Диссертация (1026094), страница 18
Текст из файла (страница 18)
При этом регулятор расхода защитного газа увеличивал расходзащитного газа. При Vв = 2 м/с скорость защитной струи составила Vс = 3,6м/с, а при Vв = 3 м/с – Vс = 5,4 м/с. Визуальный осмотр валиков показал, чтокачество газовой защиты до отключения установки при достижении скоростиветра 4 м/с было хорошим.Таким образом, для управления процессом сварки с учетом новыхтехнологий разработали комплект специализированного оборудования,состоящий из сварочной горелки и автоматической системы управленияскоростью истечения защитного газа в зависимости от скорости сносящеговоздушного потока и других параметров режима сварки.
На основеполученных данных можно сделать вывод о том, что предлагаемоеустройство в широких диапазонах режима сварки и скоростей ветраобеспечит качественную защиту сварочной ванны и позволит проводитьсварку на открытых площадках в условиях сносящих потоков ветра.1323.6. Выводы главы 31. Анализсуществующих конструкций сварочных горелок и сопелпоказал, что они эффективны при скоростях ветра до 0,5–1,5 м/с.
Основнымнедостаткомуказанныхгорелокявляетсясложностьконструкции,невозможность управлять профилем скорости, низкая жесткость защитнойструи. Применяемые на открытых площадках сварочные горелки, должныбыть более простой конструкции и обеспечивать требуемую устойчивостьзащитной газовой струи при оптимальных скоростях истечения защитногогаза.2. Анализ течения осесимметричных струй, показал, что для достижениямаксимальной эффективности газовой защиты сопло должно иметь формуконфузора.
Анализ аэродинамических свойств диффузоров показал, чтоконфузорное сопло должно иметь образующую поверхность в видедвухасимптотнойподжатияпараболическойгазовогопотока,кривойопределеннуюсопределеннойдлинусстепеньюналичиемдвухпараллельных участков на входе и выходе из сопла.3. На основании изучения теории выравнивания неоднородного поляскоростей в канале и опыта, накопленного в аэродинамике, во входномсечении сопла установили пакет из двух расположенных друг от друга наопределенном расстоянии металлических сеток с малым размером ячеи ибольшим аэродинамическим сопротивлением, что позволило уменьшитьнеоднородность поля скоростей в струе защитного газа, турбулентность ивращение потока.4.Расчетно-экспериментальнымметодомустановили зависимостьмежду формой траектории движения потока защитного газа в газовом сопле,неоднородностью поля скоростей газового потока на выходе из сопла итурбулентностью газового потока.
Анализ зависимости позволил определить133оптимальные диапазоны параметров режима сварки для достижениямаксимальной эффективности газовой защиты в условиях ветра.5.Наосновеанализатехническихрешенийирасчетно-экспериментальных данных разработали конструкцию сварочной горелки,проточная часть которой состоит из конфузорного сопла, образующаякоторого выполнена по двухасимптотной параболической кривой, иустанавливаемых перед входным отверстием сопла пакетом сеток.
Указаннаяконструкция горелки позволила увеличить стабильность и размеры ядразащитной газовой струи при высокой скорости истечения, уменьшитьнеравномерность поля скоростей, вращение и турбулентность газовой струина выходе из сопла в условиях ветра.6. Для изготовления сопла сварочной горелки с высокой точностьюформы разработали 3D-принтер для аддитивного выращивания изделийсложной формы, который состоит из электромеханического, электронного ипрограммного модулей.7. Для управления процессом сварки в условиях ветра разработали изапатентовалимакетбыстродействующейавтоматическойсистемыуправления истечением защитного газа, который позволяет управлятьподачей и расходом защитного газа в зависимости от параметров режимасварки, скорости и частоты усиления ветра.134Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СВАРОЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХСВОЙСТВ ДУГИ И СВОЙСТВ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ВУСЛОВИЯХ ВЕТРА4.1.
Исследование сварочных токов и напряженийИсследованиесварочныхтоковинапряженийпроизводилинаразработанном универсальном стенде с аэродинамической трубой примеханизированной сварке в среде углекислого газа СО 2 контрольных сварныхсоединений пластин из стали 09Г2С размером 300×200 мм толщиной 10 мм сразделкой кромок С21 по ГОСТ 14771-76 в условиях ветра с использованиемгорелок с цилиндрическим и конфузорным соплом диаметром 20 мм (табл.17).
Расход защитного газа составлял 15 л/мин, применяли проволокуСв-08Г2С диаметром 1,2 мм при скорости подачи проволоки 5 м/мин.Таблица 17.Характеристика условий сварки контрольных образцов№ соединенияВид горелки, условия сварки1Промышленная горелка. Сварка без ветра2Промышленная горелка. Сварка при скорости ветра 1 м/с3Разработанная горелка. Сварка при скорости ветра 2 м/с4Разработанная горелка. Сварка при скорости ветра 3 м/сОсциллографирование сварочных токов и напряжений производили счастотой 10 кГц с помощью цифрового регистратора сигналов S-Recorder 2Opto, включённого в сварочную цепь через шунт (Рис. 83).
