Формирование сварного шва при сварке с раздельным токоподводом к изделию

Чагин, Артем Евгеньевич Отделение электронной инженерии (ОЭИ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Объектом исследования является процесс дуговой сварки неплавящимся электродом в защитной среде аргона с раздельным токоподвод к изделию.
Цель работы – исследование и разработка технологии сварки неплавящимся электродом в аргоне с управлением собственным магнитным дутьем, при раздельном токоподводе к изделию.
В процессе исследования проводились анализ методов повышения эффективности и способы сварки неплавящимся электродом с применением импульсного питания сварочной дуги, проведен анализ сварки модулированным током и предложен наиболее перспективный способ.
В результате исследования разработан процесс сварки неплавящимся электродом с управлением магнитным дутьем, при раздельном токоподводе к изделию.

Введение ……………………………………………………………………………………………………… 18

1 Анализ современного состояния сварки магнитоуправляемой дугой………….. 21

1.1 Влияние собственного магнитного поля на процесс сварки ………………….. 21

1.2 Способы ликвидации магнитного дутья ……………………………………………….. 26

1.3 Методы использования магнитного дутья для управления процессом сварки
…………………………………………………………………………………………………………………. 27

2 Силы, действующие на сварочную ванну ………………………………………………….. 30

2.1 Сила поверхносного натяжения …………………………………………………………… 32

3 Модель формирования сварного шва при изменении токоподвода к изделию
……………………………………………………………………………………………………………………. 35

3.1 Растекание тока и его подвод ………………………………………………………………. 35

3.2 Формирование магнитных полей. ………………………………………………………… 36

3.3 Образование объемных электромагнитных сил ……………………………………. 37

3.4 Формирование пристеночного валика ………………………………………………….. 38

3.5 Влияние сил поверхностного натяжения ……………………………………………… 39

4 Специфика выполнения сварного соединения……………………………………………. 41

4.1 Подготовка кромок ……………………………………………………………………………… 41

4.2 Сборка ………………………………………………………………………………………………… 44

4.3 Технология сварки ………………………………………………………………………………. 46

5 Экспериментальная часть ………………………………………………………………………….. 51

5.1 Функциональная схема экспериментальной установки ………………………… 51

5.2 Формирование сварного соединения ……………………………………………………. 51

6 Финансовый менеджмент, ресурсоемкость и ресурсосбережение ………………. 55
6.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных
исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения ………. 55

6.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования …………………. 55

6.1.2 Анализ конкурентных технических решений ………………………………….. 56

6.1.3 SWOT-анализ ………………………………………………………………………………… 58

6.2 Определение возможных альтернатив проведения научных исследований
…………………………………………………………………………………………………………………. 59

6.3 Планирование научно-исследовательских работ ………………………………….. 60

6.3.1 Структура работ в рамках научного исследования ………………………….. 60

6.3.2 Определение трудоемкости выполнения работ ……………………………….. 62

6.3.3 Разработка графика поведения научного исследования …………………… 63

6.4 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) ……………………………… 67

6.4.1 Расчет материальных затрат НТИ …………………………………………………… 67

6.4.2 Расчёт затрат на специальное оборудование для научных работ ……… 68

6.4.3 Основанная и дополнительная заработная плата исполнителей темы 69

6.4.4 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) ……….. 71

6.4.5 Накладные расходы НТИ ……………………………………………………………….. 72

6.4.6 Формирование бюджета научно-исследовательского проекта …………. 72

6.5 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности исследования ………………………. 73

7 Социальная ответственность …………………………………………………………………….. 76

7.1 Производственная безопасность ………………………………………………………….. 76

7.1.1 Отклонение показателей микроклимата в производственных
помещениях …………………………………………………………………………………………… 77

7.1.2 Повышенный уровень шума на рабочем месте ……………………………….. 78

7.1.3 Повышенный уровень вибрации …………………………………………………….. 79
7.1.4 Освещенность рабочей зоны ………………………………………………………….. 80

