент ,

- ■ ГСЙШШ£ £.1. '

Довідне підприємство: Яиїаеьки£ завод "Ленінська. ^кузннг.

Захист відбудеться *- су р.. о _____ -годині

.на засіданні спеціалізованої бчєЙої ради К 016.СБ.01 .в Інституті еязктрозваршання ш.6.0.Патлна дН України /252650, Київ 5* КЕ,. вул.Бажєнга, 11/,

' 3 рдаертаіаес ножне ознаёсыктись_-з_ наі*ново-технічніЖ бібліотеці інституту.

Відзив на автореферат / І примірник, затверджений печатной/ врадсаншг надсилати за вице .вказзкоэ адресов. , .< .

Автореферат розісланий *УС- ” 1993 р.

Вчений секретар спеців- .

лгізованої вченої ради __________

кандидат технгтакх наук , НЕОТЕРЕНКОЗ В."її.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. При дуговому зварюванні плавким електродом питання переносу електродного металу а одним з основних. Від нього при інших рівних умовах залежать показники якості шва, його механічні властивості, геометрія та зовшіпній вигляд. В даний чао спостерігаються поступово розширення областей та об’ємів використовування різних способів дугового зварювання плавким електродом і особливо імпульсно-дугового. Гз прогнозу на кайбліпчі десятиріччя ЦЯ тенденція зберРЖЙГЬСЯ. Тому пошук шляхів більш ефективного і точного управління процесом переносу еластродкого металу та його характеристиками при імпульсчо-дуговсму зварюванні плавким електродом мав велике практичне значення. .

Метри роботи ЯВЛЯЄТЬСЯ удосконалення способу Імпул -СНо-дугового зварювання плавким електродом шляхом вибору оптимальних параметрів імпульсів стругну, які дозволяють отримати високу стабільність характеристик переносу електродного металу, створення ддере-ла струму, яке забезпечить такі параметри, і, як наслідок, підвищення якості і стабільності зварннх шзів і з*оддань.

Для досягнення поставленої мети потрібно було вирішити еліда--пчі задачі: . ’

- аналітичним шляхом встановити взаємозв’язок між значенням

струму в імпульсі та відповідним йому мінімальнім значенням тривалості імпульсу, при яких забезпечується відрив одні я ї краплі від електроду з заданими розмірами; *

- на підставі отріканих залежностей визначити найбільш радіо-нальиі області значень параметрів імпульсів стосовно до управління необхідними масою та розмірами крапель, 40 переносяться;

- визначити із ¡моги до джерела струмі' для імпульсно-дугового зварювання плавкім електродом, ^о забезпечить порівняно з існуочи-ми вказане управління і більш широкі технологічні можливості;

- розробити електричну схему джерела струму, яне відповідало

б вказаним вимогам; .

- розробити методи розрахунку основній вузлів електричної

схеми джерела струму; ■■

- дослідити зварювально-технологічні властивості та нові технологічні можливості джерела при зварюванні різних кчтплів у різ- ; них захисних газах;

. - виконати дослід^промислову перевірку розробленого дкерпяі

струму. ,

■ Истопи досдідкецна, Розь’язшшя сиатеші інтегральних'рівнянь для визначення взасиоов’дзку параметрів ияульсів. вйкснув&лось розрахунковими методами на ЕМіі. 5 орна та параметра. і«,'пульсів струну і капругк, ппрвиоо електродного металу вивчались за допшогоз шлейфового і катодцого осцияографувашя струму і калругк дуги, шидкісної кінозйомки дугового npobiissy. Середні значення струну і . напруги вииірялиса стрілочнвми акпертрзаиг і »аэьгметрауя високого класу. Якість ззариих швів иойтрояввалаея радіогра^ічаим ыенро». ром та іїзгалографгчніья! дослідзенялиц. ■ .

Наукова новизна. Аналіі-ячно всга:к>іУШіо балєкність тркв&яості імпульсу при ішіульсно-jyroBtûiy зеарованні. плавкии елешродом від значення струму імпульсу. Еишші на їк основі розрахунки для азд* игнійовкх та сталевих йлентродних гротів діаметром 1-й 4 2 ш показали, що при значеннях струг g ішульсу у пажах 300 * É00 4 відповідай тривалість ііщутсу скледао 0,6 * б мс, Прк .етруаі iunysv* су меяи як 300 А керований пвренос еляктродчого и&саіу відсутній, а обільшння ©груцт понад 600 ї\ нчдоцідьне. Такс,- встаноьявко, ко

