Исследование технологических свойств процесса сварки дугой горящей в динамическом режиме
В процессе исследования проводился анализ методов повышения эффективности и способы сварки не плавящимся электродом с применением импульсного питания сварочной дуги, проведен анализ моделей столба дуги и предложено феноменологическое описание дуги.
В результате исследования разработан способ сварки дугой горящей в динамическом режиме и оборудование, обеспечивающее его реализацию.
ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………………………………. 11
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА СВАРКИ
НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ В АРГОНЕ …………………………………………. 15
1.1 Описание процесса сварки неплавящимся электродом в среде инертных
газов 15
1.2 Достоинства и недостатки аргонодуговой сварки неплавящимся
электродом в аргоне ………………………………………………………………………………….. 17
1.3 Статическая устойчивость энергетической системы источник питания –
дуга. …………………………………………………………………………………………………………. 18
1.4 Методы повышения эффективности процесса сварки неплавящимся
электродом ……………………………………………………………………………………………….. 22
1.5 Характеристика источник питания – дуга …………………………………………. 25
1.6 Динамический режима горения дуги на постоянном токе ………………….. 27
Заключение. ……………………………………………………………………………………………… 29
2. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МОДЕЛЕЙ ДУГИ ГОРЯЩЕЙ В
ДИНАМИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ …………………………………………………………………….. 31
2.1 Цилиндрическая модель дуги ……………………………………………………………. 33
2.2 Конусообразная модель дуги …………………………………………………………….. 34
2.3 Модель дуги горящей между неплавящимся электродом и плавящимся
изделием …………………………………………………………………………………………………… 37
2.4 Феноменологическая модель динамической дуги ……………………………… 38
Вывод по главе …………………………………………………………………………………………. 46
3. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ СВАРОЧНОЙ ВАННЫ ………………………………….. 47
3.1 Образование сварочной ванны и ее характеристики ………………………….. 47
3.2 Анализ моделей сварочных ванн ………………………………………………………. 49
Вывод по главе …………………………………………………………………………………………. 50
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ…………………………………………………………. 51
4.1 Лабораторные исследования …………………………………………………………….. 52
4.2 Оценка работоспособности вольфрамовых электродов ……………………… 56
Вывод по главе …………………………………………………………………………………………. 58
5. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ …………………………………………………………………………….. 60
5.1 Потенциальные потребители результатов исследования ………………………. 60
5.2 Анализ конкурентных технических решений ……………………………………….. 61
5.3 SWOT – анализ ……………………………………………………………………………………. 62
5.4 Структура работ в рамках научного исследования ……………………………….. 64
5.5 Определение трудоемкости выполнения работ …………………………………….. 65
5.6 Разработка графика проведения научного исследования ………………………. 66
5.7 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) ……………………………… 70
5.8 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности исследования ………………………. 74
6. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ……………………………………………………. 79
6.1 Производственная безопасность………………………………………………………….. 80
6.2 Экологическая безопасность ………………………………………………………………… 90
6.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………………… 91
6.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности. …….. 92
ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………………………………… 96
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ …………………………………………. 97
ПРИЛОЖЕНИЕ А ………………………………………………………………..100
CD диск в конверте на обороте обложки
АКТУАЛЬНОСТЬ. На сегодняшний день актуальной задачей является
повышение эффективности и улучшение качества производимых
металлоконструкций. Одним из путей решения данной задачи можно
выделить – разработку и внедрение технологических процессов и
оборудования, отвечающих мировым стандартам (автоматизированные и
роботизированные системы, гибкость управления).
Среди технологических способов получения неразъемного
соединения металлоконструкций различного назначения сварка занимает
лидирующее положение. Перспективным направлением считается развитие
автоматической аргонодуговой сварки неплавящимся электродом корневого
слоя многослойного шва и изделий малых толщин. Данный способ позволяет
получать с минимальными затратами в цеховых или монтажных условиях
неразъемные соединения, идентичные основному металлу по химическому
составу, механическим и служебным свойствам. По мобильности и
экономичности составляет конкуренцию электронно-лучевым и лазерным
способам соединения.