7.1.5 Повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей среды 85

7.1.6 Электромагнитные поля …………………………………………………………………. 86

7.1.7 Электрический ток …………………………………………………………………………. 88

7.1.8 Повышенная яркость света …………………………………………………………….. 88

7.1.9 Пожарная безопасность ………………………………………………………………….. 89

7.1.10 Повышенная температура поверхности ………………………………………… 91

7.2 Экологическая безопасность………………………………………………………………… 92

7.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………….. 93

7.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ………. 94

Заключение …………………………………………………………………………………………………. 96

Список литературы ……………………………………………………………………………………… 97

Приложение А …………………………………………………………………………………………… 101

АКТУАЛЬНОСТЬ. Повышение эффективности и улучшение качества
производимых металлоконструкций является актуальной задачей на
сегодняшний день. Одним из путей её решения можно выделить разработку и
внедрение технологических процессов и оборудования, отвечающих мировым
стандартам.
Предпосылками к разработке способа сварки с импульсным питанием
сварочной дуги с автоматическим изменением точки подвода тока к изделию
служили разные технологические задачи, направленные на получение конечного
результата – качества в геометрии сварного шва, возможность упрощения
техники выполнения сварных швов в разных пространственных положениях, а
также в узкую щелевую разделку. При этом необходимо использование
специального оборудования, т.е. импульсного источника питания сварочной
дуги. Следовательно, возникает необходимость в разработке принципиально
новых методов аргонодуговой сварки неплавящимся электродом и родственных
процессов соединения металла, основанных на использовании источников
нагрева.
В данное время аргонодуговую сварку неплавящимся электродом стали
дорабатывать и модернизировать. Одним из перспективных способов
автоматического регулирования тепловой мощности дуги в процессе сварки,
является модулирование сварочного тока с частотой следования, при которой
используется эффект импульса. Достоинствами данного способа сварки
является: возможность сварки встык труб и пластин, сварка ведется, как
плавящимся электродом, так и неплавящимся, при непрерывно горящей дуге.
Модулирование сварочного тока можно осуществить путём включения в
сварочную цепь стандартного источника питания полупроводникового
устройства, работающего в ключевом режиме.
Существенный вклад в развитие способов аргонодуговой сварки
модулированным током, внесли сотрудники ИЭС томской, ростовской,
воронежской сварочных школ. Разработке такого устройства для аргонодуговой
сварки неплавящимся электродом и посвящена эта работа.
ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является исследование и разработка технологии
аргонодуговой сварки неплавящимся электродом в аргоне с разделеным
токоподводом к изделию.
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ − технология сварки
неплавящимся электродом в аргоне, с раздельным токоподводом к изделию.
ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ − сварочная дуга, управляемая
собственным магнитным полем в импульсном режиме.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА проведенного магистерского исследования:
– Теоретически обоснована и практически подтверждена
принципиальная возможность качественного формирования сварного шва с
концентрированным тепловложением дугой, горящей в импульсном режиме.
– Установлено, что физическая устойчивость горения дуги
соблюдается при различной геометрии торца электрода.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ.
Разработан процесс аргонодуговой сварки неплавящимся электродом с
раздельным токоподводом к изделию.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований
использованы при создании устройства для аргонодуговой сварки неплавящимся
электродом с раздельным токоподводом к изделию.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты настоящей работы представлены на
научных семинарах кафедры «Оборудование и технологии сварочного
производства» и на конференциях Всероссийского, Областного уровня.
ПУБЛИКАЦИИ.
Чагин, А. Е. Модель формирования собственного магнитного поля
сварочной дуги [Электронный ресурс] / А. Е. Чагин, А. Ф. Князьков, Е. О.
Маурин; науч. рук. А. Ф. Князьков // Неразрушающий контроль: сборник трудов
VI Всероссийской научно-практической конференции “Неразрушающий
контроль: электронное приборостроение, технологии, безопасность”, Томск, 23-
27 мая 2016 г.в 3 т. / Национальный исследовательский Томский
политехнический университет (ТПУ). — 2016. — Т. 2. — [5 с.]. — Заглавие с
титульного экрана. — Свободный доступ из сети Интернет. Режим
доступа: http://earchive.tpu.ru/handle/11683/32933
1 Анализ современного состояния сварки магнитоуправляемой дугой
1.1 Влияние собственного магнитного поля на процесс сварки