• величина стругу іістульсу шзиачаз розмір та, ві/довідію, пасу • щмткі, яке. відризас-тьея від електрода. Знайдена геаеоність ыггв краплі вір велкчодп струну імпульсу при уиові, п-.о са чги дії їц~ пульсу відбувасться розгшаменпя краплі їй одночасно вабсгпсчус «г* ся відрив і? від електрода.■■ Запропоновано використовувати дл.ч ій-пульсао-дутового зварившія двоступеневу ijopáy ішіульсу стругу та-k;*j.í чвкоу, чо лід чдс дії псраггз ступеня, ктзото рівгсй стругу, відбуваються тільпк інтенсивне рззялаглйшя металу из'торці електрода до ¡заданого об’щ/. Наприклад, длл шшадяа, г?о росглядазться, ьа&чеим стругну на есцини-' пгрешіцув:.’лі 350 А, а трізалість ішуль-су - 4 «с. Тшрилотрц другого ступиш, більшого рівня стругу*, Енби-рвдтьвя з удави забезпечення сгдедокде рсгллаг.яойої крзслі: ари мі в пеках.' 450+000 А ’іризалість ішульсу приблизно дпрхвипз 1 «а. Таким чинім досятазться у повній иірі управління переносом елект-рэдмага металу, пгдат»<*шя суспільності процесу та яяості сварцах Е?аі» і а‘єднань. На основі отрі'машіх валагновгеЛ роврзблепй usra-дика виьначві.ня skcíjehux доэтпс діл posj^xyhny тй проевтуьашія Дде-р.'гла кшюіня імпульсно-дугового звармааня плазкдо елоатродогл. Запропоновано и-год розрахунку соьовягіх зумів едекі-ркчної exçuu р'.рр»ла,

на вішося;:ьсл йлі-топ основні.полсгэдлп;

c-iia.iîï'î’.'iari видяачшх заігеднпсті «is часга /Vit егпуму імпульсу Х& РМПЛ) їудов цього струму пр:: умові, щп v. оаччй іияульс:

• - тільки скидав краплю а кінця ялзитрода;

- плавить та скцдаз краяли; -

’ розрахунок ргвиодійяої осьових складових зляктрсиагнітшкс сил з врахуванням розмірів краплі розплавленого метал/ на торці олянт-рода; '

новиН спосіб іщульсно-дугозого зварювання плавким'електродом зі ступікчастса формою імпульсу;

■ методика визначення вихідних даних для розрахунку джерела яига-лекня іі-тульсно-дугозсго зварювання плавким електрода! зі ступін- . частою фсркез іипульсу, розробка Псго електричної схеми, метод розрахунку ОЗЯОЗНИХ вузлів її; • :

рмул’ та?к взаразаяьивх вшрсбувааь та дослідно-промислової п^резір:-::: рогробл'їн'л’я дограла стругу - п:фр 1-169, гатиогічиг ■ рекомендації по •зик.'ірімтаннв його при зварюванні різних матеріалів, Практігага цінність робот?.', Розроблена вжектрична схема джерела стгуиу та.розрахунок параметрів оаксгйкх її олшентів лягли в осно-1 ву те:шічаого завдання на проектування; у ДаГВ ІЕЗ ім.ЄіО.Патона вичекана яонгтрукт-орсьва доку^ктоція »га дяерояо отрутну длл ім-пульсно-дугсваго ЗЕйриакня плзгяга електродом, ш^р 1-169, а па дослідному зазорі І£3 і.ч.8.0.Пато.ча виготовлені партії такі« дп:с- ■ рал.

Джерела отруту 1-169 варсвадкені у зкробняцгво пря зварвванні виробів на ВО '!Стрела'!м.Оренбург. За рахунок еішораяя^нуя Д’саре-ла І-І69 пгдзи:г;рп>і процент безде^кткості зварю« з'єднань з 52,9 до Ш,'А ка -¿гілмквкс і іюзздовзніз; пзах*Дтарчла сгруиу вккортатогаяться таяся для розробки иогих технологій ка ІВО ’Цапяностро'гнін"* н.Роутів та-НЗО ''Ксмлозіг”, м.Калгаіяграл. Москсзської області. -Апробація оо<Зот;с. Секознг- матеріали дизертаці: дог.оз і далися га науясзо-г-зхнічній кафірсщії ззлрзг-аляисгіз Уралу та'Казахста-/19-35 р., Каріганда/, П Рзспублікаксьяій гся*>?рзяції “Разра-бства и «н5др<?ниа прзграссш-гжг спзсобоз сзарян я гкшга^кя п ка-глисстросит" /ГСС6 р,, Дяга-гт?/, коифорпнції піхчяр'лкої-асоціації "Сзариа4 "ї'ііздка дуг,і п кйточшни пгаг.чкя’' /1992 р., Кііпі/, Рублтзаці?, Основний смгг? роботи я^игадечс у 9 публікація:: і захип-'но азтореьгпш свідоцтвом на виагехід. '

Структура та обсяг л;сврг?лт?. Дисертація сзладазтьол з вступу, ЧОТІ.рМХ розділів, ПЗЯСОЯЕЗ ЛЗ рОЗДІЛЗХ, загальпкх ЗІіСНОРКІЙ, списку використглої літератури та дздаткі?!. Те*: стопа пасті«» роботи иіетг.ть 109 сторінок {одшопшгсгз токсу» 20 рпсуи?:із та 6 т$4?,

У вступі обгрунтована актуальність подальшого розвитку способу і мпу л ь сн о - дуг о в огі зварювання плавким електродом за рахунок удосконалювання джерела струм/. Викладені мета роботи та основні завдам ня, що розв’язувались у процесі дослідження. . •