Несмотря на достоинства процесса сварки, неплавящимся электродом
в аргоне производительность желает оставлять лучшего. Поэтому существует
тенденции разработки мероприятий повышающих эффективность этого
процесса. Известны методы повышения эффективности внутренние и
внешние, которые в какой-то степени улучшают процесс и повышают его
производительность, но имеется существенные трудности в их практическом
применении. В частности их применение затруднительно при сварке
корневых слоев, при сварки в разделке, при сварке с изменяющим
пространственным положением, так как внутренние методы управления не
обеспечивают активное управление процессом, а внешние методы
управления реализуются достаточно громоздкими устройствами.
Исследования проведенные автором в СКБ «Электросварка» показали
перспективность применения процесса сварки неплавящимся электродом в
аргоне дугой горящей в динамическом режиме. При этом существенно
повышаются эффективность процесса и регулировочные возможности,
позволяющие активно управлять формированием шва. Проблеме улучшения
технологических характеристик электрической дуги неплавящимся
электродом, горящей в аргоне уделяется много внимания. Одним из
перспективных направлений решения этой проблемы считается сжатие дуги,
за счет перевода ее в динамический режим горения. Данный перевод
осуществляется за счет протекания через дуговой промежуток
кратковременных мощных униполярных импульсов тока, большого
амплитудного значения.
Исследованиями по изучению динамического режима горения дуги в
свое время занимались многие ученные, такие как Пентегов И.В., Славин
Г.А., Лебедев В.К. и т.д. В их работах показано влияние динамического
режима на геометрические размеры шва, структуру, обоснована
длительность импульсов, представлены математические зависимости. Но в
их работах не освещены вопросы технической реализации процесса сварки и
не составлены технологические рекомендации.
В виду с этим в работе проведен анализ современного состояния
вопроса сварки дугой горящей в динамическом режиме. Разработан процесс
и техническое устройство позволяющее повысить эффективность сварки
неплавящимся электродом в аргоне.
ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является исследование и разработка процесса
сварки неплавящимся электродом в аргоне дугой горящей в динамическом
режиме.
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ – процесс сварки
неплавящимся электродом в аргоне.
ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ – способ сварки дугой
горящей в динамическом режиме неплавящимся электродом униполярными
импульсами на постоянном токе.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА проведенного магистерского исследования:
1. Теоретически обоснована и практически подтверждена
возможность качественного формирования сварного шва дугой горящей в
динамическом режиме обеспечивающие концентрированное тепловложение.
2. Установлено, что между толщиной изделия и величиной дежурного
тока существует прямо пропорциональная зависимость для качественного
формирования шва дугой горящей в динамическом режиме.
3. Установлено, что при различной геометрии торца электрода
соблюдается физическая устойчивость горения дуги.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ.
Разработан процесс сварки дугой горящей в динамическом режиме.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Результаты исследования
использованы для разработки импульсной системы питания для сварки дугой
горящей в динамическом режиме.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты данной работы представлены на
В результате исследования процесса сварки неплавящимся электродом
в аргоне и методов повышения его эффективности, как внутренних так и
внешних. Выявлено, что наиболее перспективным методом повышения
эффективности является перевод горения сварочной дуги в динамический
режим. Для реализации этого способы разработана феменологическая модель
сварочной дуги в динамическом режиме, а так же модель сварочной ванны.
Технологические исследования показали устойчивость горения дуги,
широкие регулировочные возможности и хорошее формирование шва с
концентрированным вводом тепла. Показано, что при помощи дуги горящей в
динамическом режиме можно формировать швы с заданными размерами.
Результаты технологических исследований использованы на кафедре для
разработки технических средств.
Анализ интегральных показателей эффективности показал, что
реализация разработанной технологии является более эффективным
вариантом с позиции финансовой и ресурсной эффективности.
Также рассмотрены вопросы социальной ответственности.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.9 (37 отзывов)
5 (285 отзывов)
4.6 (92 отзыва)
4.9 (522 отзыва)
5 (21 отзыв)
5 (9 отзывов)
5 (49 отзывов)
4.9 (343 отзыва)
4.6 (30 отзывов)