В ходе выполнения выпускной квалификационной работы были
рассмотрены варианты воздействия магнитного поля на сварочную дугу, методы
их компенсации, также изучены литературные источники по использованию
эффекта магнитного дутья для управления процессом сварки, предложен способ
импульсного питания сварочной дуги с изменением точки подвода тока к
изделию.
Результатом является полученный образец корневого слоя шва, который
представлен на рисунке 20. Образец получился с вогнутой формой корня шва,
без подрезов, с плавным переходом к стенкам, без наплывов. Обратная сторона
корня шва имеет равномерное усиление по всей окружности 0,8 мм, что является
гарантированным признаком качества корня шва, это объясняется
концентрированным вводом тепла в изделие. При данном способе сварки
корневого слоя шва исключается возникновение дефектов корня шва,
исключается профессиональный навык сварщика.
С точки зрения интегральных показателей эффективности, сравнив
аналогичные способы сварки, можно сделать вывод, что реализация технологии
в первом исполнении (табл. 6.14) является более эффективным вариантом
решения задачи, поставленной в данной работе с позиции финансовой и
ресурсной эффективности.
При проведении исследования образовывались следующие отходы:
остатки сварочной проволоки, которая впоследствии утилизировалась, огарки
неплавящихся вольфрамовых электродов, которые в виду их непригодность
выкидывались в контейнер для последующей переработки и макулатура, не
производились вредные выбросы в водные источники и атмосферу.
На основании полученных данных можно сказать, что автоматическая
аргонодуговая сварка с двухсторонним подводом тока и импульсным питанием
сварочной дуги является перспективным методом.