У першому розділі наведено огляд існуючих на даний час знань і уявлень по питанні) керованого переносу електродного металу при ім-пупьсно-дгговому зварюванні плавким електродом та використовуваних джерел струму для його здійснення. Критично розглянуті деякі питання теорії керованого переносу електродного металу, розвитку • технології імпульсно-дугового зварювання у кас в країні і* а за кор' ДОНОМ. _ ' ■

У другому розділі теоретично визначений взаємозв'язок міг, тривалістю імпульсу струму та аначенншцюго струму, виходячи з умови забезпечення відриву однієї краплі розплавленого'металу від електрода. Встановлені аналітичні залежності між значенням струму ішульсу, його тривалістю і розміром краплі, що відривається від електрода, при умові, коли імпульс і плавить, і відриваз кроплю від електрода. На основі аналізу одержаних результатів запропоновано спосіб ішульсно-дугового зварювання плавким електродом зі ступінчастою фермою імпульсу струму. Перша ступінь забезпечує плавлення краплі на торці електрода до необхідних розмірів, друга-забезпечуе і'і скидання. . ‘

У третьому розділі встановлено вимоги до параметрів джерела струну для імпульсно-дугового зварювання плавким електродом зі ступінчастою формою імпульсу, приведені розроблена електрична схе-иа для здійснення.вказаного процесу’імпульсно-дугового зварювання, ьгатод розрахунку параметрів основних елементів принципової елект- . ричної схеми. Описано роботу схеми та блоку управління.

У четвертому розділі щжьедоні результати електричних і ава-ршальиих випробувань розробленого джерела струму стосовно до зварювання алюмінієвих сплавів у аргоні та гелії. Приведено дані випробувань якосі’і та властивостей зварних шів із сплаву 1201 великої товщині; у щілинну розробку, ¡шзьколегованлх сталей у суміші АГ + СОп, а така® результати промислового впровадження розроблених дкврел струцу.

0СИ0ВШШ ЗМІСТ РОБОТИ .

Технологія іі-пульоно-дугового аварюв'ічня плавкам елеиі-родоц анаходить широке застпиугшня у ішіинібудівницгві..-Вихрячи з гір

й

гнозів розвитку зварювального виробництва на наПблшглі 20 років ■обсяг її застосування будр, як і досі, зростати. Це пов’язано о перевагами імпульсно-дугового зварювання, іцо одержуються в порпу чергу за рахунок управління переносом електродного металу:

- розширення діапазону середніх зварпзальштх струмі« у бік більш низьких його значень при зварюванні плавкім електродом;

- підвищення якості ста, поліпшення ¡Того зобїїіпліього вигляду;

- значно зниження гепловкладення у вироб порівняно зі зварюванням вольфрамовім електродом і тім самки зменшення післялварп-вальних деформацій та лолоблекь;

- значне зниження розбризкування ятектродного металу порівняно зі зварюванням у СО;?;

- мскливість виконання зварювання у всіх просторових положеннях.

Спосіб імпульсно-дугового зварювання плавким електродом було розроблено на початку 60-х років. Суть його полггг.з в тому, при зварюванні плавкім електродом на дугу, що горить е аргоні, періодично накладаються потужні імпульси струму, які забезпечують відрив попередньо розплавленої краплі рідкого металу з тсрцл електрода. Цей спосіб зразу почав активно вивчатися і розвиватися у Великобританії, СРСР, СІМ та інших країнах. В Інитігугі електрозварювання ім.б.О.Патоня були виконані роботи по егзеронню тп розвитку теорії і практики способу імпульсно-дугового.зварювання ш-апкш электродом. Були знайдені вирази для визначення необхідного значення амплітуди струну імпульсу, частоти проходження імпульсів. У кро-їні були розроблені і почали випускатися спершу доточки до д-кор«л. а потім і сакостіШіі д-ррела для імпуль^яо-дутопого овар'ївапня плавким електродом. Дальшим розвитком технології імпульсно-,чуговег0 зварювання пляпкпм епектродсм виявився запропонований у ?ЕЗ ім.Є.0.Потопа спосіб, прі; якому імпульс с^ругіу і. плавить, і відривав краплю під «локтрода, п базовий струм признлч»нт1 тілгки для підтримання сті‘ікпгіо горінні; дуги мія імпульсами. У длюрглпх струну як для першого, так і для другого способу, впиориотвувазся оліїм і той ,те припциіі - утворення імпульсу шляхом "пиріоузлнчя" частини птевпяі синувоідалмого струму. При цьому чгигота пр^кодл^чия імпульсів була, фіксованою, а тривалість імпульсу струму зп’яз^на з амплітудою'. Цо нп дозволяє у ввлико«у діапазоні середніх зпарюваль-ник струмів одержувати оптимальний керочачніі п^р'.тігс °ллкгродлоло металу. З розпитком електроніки по нпрдчіом осіачпім час« з * яопли-г от<;р®ла струну для гіліульсно-вуї'орого зяорюїчнш» з плаянчм і

лежиш регулюванням всіх параметрів .імпульсів струму. Для практичного використання можливостей, які відкрились, потрібні знання про взаємозв'язки цих параметрів та їх сплив на процес зварювання.