Показаниярегистраторов выводились на компьютер с установленным программнымобеспечением ADClab [61].Рис. 83. Цифровой регистратор-самописец сигналов S-Recorder 2-Opto135На рис. 84–87 показаны осциллограммы сварочных токов и напряженийпри механизированной сварке образцов в условиях воздействия ветра.Рис. 84. Осциллограммы сварочных токов Iсв и напряжений Uсв.Образец № 1, сверху-вниз: длительность записи 4 с; 0,4 с; 0,04 с136Рис. 85.
Осциллограммы сварочных токов Iсв и напряжений Uсв.Образец № 2, сверху-вниз: длительность записи 4 с; 0,4 с; 0,04 с137Рис. 86. Осциллограммы сварочных токов Iсв и напряжений Uсв.Образец № 3, сверху-вниз: длительность записи 4 с; 0,4 с; 0,04 с138Рис. 87. Осциллограммы сварочных токов Iсв и напряжений Uсв.Образец № 4, сверху-вниз: длительность записи 4 с; 0,4 с; 0,04 с139Осциллографирование сварочных токов и напряжений показало, что прииспользовании промышленной горелки в условиях ветра возрастаютотклонения сварочного тока и напряжения от среднеарифметическойвеличины соответственно до ±100 А и ±6,5 В. При этом частота короткихзамыканий (КЗ) увеличивается до 1,77–2,1 раза, возрастает длительность КЗи уменьшается длительность пауз между КЗ.
Это свидетельствует обухудшении стабильности горения дуги в условиях ветра.Применениеновойгорелкипозволилоуменьшитьотклонениясварочного тока и напряжения от среднеарифметической величины посравнению с промышленной горелкой соответственно до ±50 А и ±4,5 В. ПриэтомсущественноуменьшиласьчастотаидлительностьКЗ,чтосвидетельствует об улучшении стабильности горения дуги в условиях ветра.Характеристики процесса механизированной сварки в среде углекислогогаза при воздействии воздушных потоков представлены в табл. 18.Таблица 18.Характеристики процесса механизированной сварки в среде углекислогогаза при воздействии воздушных потоковНомеропытаНапряжение дуги Сварочный ток I,ЧастотаДлительU, В (Отклонение А (Отклонениекороткихностьот среднейот среднейзамыканий,КЗ, мсвеличины, В)величины, А)ГцДлительностьпаузы междуКЗ, мс120–3125,5(±4,5 В)20–16090(±70 А)16–18174–96,530–8457214–3323,5(±6,5 В)20–220120(±100 А)32–34333–64,513–3624,5320–3125,5(±4,5 В)20–12070(±50 А)22–2523,54–75,519–4230,5418–2823(±5 В)20–16090(±70 А)24–28262–6422–3629140Дляанализасварочно-технологическихсвойствдуги применяливидеосъемку сварочной дуги при аргонодуговой наплавке вольфрамовымэлектродом в прямом свете через зеркальный светофильтр с помощьювысокоскоростной видеокамеры CITIUS IMAGING С10 с частотой 2 кГц(Рис.
88). Сварочный ток составлял 150 А, напряжение дуги 14 В, длина дуги4 мм. Параметры процесса наплавки указаны в табл.19.Рис. 88. Вид высокоскоростной видеокамеры CITIUS IMAGING С10производства Сitius imaging Ltd, ФинляндияТаблица 19.Параметры процесса аргонодуговой наплавкиНомер опытаСкорость ветра,м/сРасход аргона,л/минСкорость истечения аргона,м/с12,535222,835233,535244,8502,855,3502,865,8502,876,3502,8Видеосъемка сварочной дуги с применением промышленной горелкипоказала, что в условиях воздействия ветра происходит значительнаядеформация столба дуги и отклонения от продольной оси дуги, которыедостигают до 9–18 мм (Рис.
89).141При использовании новой горелки отклонения дуги при воздействииветра уменьшились до 3–9 мм. При этом, при скорости ветра до 3,5 м/с дугане имела отклонений от продольной оси, что свидетельствует о высокойстабильности процесса (Рис. 90) [38, 41].Рис. 89. Видеокадры сварочной дуги при аргонодуговой наплавкегорелкой с цилиндрическим соплом: слева-направо:номер опыта 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7Рис.
90. Видеокадры сварочной дуги при аргонодуговой наплавкегорелкой с конфузорным соплом: слева-направо: номер опыта 1, 2, 3, 4, 5, 6, 74.2. Исследование свойств сварных соединений пластин при сварке влабораторных условияхДляисследованиясвойствсварныхсоединенийпроизвелимеханизированную сварку плавящимся электродом в среде углекислого газапластин толщиной 10 мм из стали 09Г2С при скорости сварки V св = 2,8 мм/с,с использованием сварочной проволоки Св-08Г2С диаметром 1,2 мм.Экспериментывыполнялиналабораторномстендесприменениемпромышленной и разработанной горелки с воздействием ветра со скоростью1–3 м/с.142Исследование механических свойств сварных соединенийИсследования свойств сварных соединений проводили в испытательнойлаборатории ООО «Учебный Научно-Технический Центр «Сварка» - ООО«УНТЦ «Сварка» – 194292, Санкт-Петербург, 3-й Верхний переулок, 3,корпус 1, литера С.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
