Диссертация (1024714), страница 35

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 35)

Расчет параметров плавления электродной проволокиВ связи с тем, что по мере заполнения разделки величина вылетаэлектрода меняется, то меняется и температура ее нагрева дугой и током,протекающим по вылету электрода [195, 197].Среднее значение тока дуги I, необходимое для плавления электроднойпроволоки со скоростью её подачи vf, определяется соотношением:255Iv f r f2 сTk  T f   H L ,Ua(5.7)где Ua =6 В – анодное падение напряжения, rf – радиус электроднойпроволоки, Tk =2400оС – температура капель, стекающих с электрода [198,234], Tf – температура нагрева в вылете электрода протекающим по немутоком, с=0,6 Дж/г – удельная теплоёмкость [235],  =7,8 г/см3 - плотностьэлектродного металла (Св-08Г2С), HL =230 Дж/г – теплота плавления.Температуру нагрева в вылете электрода рассчитывается так:Tf 1 T Ic r 2 20fef2dt ,(5.8)где Lf –длина вылета,   L f v f - время перемещения металла оттокоподводящего наконечника на длину вылета,  e T  - зависимостьудельного электрического сопротивления металла электродной проволоки оттемпературы.Зависимости (5.7,5.8) образуют систему уравнений, решение которойпозволяет рассчитать значение тока дуги, необходимое для плавления ипоступления в сварочную ванну электродной проволоки с заданнойскоростью ее подачи, рис.

5.3.Площадьпоперечногосечениянаплавкиопределяетсяпосоотношению:d 2f v fF4 vw(5.9)Средняя высота наплавленного валика равна:H0 Fb(5.10)где b – ширина разделки.Форма поверхности валика оценивается отношениемgHH0(5.11)256Следует учитывать, что при g>1 поверхность валика вогнутая, а приg<1 – выпуклая.Рис. 5.3. Зависимости тока дуги I и температуры вылета Tf от скоростиподачи электродной проволоки vf при разных ее диаметрах df и вылетахУстановленные зависимости между параметрами процесса сварки поузкому зазору и причинами возникновения дефектов формирования швов,позволяют не только определять параметры режима сварки, но иобосновывать наиболее рациональную геометрию кромок в разделке стыкадля сварки.5.1.5. Методика расчета режимов двухдуговой многопроходной сваркиЗначение параметров двухдуговой многопроходной сварки в узкуюразделку определяется решением сложной системы уравнений.

Так какискомые параметры являются исходными данными этой системы, тонеобходимо решать обратную задачу: определять параметры для получениязаданных размеров шва [235].257При поиске решения необходимо неоднократное повторение решенияэтой системы уравнений.

Это условие предопределяет компьютернуюреализацию решения задачи по расчету оптимальных режимов сварки поузкому зазору.Численноерешениесистемыуравнений(5.1…5.11)позволяетопределить распределение температур в сварочных ваннах и боковыхповерхностях зауженной разделки кромок, рис. 5.4.Рис. 5.4. Распределение температур в узкой разделке при сварке двумядугами: А – в плоскости симметрии, Б - в плоскости стенки разделки, Г– в поперечной плоскости перед 2-й дугой, В, Д, Ж – предельныераспределения температур, создаваемые раздельно 1-й и 2-й дугой и ихсовместным действием соответственно, Е – расположение электродов2585.1.6.

Особенности расчета параметров второй дугиВ работах [190, 224, 236] показано, что устойчивое формирование швас минимальными остаточными напряжениями обеспечивается, когда дугиформируют две раздельные ванны. Наилучшее использование тепловойэнергии для плавления боковых поверхностей кромок и формированиевогнутойповерхностислояшваобеспечиваетсяприминимальномрасстоянии L2 между дугами без образования общей сварочной ванны, т.е.при L2≈Lw+R.На рис. 5.5 показано влияние расстояния между дугами на размерышва, рис.

1, при сварке низколегированной стали проволокой Св-08Г2С.Рис. 5.5. Влияние расстояния L2 между дугами на размеры шва (рис.1) вузкой разделке шириной 6 мм. Скорость сварки 5 мм/с, ток первой дуги240 А, второй 180 А, напряжение питания дуг 26 В259При сварке высокопрочных сталей главным критерием являетсяполучение требуемых служебных свойств сварного соединения. Дляобеспечения этого условия оптимальным расположением второй дугиявляется расстояние, равное длине L760 изотермы температуры полиморфногопревращения (≈760о), L2≈L760.

Поэтому расстояние между дугами необходимовыбирать, исходя из указанных критериев. С учетом этого, режим сваркивторой дугой определяется после расчета параметров сварки первой дугой потем же соотношениям (5.1…5.11), но с учетом температуры подогревакромок первой дугой (T0 в уравнении (5.1)). Сложность решения уравненийпредопределяеткомпьютернуюреализациюзадачиопределениярациональных параметров двухдуговой многопроходной сварки.5.1.7. Последовательность и пример расчетаНа начальном этапе определяется минимальная ширина разделки покритерию формирования валика с полным проплавлением боковой стенки иплоской поверхностью и задается начальное приближение значений скоростисварки, ширины разделки, длины дуги, минимальный диаметр электроднойпроволоки, максимальная длина вылета электрода. Затем определяетсяскорость подачи электродной проволоки, необходимая для получения валикас заданной шириной разделки и высотой наплавки и рассчитывается токпервой дуги решением уравнений (5.7, 5.8).