Експериментальні дослідження давали тільки конкретні чисельні залежності при даних умовах проведення експериментів. Теоретичне вивчення цього питання даа якісний і кількісний зв’язок параметрів імпульсів, що мав особливе значення при розробці нових джерел с:н/-му, необхідних для дальшого вдосконалення технології імпульсно-дугового зварювання плавиш електродом.

І.Дослідження взаємозв'язку ніж струмок імпульсу та його тривалістю. . '

Численими дослідженнями встановлено, що процес імпульсно-дугового зварювання плавким електродом протікай найбільш якісно з такими обраними параметрами імпульсів, при яких конним імпульсом забезпечується відрив однієї крьплі розплавленого металу з торца електрода. З врахуванням ціпї умови, використовуєш енергетичний підхід, у роботі визначались взаємозв'язки параметрів окремо для випадку, коли під дією імп/льсу відбуваоться тільки скидання попередньо розплавленої базовім струмом краплі:, та коли імпульсом струму розплавляяться заданий об'єм металу на торці електрода і забезпечуйться відрив краплі. Енергії, що необхідна тільки для втдриву краплі від електрода, складаються з приросту поверхневої енергії рідкого металу, що доршімо різниці поверхневої енергії до і після відриву краплі від електро/іа.і наданні краплі кінетиччої енергії для додання їй руху у напрямку до ванни.

уу, _¡а» -У.«_ 4 &ів-' ¿17

де тк.і/ к - маса'та швидкість відірваної від електрода краплі;

А 5 - приріст вільної пов< рхні рідкого металу на торці

електрода з врахувань:,).) поьнрхні відірваної краплі;

(З - ітеЛіцгоит поверхневого натягу металу електрода.

Роботу по відриву краплі від електрода при зварюванні в аргоні на зворотні А полярності виконує, головним чином, електромагнітна оила /решта сил незначні і їх момій ш* враховувати/. Якщо прирівняти обидві роботи, одержимо рівняння для визначення тривалості імпульсу:

т *

б

і 2

де ГИ- маса розплавленого н*ггалу на торцг електрода;

Ре м - рівнодійна осьових складових електромагнітних сил;

Рп - рІЕН^діИиа сила поверхневого натягу.

Величина електромагнітної сили залежить від значення струму імпульсу. Тому для визначення залежності тривалості іі.тульсу струму від величини цього струму знайдено вираз рівнодійної осьових складових електромагнітних сил: - ■

и у]№,гЮ(&+ І%7)Ж<

І*

др-

¿з?

І - величина струму імпульсу; ух 0 — магнітна стала;

р ;2 - координатні осі а циліндрічніН системі коорди ат;

ГР “ РаДІУс електрода;

висота сегмента ропгглавленого металу на торц5: плавкого

не

£4»'

електрода.

Із виразу ¿37 виходить, що електромагнітна сила залежить не тільки від струму імпульсу, але таких від розмірів краплі розплавленого металу на торці електрода. Через те, що Бираз залежності тривалості імпульсу струму від його 'величини досить складний, для аналізу взаємозв’язку параметрів.імпульсів із виразу ¿2? з врахуванням /37 побудовані графічні залежності тривалості імпульсу струї/у від величини цього струму для різних материаліз електрода та діаметрів крапель, що відриваються з електрода /рис.іД

Для визначення задслності мій параметрами імпульсу у випадку суміщення в часі процесу плавлення і силової дії на розплавлений метал горца електрода було складено і розв'язано систему рівнянь, що описують процеси плавлення металу на торці электрода та його руху, викликаних еьергісп імпульсу стр^.у:

0 и "^бїТ“4бс7"Нх5

Рис, І. Залежність тривалості?/ ІШуЛЬСуЗ^ а^Д значення струну і І для різних діаметра <і то маси Ш-, крапель, 'які згдрппються зід М електрода дгаметреч 1,6 мм: 1-а1,75 т} ти=б.5б мгї2-гі-=№кі г?ч^3.§4мг

гн ГГ=М иг к г

(п(4)— АГ)__________

1' ~ С,дТр Є + С2лТ}-+ КаА

+ т0;

й)

+ АБЄ-/%.ц{і)УеІі ,

(5)

(Є)

о

де Ні(і)- маса металу, розплавленого на горці плавкого електрода ' за час дії імпульсу; .

йьа,- опір вильоту електрода;

СрСр- питома теплоємкість гатзріалу електрода до розплязлення та після розплавлення відповідно;

9 - теплота плавлення;

А - теплота випаровування;

К>- кое^щіен" втрат металу електрода на'випаровування;

ДЇт.'лТ^- температура нагріву металу на торці електрода від температури дроту на виході з наконечним до точки плавлення та від точки плавлення до температури краплі в момент її відриву від електрода відповідно;

• (п0-мана рідкого металу, що залишився на електроді після від-

риву краплі;

і! - швидкість руху маси рідкого ь,еталу на торці електрода в

в момент час''' і 4 ■С <•,; •

* #. ’

■ 'С|- час від початку дії імпульсу струму до моменту початку

руху металу на торці електрода, коли за рахунок росту об’єму краплі Р е н стає більше за Р и ;

Т 2 - час ді ї імпульсу струму.

