Повышение эффективности процесса сварки разностенных конструкций из сплавов AL за счет применения импульсного режима

Объектом исследования является процесс сварки неплавящимся электродом на переменном токе, динамической дугой в импульсном режиме.
Предметом исследования является процесс сварки разнотолщинных деталей из сплавов алюминия, переменным током, динамической дугой в импульсном режиме.
Цель работы – сварка разнотолщинных деталей динамической дугой в импульсном режиме в связи с необходимостью уменьшения вероятности прожога и деформации более тонкой детали, за счет концентрированного ввода тепла.
В процессе исследования проводили сварку пластин, из сплава алюминия и магния (АМг6) с разницей толщин не менее чем вдвое (толщиной 4 и 2 мм), динамической дугой в импульсном режиме. Выполнены два типа соединения: стыковое и угловое.

С.
Введение…………………………………………………………..…………18
1 Литературный обзор……………………………………………………..20
1.1 Специфика сварки……………………………………………………20
1.1.1 Теплопроводность……………………………………………………20
1.1.2 Наличие окисной пленки……………………………………………20
1.1.3 Выпрямляющее действие дуги………………………………………22
1.1.4 Затруднение зажигания дуги……………………………………….23
1.1.5 Влияние водорода……………………………………………………26
1.2 Способ сварки………………………………………………………..28
1.2.1 На переменном токе…………………………………………………28
1.2.2 Вольфрамовый электрод для сварки алюминия………………….30
2 Разработка модели дуги переменного тока в динамическом
режиме……………………………………………………………………………..32
2.1 Осциллограммы тока и напряжения………………………………..32
2.2 Активные пятна………………………………………………………34
2.2.1 Анод…………………………………………………………………..34
2.2.2 Катод………………………………………………………………….37
2.3 Столб дуги…………………………………………………………….41
2.3.1 Процессы ионизации и деионизации……………………………….42
2.3.2 Плазменные потоки………………………………………………….44
2.3.3 Инерционность столба дуги…………………………………………45
2.4 Описание модели дуги переменного тока в динамическом
режиме……………………………………………………………………………..45
3 Разработка экспериментальной установки…………………….……51
3.1 Функциональная схема устройства……………………………..….52
3.2 Принципиальная схема устройства для формирования импульсов
сварочного тока……………………………………………………………………53
3.3 Схема управления сварочным циклом…………………………….55
4 Разработка процесса сварки сплавов на основе алюминия
динамической дугой в импульсном режиме, разностенных деталей…………59
4.1 Специфика сварки разностенных деталей…………………………59
4.2 Подготовительные операции……………………………………….60
4.3 Процесс сварки………………………………………………………60
4.4 Контроль качества……………………………………………………67
5 Экспериментальная часть……………………………………………68
6 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение………………………………………………………………..73
6.1 Предпроектный анализ………………………………………………73
6.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования…………73
6.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения………………………………….74
6.1.3 FAST – анализ……………………………………………………….76
6.1.4 SWOT-анализ…………………………………………………………81
6.1.5 Оценка готовности проекта к коммерциализации…………………84
6.1.6 Методы коммерциализации результатов научно-технического
исследования…………………………………………………………………………………………86
6.2 Инициация проекта…………………………………………………..86
6.3 Планирование управления проектом……………………………….89
6.3.1 План проекта………………………………………………………….89
6.3.2 Определение трудоемкости выполнения работ……………………90
6.4 Бюджет научного исследования……………………………………93
6.4.1 Расчет материальных затрат НТИ………………………………….93
6.4.2 Расчет затрат на специальное оборудование для научных
работ……………………………………………………………………………….94
6.4.3 Расчет фонда заработной платы……………………………………95
6.4.4 Расчет дополнительной заработной платы………………………..97
6.4.5 Расчет отчислений во внебюджетные фонды………………………98
6.4.6 Расчет накладных расходов…………………………………………98
6.4.7 Формирование бюджета затрат НТИ……………………………….99
6.5 Определение ресурсной финансовой и бюджетной эффективности
исследования………………………………………………………………………99
7 Социальная ответственность………………………………………102
7.1 Производственная безопасность…………………………………..102
7.1.1 Анализ вредных и опасных факторов, которые могут возникнуть на
рабочем месте при проведении исследования…………………………………103
7.1.2 Расчет искусственного освещения…………………………………109
7.2 Экологическая безопасность……………………………………….112
7.2.1 Анализ влияния процесса исследования на окружающую
среду………………………………………………………………………………112
7.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях………………………..114
7.3.1 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть на рабочем месте
при проведении исследования………………………………………………….114
7.3.2 Обоснования мероприятий по предотвращению ЧС и разработка
порядка действия в случае возникновения ЧС……………………………….114
7.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения
безопасности……………………………………………………………………..116
7.4.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства….116
7.4.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей
зоны……………………………………………………………………………….117
7.4.3 Социальная защита работников на предприятии………………..119
Заключение…………………………………………………………………121
Список использованных источников……………………………………122
Приложение А…………………………………………………………..…124