Если выявляется, чтотемпература подогрева вылета превышает 500 оС, то увеличивается диаметрпроволоки и расчет повторяется. После этого решением системы уравнений(5.1–5.5) рассчитываются напряжение и распределение мощности дуги иопределяется распределение температуры в свариваемых кромках. Затемрешением уравнения теплопроводности (5.6) и определяется высота Hb иглубина проплавления Zb стенки разделки и ее дна Z0. После завершенияперечисленных процедур выполняется анализ результата расчета. Есливыявляется непровар кромки Zb=0, то для первого прохода можно уменьшить260ширину разделки.

Для получения провара необходимо увеличить мощностьдуги, с соблюдением условия неизменности высоты наплавки. Расчетповторяется для последующих проходов с учетом уменьшения длины вылетаэлектрода и увеличение ширины разделки, вплоть до ее полного заполнения.При этом необходимо учитывать изменение граничных условий уравнения(6) при выполнении облицовочных проходов.Последовательность расчета параметров представлена на рис. 5.6.Рис.

5.6. Алгоритм расчета параметров двухдуговой многопроходнойсварки в узкую разделку261Еслиразделкаполностьюзаполнена,товыполняетсярасчётпараметров с п.1. облицовочного прохода, при котором изменяютсяграничныеусловияуравнениятеплопроводности (6) и исключаетсяограничение по формированию выпуклой поверхности шва.В качестве примера выполнили расчет параметров двухдуговой сваркив СО2 листов толщиной 30 мм из стали Ст3 с зауженной разделкой кромок,которая имела ширину 7 мм сверху листа и 5 мм снизу. При расчете режимапервого прохода выявлено, что при вылете 40 мм сварку необходимовыполнять электродной проволокой 1,6 или 2,0 мм.

При этом определено,что глубина проплавления дна разделки составляет 2,0-3,0 мм, чтосоответствует требуемой толщине дна разделки и полностью исключаетвозможностьеепрожога.Прирасчетепараметровучитывалинедопустимость нагрева вылета электрода выше 500 0С и необходимостьполучения провара стенок разделки и получения вогнутой поверхностиваликов при заполнении заполняющих проходов.Далее сверяли форму и размеры реального шва со швом, полученномпри моделировании процесса сварки по узкому зазору.

Результаты расчетаприведены в табл. 30, а сравнение швов на рис. 5.7.Таблица 30.Результат расчета режима многопроходной двухдуговой сварки листовиз стали 3 толщиной 30 мм в зауженную разделкуСкоростиподачиШирина Длина Напря- Скорость электроднойПроходразделки, вылета, жение сварки, проволоки в№дуге, мм/сммммдуги,Вмм/снана1-й2-й15,040246,5503025,435246,5503035,730267,0553046,126267,0553056,322267,0553066,618287,5603276,814287,5603287,010326,06032Ток дуг, Ана1-й180190200210220230240240на2-й120120120120120140140140Расстояниемеждудугами,мм4550505555606075262Рис. 5.7. Сопоставление результата расчёта и макрошлифа соединения,полученного при сварке на рассчитанных согласно табл.

1 режимахМоделированиедвухдуговоймногопроходной сварки вузкуюразделку стальных листов при рассчитанных значениях параметров сварки,показалаприемлемостьразработаннойметодикидляпрактическогоприменения.Проведенные экспериментальные исследования [232, 237] полностьюподтвердили, что отражение теплового потока от кромки разделки, можетприводить к изменению заданного сварочного термического цикла иобразованиюнежелательныхзакалочныхструктур,приводящихкобразованию холодных трещин. Поэтому разработанные процедуры решенияобратной задачи моделирования, с использованием системы уравнений,связывающихтехнологическиепараметрыпроцессасваркисгеометрическими характеристиками сварного соединения целесообразноиспользовать для расчета режима двухдуговой сварки по узкому зазору.Однако при выполнении подобных расчетов необходима оценка вероятностивозникновения дефектов и расчет допусков на параметры процесса сварки.2635.2.Основные возмущения при реализации многопроходной сварки поузкому зазору и меры по повышению эффективности работы сварочногооборудования5.2.1.

Взаимовлияние сварочного оборудования и электрической сетиНа рубеже1980–1990-х годов развитые страны мирастолкнулись спроблемой нарастающего ухудшения качества электроэнергии электрическихсетей, заключающегося в искажении синусоидальной формы напряжения итока сети, что сказалось на повышении потерь и понижении надежностиэксплуатации электрооборудования. К этому привело постоянное увеличениепотребления электроэнергии оборудованием с нелинейными нагрузками[238],такимикаквыпрямители,инверторы,частотно-управляемыеэлектроприводы, компьютеры, офисная техника и др.Нелинейныеэлектрическогоинагрузкиэлектронногомогут приводить к выходу из строяоборудования,перегреву роторовиускоренному износу подшипников электродвигателей и генераторов, выходуизстроясистемуправленияэлектроприводовивзрывамвнихэлектролитических конденсаторов, ненадежной работе микропроцессорной ивычислительной техники, ложным срабатываниям систем защиты поотключениюэлектрооборудования,подгораниюнулевыхпроводов,быстрому старению изоляции, коррозии элементов заземлений, перегораниюэлектроосветительных приборов [239].Под электромагнитной совместимостью (ЭМС) электропотребителейпонимается их свойство функционировать без ухудшения качественныхпоказателей при совместном их питании от промышленной сети.

Характеристики

Список файлов диссертации