Рівняння розв’язувались за допомогою ЕОН числ-їнишл кзтодами.

В результаті розрахунків одрркані графічні залежності мінімально необхідної тривалості імпулісу вгд «VIруну імпульсу дія випадку, коли на протязі кошмго імпульсу відбуваються розплавлення та відрив

залежності маси та ді: метра краплі від струму імпульсу ¿ряс.У . Із аналізу всіх одержаних л?л( .кностей з врахуванням переваг та недоліків котюго а двох описаних способів іии/лі сно-дугового опарювання плавким електродом запропоновано третій спосіб. Суи> його пулягво з тому, що імпульс маг ступінчасту форму. Пертий ступінь

иая значення сгруи/, ііри якоиу ааГн=ппе.чуатьоп активне, плавлення 8

однієї краплі від електрода ¿рис.?./. Для цього ж випадку отримані

металу на торці електрода. Тривалість першого ступеня регулюються плавно у широких межах, але не досягає: значення, пр.і якому забезпечується відрив краплі. Таким чином, на першому ступені імпульсу зді ґмнюоться активне управління процесові формування краплі розплавленого металу на торці -электрода. Другий, ступінь, більш високого рівня струму, маз постійну тривалість імпульсу. Причому, виходячи з отриманих залежностей парамерів імпульсів струм другого ступеня встановляйтеся на рівні, який забезпечує відрив'крап ;ль різних розмірів практично при незмінні ;і тривалості. Ця тривалість не пе-ррвшгус І не. ТпкіїП спосіб імпульсно-дугового зварювання плавким елвкчрядом дозволяя іктивн) корур іти процесом переносу, легко регулюючи ропмір крапель, 'цо переносяться, забезпечуючі: при цьону ■ стабільний Пг.рйнос електро,..іого ич*алу. Регулпвания середнього струму дуги у даному способі здгИснюягьси пласнич змінюванням частоти проходження імпульсів с груму.

2.Вимоги до джерела струму для імпульсно-дугового зварювання плавким електродом. ■

Виходячи п одержаних залгашос ти Я визначені зішогіі до д?.:ар<зла

струму

9

Пери за все джерело поеинно забезпечувати необхідні параметри імпульсу струму: . ■

- значення струму першого ступеня імпульсу не повинно перевищувати - . 350 А; ■

- тривалість першого ступеня імпульсу повинна плавно змінюватися у меяах - І * 4 мс;

- значення струму другого ступеня повинно плавно змінюватися

у межах - ■ 400 - 800 А;

- тривалість другого ступеня може бути ПОСТІЙНОЮ'1- І мс.

Значення базового струму повинно'знаходитися на рівні 50-60 А

тільки для підтримування стійкого горіння дуги між імпульсами.

Діапазон зміни частоти проходження імпульсів струму визначено з умов забезпечення середнього струму зварювання та відповідності игк швидкістю подачі електродного дроту і об'ємом металу, що перекоситься з елегтрода за одиницю асу. Дослідження показали, що для алюмінієвих електродних дротів діаметром 1,2; 1,6; 2,0 мм та сталевих діаметром 1,2; 1,4; 1,6 і.<м верхня межа частоти дорівнюз 300 Гц, Нижня межа обрана виходячи з вимог гігієни праці і дорівнює ЗО Гц.

Для забезпечення перелічених в шор розрпблена електрична схема джерела струму з примусовою комутацією силового тиристора. Принципова електрична схема джерела струму показана на рис.4. Розрахунок параметрів елементів схеми по запропонованій методиці показав, що для надійності виключення тиристора при проходженні через нього струму короткого замикання до 3500 А необхідно мати конденсатор ємністю 2000 м$ з напругу заряду до 100 В. Стійкість горіння дути мія імпульсами забезпечуються са рахунок енергії, накопиченої в індуктивності дроселя. Але для того, щоб одержати швидкі переходи від одного рівня струму до другого, дросель виконано з відводами. Зроблено розрахунки індуктивності кокної секції дроселя.

Принцип роботи даерела струму слідуючий. Кизлення джерела здійснюється вір мерєкі через випрямляч з двома вихідаїпга напругами Е| та Ег,. Під дією напруги через тиристор Т9 та повністю ' включений дросель т^іе базовий струм. При включенні тиристора Т2, оскільки напруга Е^Ер відбувазться швидке зростання струму у обмотках тс дроселя до рівня, визначеного співвідношенням індуктивності всього дроселя та його частини, визначеної вказаними обмотками. Дачі, швидке зростання струї,{у припиниться і струм починай повільно чаростати під дією напруги в залажностг від опору дути. Такій чином, формується пертий ступінь імпульсу -струму.

Ю . '

Т2

и\‘ ТЗ Т5 N.1^1 ма. 2

«Г І-И-З- ч .¿і ! Г°-| ,Т61 Г-^И- ^ГІ Ь Г*| 1

і “1 ! ї і

Дім

^Т8і

Рис. 4. Принцшіова електрична Ск?ма силової час'инм джерела струну [-169 з блок-сх^мою керування.

