Диссертация (1026249), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Для учета конструкциисварочного приспособления и условий закрепления изделия с целью сниженияостаточных деформаций после сварки авторами данной работы быларазработана численная термодеформационная модель на основе конечноэлементной модели теплопередачи при автоматической АрДС на меднойподкладке.1.5. Цель и задачи работыВрезультателитературногообзорасистемформирования сварного шва не было найденокомпьютеризированнойсистемывыборапрогнозированияв открытом доступе такойрежимовАрДСстыковыхсоединений, позволяющей использовать ее для получения количественныхвзаимосвязей параметров режимов автоматической АрДС и параметровсварного шва на медной подкладке без проведения предварительныхэкспериментов.Цель работы - совершенствование технологии автоматической АрДС безприсадочнойпроволокистыковыхсоединенийнамеднойподкладкекоррозионно-стойких сталей аустенитного класса толщиной от 1,5 до 3 ммпутем создания компьютеризированной системы, позволяющей снизитьтрудоемкость технологической подготовки производства при проведении59работ по экспериментальной корректировке режимов сварки новых изделий впроизводственных условиях.В соответствии с этой целью необходимо решить следующие основныезадачи:1.Определение количественных зависимостей, связывающих основныепараметры геометрии сварного шва для стыковых соединений из коррозионностойких сталей аустенитного класса толщиной от 1,5 до 3 мм с режимамиавтоматической АрДС без присадочной проволоки на медной подкладке.2.Разработкаматематическоймодели,описывающейосновныепараметры геометрии сварного шва стыкового соединения при автоматическойАрДС коррозионно-стойких сталей аустенитного класса толщиной от 1,5 до 3мм с учетом теплоотдачи в медную подкладку.3.Разработка компьютеризированной системы выборарежимовсварки на основе экспериментальных данных и результатов математическогомоделирования, позволяющая сформировать для автоматической АрДС безприсадочной проволоки наилучшее сочетание параметров режима сваркистыковых соединений на медной подкладке, соответствующих ГОСТ 14771-76«Дуговая сварка в защитных газах.
Соединения сварные. Основные типы,конструктивные элементы и размеры» и удовлетворяющих заданномупроизводственному требованию.4.Разработка методики оценки влияния термодеформационного циклаАрДС стыковых соединений на величину остаточных деформаций сварнойконструкции на основе разработанной модели сварки стыковых соединенийтонколистовых материалов и рекомендаций по уменьшению остаточныхдеформаций при сварке на сборочно-сварочных приспособлениях с меднойподкладкой.Решение поставленных задач определяет научную новизну работы и еепрактическую значимость.60Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИАПАЗОНОВРЕЖИМОВ АРГОНОДУГОВОЙ СВАРКИ СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙНА ПОДКЛАДКЕ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ФОРМИРОВАНИЕСВАРНОГО ШВА С РАЗМЕРАМИ, СООТВЕТСТВУЮЩИМИГОСТ 14771-76Во второй главе приведены результаты по определению режимов сварки,обеспечивающих получение сварного шва с размерами, соответствующимиГОСТ 14771-76 [141] тип соединения С4 для коррозионно-стойкой сталиаустенитного класса 12Х18Н10Т толщинами 1,5; 2,0 и 3,0 мм, а такжеэкспериментально определены значения эффективного КПД сварочной дуги вовсех диапазонах исследуемых режимов АрДС на медной подкладке.2.1.
Оборудование для проведения исследованийИсследования проводились на специализированном стенде для сваркиплоских образцов на медной подкладке с прижимным пневмошланговымприспособлением клавишного типа, разработанном на кафедре Оборудованияи технологии сварочного производства ФГБОУ ВПО «УГАТУ».
Стенд длясварки плоских образцов позволяет осуществить продольное перемещениесварочной горелки с заданной скоростью и прижатие свариваемых плоскихобразцов клавишными прижимами к подкладке во время сварки (см. Рисунок2.1).61Рисунок 2.1. Стенд для сварки плоских образцовПеремещение горелки осуществлялось с помощью подвижной сварочнойголовки. Технические характеристики сварочной головки для автоматическойсварки представлены в Таблице 4.Таблица 4.Технические характеристики головки для автоматической АрДСНоминальный сварочный ток при ПВ = 60%, А400Номинальное напряжение питающей сети, В380/220Диаметр вольфрамового электрода, мм1- 5Диаметр присадочной проволоки, мм0,8-1,6Диапазон регулирования скорости сварки, м/ч8-80Диапазон регулирования стабилизированнойскорости подачи присадочной проволоки, м/чВертикальное перемещение горелки,механизированное, ммПоперечное перемещение горелки,механизированное, ммУгол наклона горелки в плоскости сварки, град.8-80200± 10± 9062Вкачествеисточникапитанияиспользовалсяпромышленныйинверторный источник питания Lorch 400 DC, технические характеристикикоторого указаны в Таблице 5.Таблица 5.Технические характеристики источника питания Lorch 400 DCДиапазон регулирования тока для TIGсварки, А3-400Диапазон регулирования тока длясварки покрытыми электродами, А20-250Сварочные электроды Ø TIG, мм1,0-4,0Сварочные электроды покрытые Ø, мм1,5-6,0Ток (DC) при 100% ПВ, А (25ºС/40 ºС)400/360ПВ при максимальном токе, %(25ºС/40 ºС)100/60Коэффициент мощности I2 max0,99Сетевое напряжение, В380±15%Степень защитыIP23Класс изоляционного материалаFВид охлажденияFСтандартEN 60974-1Размеры, мм (Д x Ш x В)1130x450x815Для обеспечения широкого диапазона сварочных токов и длительнойработы без перегрева применялась сварочная горелка ДРГА-400 с водянымохлаждением.632.2.