1.Гаген, Ю. Г. Сварка магнитоуправляемой дугой / Ю.Г. Гаген и В.Д.
Таран. – М.: Машиностроение, 1970. – 160 с.
2.Думов, С. И. Технология электрической сварки плавлением / С. И.
Думов. – Л.: Машиностроение, 1987. – 461 с.
3.Дедюх, Р. И. Теория сварочных процессов. Физические и
технологические свойства электросварочной дуги : учебное пособие / Р.И.
Дедюх. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. – 118
с.
4.Князьков, А. Ф. Использование собственного магнитного поля
сварочной дуги для управления процессом сварки / А. Ф. Князьков, Е. О.
Маурин, Д. А. Петухов; науч. рук. А. Ф. Князьков // Неразрушающий контроль:
электронное приборостроение, технологии, безопасность: сборник трудов V
Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и
молодых учёных, Томск, 25-29 мая 2015 г.в 2 т. / Национальный
исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ). — Т. 2. — С.
130 – 133.
5.Способ дуговой сварки плавлением с использованием в качестве
источника сварочного нагрева электрической дуги // Авторское свидетельство
СССР № 465290. 1975. Бюл. № 12. / Макара А. М., Назарчук А. Т., Гордонный В.
Г., Дибец А. Т.
6.Стеклов О.И. – Основы сварочного производства: Учеб. пособие для
техн. училищ. – М.: Высш. школа, 1981 – 160 с., ил. – (Профтехобразование.
Сварка. Резка).
7.Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
физический факультет. Лабораторный практикум по молекулярной физике.
Изучениеявленияповерхностногонатяжения.URL:
http://genphys.phys.msu.ru/rus/lab/mol/Lab204.pdf;
8.С.Д.Варламов.Капляводынаповерхностистекла.
URL:https://internat.msu.ru/media/uploads/files/%D0%9A%D0%B0%D0%BF%D0
%BB%D1%8F-%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D1%8B-
%D0%BD%D0%B0%D0%BF%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%85%D
0%BD%D0%B%D1%81%D1%82%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BA
%D0%BB%D0%B0.pdf.
9.Райчук, Ю.И. Распределение тока по пластине при дуговой сварке /
Ю. И. Райчук // Автоматическая сварка. — 1967. — №4. — С. 19 – 22.
10. СидоровВ.П.Исследованиепроцессауправления
пространственным положением сварочной дуги за счет параметров ее
собственного магнитного поля / В.П. Сидоров, И.В. Смирнов, А.И. Захаренко,
В.Г. Добровольский, Э.С. Гилязев. // Атомная энергетика. — 2011. — № 5. — С.
25 – 30.
11. МандельбергС.Л.Влияниерасположениятокоподводана
формирование швов / Мандельберг С.Л., Сидоренко Б.Г., Лопата В.Е. //
Автоматическая сварка. — 1976. — № 3. — С. 56 – 61.
12. Князьков, А. Ф. Модель формирования сварного шва при изменении
токоподвода к изделию / А. Ф. Князьков, Е. О. Маурин; науч. рук. А. Ф. Князьков
// Неразрушающий контроль: электронное приборостроение, технологии,
безопасность:сборниктрудовIVВсероссийскойнаучно-практической
конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, Томск, 26-30 мая 2014
г.в 2 т. / Национальный исследовательский Томский политехнический
университет (ТПУ). — 2014. — Т. 2. — C. 67 – 70.
13. ЕрохинА.А.Основысваркиплавлением.г.Москва.
Машиностроение 1973 г.
14. Г.Г.Чернышов, В.В.Панков,И.С.Маркушевич.Влияние
параметров режима сварки на формирование пристеночного валика при сварке в
глубокую разделку. Сварочное производство №12, 1984 г. Стр. 14-15;
15. Маурин Е.О. Аннотация на научный доклад об основных результатах
подготовленной научно-квалификационной работы по теме «Повышение
эффективности орбитальной сварки за счет автоматического изменения двух и
болееточектокоподводаксвариваемомуизделию».Июнь2018г.
http://earchive.tpu.ru/handle/11683/48860.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Вирсавия А. медицинский 1981, стоматологический, преподаватель, канди...
    4.5 (9 отзывов)
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - ... Читать все
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - медицина, биология, антропология, биогидродинамика
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Татьяна П. МГУ им. Ломоносова 1930, выпускник
    5 (9 отзывов)
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по и... Читать все
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по истории. Увлекаюсь литературой и темой космоса.
    #Кандидатские #Магистерские
    11 Выполненных работ
    Дмитрий К. преподаватель, кандидат наук
    5 (1241 отзыв)
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполня... Читать все
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполняю уже 30 лет.
    #Кандидатские #Магистерские
    2271 Выполненная работа
    Екатерина Б. кандидат наук, доцент
    5 (174 отзыва)
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподав... Читать все
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподавала учебные дисциплины: Бюджетная система Украины, Статистика.
    #Кандидатские #Магистерские
    300 Выполненных работ
    Анна С. СФ ПГУ им. М.В. Ломоносова 2004, филологический, преподав...
    4.8 (9 отзывов)
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания... Читать все
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания и проверки (в качестве преподавателя) контрольных и курсовых работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    16 Выполненных работ
    Анастасия Л. аспирант
    5 (8 отзывов)
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибост... Читать все
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибостроение, управление качеством
    #Кандидатские #Магистерские
    10 Выполненных работ
    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 Выполненных работ
    Ксения М. Курганский Государственный Университет 2009, Юридический...
    4.8 (105 отзывов)
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитыв... Читать все
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитывать все требования и пожелания.
    #Кандидатские #Магистерские
    213 Выполненных работ
    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы

    Другие учебные работы по предмету

    Решение технологических проблем при обработке литого корпуса
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Повышение работоспособности торцовых фрез с механическим креплением режущих пластин
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка технологии изготовления деталей насос-дозатора с применением операции дорнования
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка технологии автоматической сварки под слоем флюса тавровых балок на установке Corimpex
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка алгоритмов управления дугой горящей в динамическом режиме
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Электронно-лучевая сварка термоизолированной трубы
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)