По з-.кінччнню встановленої гриаалюті першого ступеня імпульсу відкривається пара гирисгоріз ТЗ.Тб або Т4.Т5 в залежності від полярності заря іу кондгчсагчра С£. Конденсатор С? починає перезаряжати-ся чйрез обмотку дроселя^. При цьому вимикається тиристор Т^, струїл швидко наростав до значення, визначеного співвідношенням ін-дуктивнострї! дрос^'Я з обмотками Щ» У/з іа обмоткою М/д. Далі відбуваться коливальний ПР'резаряд конденсатора С2, що формує другий ступінь імпульсу струму. Після пі*р заряду конденсатори знову підкриваогьсп тиристор Г9 і струм швидко спадав дл значення базового струну.

3.Зварювально технологічні випробування ддерепа струну ддл імпульгнп-дугов іго звяпюгання плавиш влоктродом»

Зварюввдьно-технологЬіні ві,пробування джерела вписувалися при зварюванні йлшІчіявік епяапів АНг-6 і 12^1 у середовищі захисних газі» аргону та гвліо. IX

Випробування показали, в;о процпс зварювання відрізняється високими стабільністю та стійкістю. Л^гко здійснюється настройка на режим зварювання. Еіви відрізняються добріш формуванням та якістю.

У таблиці І приведені розультаги механічних випробувань зварних швів з’єднань із алшінісрого сплаву І2С/І, з яких видно, що технологів процесу зварювання з використанням даного доеррла струцу модна застосовувати при виготовленні виробів відповідального призначення.

_______________________________________________________Таблиця І

Товщина ЧастотаТрива- Серед Счред- І’пПчасошій Кут ' ~

ичталу, проход- дість ній ня на-.опір вигину

----- КЯНИЯ ТЮТОЛЬ----------------- -------- '

-ічталу, проход- дість ній ня на-, опір вигину, в’я.зк

що зварю- женнл ікпуль сгр; • пруга розриву об , а»,

сться.і’м ішуль- су, дуги, дуги, 6 ,Ша гтду- Дк/см' ___________сів.Гц мс А В_________________________________________сіп_______________

Ударпа в’язкість

„Зі’Я

2,5 41 3.4 ео 18 284... 292 54.. .71

" ¿87 " 61

4 67 3,4 150 21 254...284 44...56

■""27г— —49—

5 93 3.4 170 ¿2 266... 285 61...75

270 67Тїї"

6 126 3.4 200 26 ¿59... 281 35...65

Ж зо

8 156 3,4 250 27 24С...269 53...61

260 —53

Крім того, ДК'-.реЛС ) струну випробувано при зварюванні

17^,21

14...17 15

14...16 15

11...16

—п—

12...14 ГЗ—

говатпс сталий в області режимів, що характеризуються рокритичними в^ліґіинами струмів, де особливо актуальне знклсння розбризкування металу та зменшення потужності дуги стосовно до зварювання у всіх

просторових положеннях.Зваравання виконувалося у суміші захисних газів Аг + лОоСО^. На рис.5 приведена залежність розбризкування" від струму при зварюванні постійнім струмом та імпульсно» дугою. Як видно, імпульсно-дугове зварп-гаиня дозволяє значно знизити розбризкування металу, а такгчп

0

Рис

ЗВІ зменшити потужність дуги.

Зілвяі гісі ь утрат нд. алу вщ Особливий іні,прос становить ви— величини ступу І при зварахзан- 1М- У >-іктшт£> в»

ні низЬ!!пл'’гораноІі Сталі у стагвй пробування даореда при зварюванні

г*шв лі + 2у -С.СЦ °лчкірод.(,і і5б м,(. с з’єднань із алюмініовогл

1 - від дт^р^ла {тостщчого струму ^ ..

2 - г.тті ;р. імлульсігго ,опт ““....... ' ..........

отрут'у

сплаву і.201 великої гіліінпу рпз-

¡ОВТ>(ИНИ у

робну. До теперішнього часу-таке-зварювання виконувалось за допомогою декількох.диєрзл, з'єднаних за спеціальною схемою для отримання частоти проходження імпульсів струну більшої за 100 Гц. Тому заміна кількох дхерол одним й/ла досить перспективною. При зварюванні за допомогою розробленого джерела струму пластин товщиною -50 ш вдалося досягнути швидкості зварювання до 130. м/г. Де дало можливість вменшити наиколоаовну зону знеміцнення металу до значень близькій до тих, що отримуються при зварюванні еле-лтроншм прІменем. Результати випробувань механічних властивостей швів наведені в таблиці 2. '

' Таблиця 2.

Механічна Температура випробувань» °С Примітка

характерис- тика 20 • - 196

Тимчасові..! опі^ІГ* 255...274 265 397...407 400 402...421 . ' 412.