Сварочная оснастка, применяемый инструмент и измерительнаятехникаДля закрепления плоских образцов использовалосьприспособлениеклавишамипневмошланговогосвариваемыхкромок,типастиповое зажимноеплоскостнымприменяемоедляАрДСприжатиемстыковыхсоединений из тонколистовых материалов на большинстве производственныхпредприятий.
Зажатие каждого образца осуществлялось четырьмя клавишами(далее прижимами), внешний вид которых представлен на Рисунке 2.2, б.а)б)Рисунок 2.2. Схема зажатия стальных образцов (а) ивид прижима (б)Давление прижимов на свариваемый материал составляло 0,6 МПа. Вкачестве теплоотводящей подкладки использовали медные пластины сканавкой шириной 6 и 8 мм и глубиной 0,5 мм. Расстояние между клавишнымизажимами и их форма на сварочной оснастке (см. Рисунок 2.2, б), а такжеразмеры канавки в медной подкладке подбирались в соответствии срекомендациями ОАО «УМПО» и минимальной шириной обратного валикасварного шва по ГОСТ 14771-76 [141].64Сила тока устанавливалась регулятором на сварочном источнике питанияLorch 400 DC.
Измерение напряжения на дуге осуществлялось с помощьюцифрового мультиметра М830. Схема закрепления сварного образца показанана Рисунке 2.3.Рисунок 2.3. Схема закрепления образцов при сваркеУстановка зазора между концом электрода и сварной пластинойпроизводилась универсальным шаблоном сварщика УШС-3 модели 00314 ТУ3936-050-00221190-99. Отклонение положений штрихов использованнойизмерительной шкалы от действительных значений толщины ±0,25мм.
В ходепроведения экспериментов использовалсяодин и тот же универсальныйшаблон сварщика.Фотографирование образцов осуществлялось с помощью цифровойфотокамеры Canon A560. Высота обратного валика и величина усилениясварного шва определялись индикатором перемещения часового типа НЧ-4.Для измерения температуры при термометрировании использовался приборТС4S, технические характеристики которого приведены в Таблице 6.65Таблица 6.Технические характеристики терморегулятора ТС4SПитание100...240В (50/60Гц)Допустимый диапазон90-110% от номинального напряжениянапряженияПогрешность измеренияТекущее значение ± 0,5% или ± 0,2ºС втемпературызависимости от того, что большеДискретное регулированиеМетод управления(ВКЛ/ВЫКЛ)Пределы индикации0,1….999,9 ºСВремя измерения100 мс2000В переменного тока, 50/60Гц за1Диэлектрическая прочностьмин (между входной клеммой иклеммой питания)2.3.
Расходные материалы для экспериментовВ экспериментах в качестве электродов использовались вольфрамовыестержни WL-20 Ø 3,0 мм марки FoxWeld ISO6848-2004. Подготовкаэлектродов заключалась в заточке рабочего торца на конус 30º с точностью±1,5 º без притупления конуса, поскольку в соответствие с работами [5, 6, 52,67] в максимальная стабильность формы проплавления металла достигалась науглах заточки 30°.Заточка электродов производилась на токарном станке при помощиспециальнойоснасткисприменениемалмазногокруга,которыйустанавливался на шпинделе токарного станка (см. Рисунок 2.4). Оснастка длявращения и закрепления электрода устанавливалась в резцедержатель станка.66Электрод закреплялся в оснастке и подводился к рабочей части абразивногоинструмента с помощью органов управления станка.Рисунок 2.4.
Приспособление для заточки электродовПосле заточки электрод фотографировался под микроскопом МБС-10цифровой фотокамерой Canon А560. Рабочая поверхность электрода имелаформу конуса, при этом на рабочей поверхности электрода не допускалисьзадиры, трещины и прочие дефекты.Измерение угла электрода проводилось путем обработки цифровыхфотографий в системе КОМПАС 3D (см. Рисунок 2.5).
Электроды сотклонением угла свыше 1,5º от 30º отбраковывались и перетачивались.Рисунок 2.5. Схема измерения угла заточки электрода67При АрДС в качестве защитного газа использовался аргон высшего сортапо ГОСТ 10157-79 [140].В качестве основного материала для АрДС использовали пластины изкоррозионно-стойкой стали аустенитного класса 12Х18Н10Т размерами 100·50мм толщинами 1,5; 2,0 и 3,0 мм в состоянии поставки [142].2.4.
Методика определения диапазонов режимов аргонодуговойсварки стыковых соединений на подкладкеПередсваркойэлектродсзаточеннойнаконусповерхностьюустанавливался в цангу горелки ДРГА-400. Вылет электродов из цанги горелкиво всех случаях составлял 25 мм. Диаметр сопла горелки составлял 18 мм ивылет кончика электрода из сопла – 5 мм оставались постоянными для всехэкспериментов.Расход воды в системе охлаждения горелки составлял 2-3л/мин. Межэлектродный промежуток был равным 2 и 3 мм. После чего горелкаустанавливалась на сварочную головку и выставлялась скорость сварки.При сварке анодом служила медная подкладка с канавкой глубиной 0,5 мми шириной 8 мм.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