Ударна 15.7...23,4 16,7...21,б ' Надріз

в’язкість.«и, 16,7...21,5 19.6 14.7...16,6 І57Г 19,1 9.3...11.8 іОТо* по шву Надріз по

1776 ЗОНІ сплавлення

Високі зв'ірквально-технологічні властивості розробленого рола отруїу дозволили ЕпроЕадитй- елективну технологію імпульсно-дугового зварювання плавким електродом на Оренбурзькому ВО "Стрела" при зварюванні виробів відповідального призначення. Впровадження виконано на кільцевих та повздовжніх з’єднаннях із алюмінізвого сплаву 1201 тозіцшов 4,5,7,9 ми. Всі пви піддаються 100^ рентгена-понтролю з чіп.(огш.иі по беадйфзктності по 1-й категорії. Джерело за-безпечуо також високі вгаоги, ¡цс пред'являються до механічних властивостей зварених з’єднань. В результаті впровадження розробленого джерела струму для імпульсно-дугового зварювання вдалося значно підвищити процент бвздр-фчктносгі зварних иеіб. Результат статистично? обробки оцінки якості швів нпвядг?чг у габл.З.

• ______ ______ Таблиця 3 •

Вид

з’єднання

Статистичні дані *ездофекгностг зиарних 'єднань

Повздовжні

шви

Кільцеві

шви

72!?

52,9*,

після впровадження_

89,6;?

91,.«

ІЗ

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

І.З отршанях виразів, відобрагаочих взаеиззв'кзой кіг. втчзь-ням сгруьу імпульсу те його тривалістю для різшіх способів імпульсно-дугового зварювання плавки.! електродом, встановлено, що для електродних дротів із сплавів алшініь діаметром 1,2*2 ьш та сталсвих І,2*1,6 ми вначеикя амплітуди струцу Ьщульеу повинно знаходилися у межах ЗОО^-ВОО А. -Відповідна даірл виачеднш струму тривалість імпульсу складвд-0,5*5 не. . ‘

2. Якого значення струму імпульсу стея пеки ніг; 300 А, необхідна для отримання керуючого пзреносу по закону "іг/лульс-ирапля'' тривалість імпульсу різко вроетгя, так що можливо зовсім не одеркап: дрібкокралчяьний ііз^оьаикйлерпноо електродного металу-,

. 3.Збільшення значення струну імпульсу понад 800 А недоцільне,

бо необхідна тривалість іклульсу при цьоігу зувнауотьил з ростом струму неснатао, і таким танок будуть неефективно використовуватись потужність дата, гайкі твпяовкладешиі та витрачання-члектроанвргії.

4.БІД значення етруьг/ імпульсу залісить також «оса крапель,які відриваються від електрода гірк умові, що за час дії імпульсу трапляється розплавленім краплі та одночасно забезпечується її відрив.

У відповідності з отраііаник виразом бількоку значення ст-руцу ікцуль-су віпозідаз квша маса краплі, що відригається. . ■

6.Кращу керованість та більш високу стабільність процесів роз-плавлєння і переносу електродного мзталу иогна стримати, використовуючи для імпульсно-дугового сварявання ддсступенезу формі' ішульсу. стругу такт чкнон, цо перша ступінь більп низького значення струму призначена тільки для розплавлегім заданого об*ему металу на торці, електрода, а другий - більш високий - для еміратів розплавленої ' краплі. Яр я ць о;,у для матеріалів та діамз-трів електродів, цо розглядаються, струм першого ступеня не повинен перевищувати 350 А, а другого - плавно змінюватись у кеках 450*600 А. Тривалість першого ступеня іицул>су позішна амінвзатись у межах 0,6+4 «с, - другого ступеня приблизно дорівнювати І ь:5.

■б.Новий спосіб імпульсно-дугового заарвлакня мазким електродом реалізований у розробленому ткркгторнзму дикреяі струку 1-169, яке забезпечує зваравання з керованім перпкооои електродного мзтаду у діапазоні середніх оварйзальнкі стругів від 50 до 350 А для електродів із сплавів алюмінію діаметрзм І,2*2,0 ігл та сталеву«-1,2*

1,6 мм. • , .

7.Для здійснення плавного рогулманім ni:xïpjn,.x параметрів дкеп рала стттуїт/ в ньсну знігерготана лріжг/сова комутація тиристорів, а пля збільаеіікя крутості іипульсів струну використаний дросель з ■ закціоноваиции обмотнгадз. ' . ■

8«Випробування дгеерала струму Î-I69 показали, qo гаінввяти . > зеяяї асарвзаияя доцільніша всього рсгулпвшпшл частоти проходами.«: ; імпульсів у йогах 304300 Гц, пр-л вбереленііі л остійними їх тривалості ?а амплітуди, . '

9,Д*>сзгд вияоркоташл .гсюрзла струму І—169 з умовах аиробниц-;srn показав, до він забезігз'їуз susord технологічні злостивості ssa* їїіпальної дтгя» які дсзволйоть підвкгрю якість даів пси ії.чіульсно-іуговогіу ззаразагші алсміїгіввях сплавів у аргоні та гелії» ярій то-* -о у 2 - 2,5 разів о:ікои?и рогбрішгупашія електродного металу при шатзаванні иязьколеговагоас сталей у суміш: захисних газів АГ + С0о юрІЕняно зі єварксп нт, постійкс'.їу струмі о’тазькмкі пзгонниш Оїпр-'І.ГУК. '

ІО.Впровзддення •ларола стругу Î-I69 ira Оргкбургсьаому Е0"Сгре-»" ДОЗВОЛЯЛО ПІДЗЩИТИ процент бйЗДСфСКТЯССТІ ввів порівняло D гкі/лі-сно-аугosïsî авгрззанняи гаявша: рлзктрсдом з використанням ідского джерела ІУЛ-І па 'кільцззк. етах під 52,9 до SI,23, на :оезд<?кшіх ~ від 72 до Є3,б?5. Йясноні*тий -~фе:<? від гпрозагг.е'тя клздаа 540 гко.крб.'' ‘ ' - .

СгиоггшЯ адіст дле<?р?яціі?яої робота відобрга*но у та:«а убліиаціяя: ' . . ' ' •

Ї.П^йко П.П,, Лксснов А.Д., Пгвп^г В«!!, Основи покнцяшзльнах хт рвгулиру^мкх кетстаетков питання саароедіой .дути її »¿одуллтсроз «арочного TO.V3 на баг-е утрззчясмой ксте^шщіш оилосих тираегороз if лз.дсхл.туч.-техи.коЬ5» сяарцшоз Упала и Капахетана "Селрх» кз-удирсвшл-нл ■гяйсгі'*. - Караганда» Л£35. - 0, Ш-29, .

2.П.їЯко П.П., Пянпуя Гпії. Спродаж7:'.::.'. торзис?роь схем nptcç>7!ji-

ольного бизи-унтечі тпрчак'ров гля сварйчлг'д истопшїггаз тсяа // • агсмат. езарха. - 1923, - !> б. — С. 30-32. ’ <

3.Гіоріа « «готносгь юов теднигесвого алсчіятіг .-.ДО прп ЦДСЗЗ / ,С. Ilasssi, В,il. Гіазпуіг, П.В. Довбк^енко, П.П. П«Ляо // ЇУ-Всисати, •.'ггі.. по сваря* 'цв^якх моталлов: ?аз.декл. - Кяєв: їй" ізї.й.О.ЇІогга '90. ~ С. ЗО,

4.îîrjop :їац;пнно-а писню / АК 7СС?.Ннети?уг рдлитро-зспр^м Л.З.О.Патоіі-л. ;(::сз, ÎS30. - !‘Ї6: Потсчнга» їо«а П-Ю дйя гтпулг.-*'

' сно-дуговой сварки плавящимся электродом / П.П. Шейко, В.А. Корицч I 'кий, В.М. Гавшук и др. - /|7с.

5. Влияние режимов импульсно-дуговой сварки алюминия АДО на форму и пористость швов /’ В.С.Ызшин, И.В.Дов()Ущйнко, П.Л.Шейко,

В.М,Павкук // Автомат,сварка.1991. - ,'М. - С. 57-60.

. б, А.с. 1682076 СССР, ШИ^ В 23 К 9/09. Источник тока для импу-льсно-дуговоА сварки / В.М.Пявшук, П.П.Шейко. - Опубл. 07.10.91. -Бил. № 37. .

■ 7. Шейко П.П., Павшук В.М. Источник питания,для импульсно-дуі'овоЛ сварки плавящимся гязктродом с плавным регулированием параметров // Новые сварочный источники питания : Сб.науч.тр. - Киев: ИЗС ш.Патона, 1992. - С. 40-45. .

■ в. Павщгк В.М.^ Шейко П.П., Заруба И.Й. Взаимосвязь параметров импульсов тока при Отравляемом .переносе электродного металла // Кокф.мевдлі.ассоциации "Сварка" "Физика дуть к источники.питания" :. Тез.докл. - Киев: ИЭС км.Е.О.ГІатона, 1992, - С. 53-54,

9. ІІавцук В.М., Шейко П.П., Заруба И.И. Взаимосвязь параметров импульсов тока при управляемом переносе электродного металла // Автомат.сварка. - 1992. - КЗ. - С. 19-25. •

10. Шейко П.П., Павгиуа В.М. Источник питания для шпульсно-дугоеой сварки плавкцга^ся электродом с плавный регулированием параметров // Автомат,сварка. - 1992. - 1?6. - С. 44-46.

• Особистий внесок автора. В [і] оалропоноваио і описано схе;;у для примусового виключення тишстлріЬ, [2] виконано розрахунок перехгдких процесів, ГЗ,53 визначено параметри імпульсів струму- при І іілул ь с к о-дут о ъ эму звапюванні шдашпевих сплавів великої товщини, 14,7,103 списгчо технічні характеристики, пристрій та принцип дії розрощеного шлетла струму, {161 розроблена електрична схема. рдере-ла струму, Со,91 аналітично визначена залежність параметрів імпульсу струму. •

Підп. до друку 30.CJ.9J. Форивт ÉOxGA/lS. Пвп, офс. If 2. Офс. друк. Ун.ярук.*рн, 0,93. Ум, ф9рБо-*ІдЙ. X,J6. Обл.-вид.арк. 0,96. Типе* 100 прим. Зам. 233р. Бегкоаювнэ. _________ ■________________

1ЕЗ Ім.Е.О.Патсна. 252650 Київ 5, КСП, вул. Горі,кого, 69.

ПОД ІЕЗ Ін.Є.О.Патона. 252650 Київ 5, МСП, вул. Горького, 69.