1. Гарбер И.С. Магнитные импульсные модуляторы. – М.: Советское
радио, 1964. – 159 с.
2. Dai Yuhang. Pulsed Power Supply Employing Magnetic Pulse
Compression Technology // Proc. PEMC’98. – Prague, Czech Republic, 1998. – V. 2.
– P. 2–185–2–188.
3. Патон Б. Е. Технология электрической сварки металлов и сплавов
плавлением. – М.: Машиностроение, 1974. – 768 с.
4. Сварка в машиностроение: Справочник в 4-х т./Редкол.: С24 Г. А.
Николаев и др. – М.: Машиностроение, 1978 – Т.1 / Под ред. Н. А.
Ольшанского. 1978. – 504 с.
5. Ерохин А. А. Основы сварки плавлением. Физико-химические
закономерности. – М.: Машиностроение, 1973. – 448 с.
6. Походня И. И. Газы в сварных швах. – М.: Машиностроение, 1972. –
256 с.
7. ГОСТ 10157-2016 Аргон газообразный и жидкий. Технические
условия.
8. Славин Г.А., Столпнер Е.А., Некоторые особенности дуги питаемой
кратковременными импульсами тока.// Сварочное производство.-1967г.-№2. –
С. 3-5.
9. Ющенко К.А., Коваленко Д.В., Коваленко И.В. Применение
активаторов при дуговой сварке вольфрамовым электродом в инертных газах
сталей и сплавов. // Автоматическая сварка. – 2001. – №7. – С. 37-43.
10. Бурдаков С.М., Чернов А.В., Полетаев Ю.В., Полежаев С.В.
Физическаямодельэлектрическогодуговогоразрядасналожением
высокочастотного напряжения. // Сварочное производство. – 2001. – №11. – С.
13-16.
11. Бертинов А.И., Мизюрин С.Р., Сериков В.А., Геворкян Р.Л.
Энергетика процесса заряда конденсатора от генератора переменного тока
через выпрямитель. // Электричество. – 1967. – №8.- С. 54-61.
12. Гаврикова Н.А. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение: учебно-методическое пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2014.
– 96 с.
13. РД 34.15.132 – 96 Сварка и контроль качества сварных соединений
металлоконструкций зданий при сооружении промышленных объектов.
14. Безопасность жизнедеятельности. Безопасность технологических
процессов и производств. Охрана труда: учебное пособие для вузов / П.П.
Кукин и др. – 5-е изд., стер. – М.: Высшая школа, 2009. – 335 с.
15. ГОСТ 12.3.003-86 Система стандартов безопасности труда. Работы
электросварочные. Требования безопасности.
16. ГОСТ 12.1.005 Общие санитарно-гигиенические требования к
воздуху рабочей зоны.
17. СанПиН 2.2.4.548−96 Гигиенические требования к микроклимату
производственных помещений.
18. Раздорожный А.А. Охрана труда и производственная безопасность:
учебно-методическое пособие/ А.А. Раздорожный. – М.: Экзамен, 2006. – 510 с.
19.БектобековГ.В.Справочнаякнигапоохранетрудав
машиностроении / Г.В. Бектобеков, Н.Н. Борисова, В.И. Коротков [и др.]; под
общ. ред. О.Н. Русака. – Л.: Машиностроение, 1989. – 541 с.
20. ГОСТ 12.1.035-81Система стандартов безопасноститруда.
Оборудование для дуговой и контактной электросварки. Допустимые уровни
шума и методы измерений.
21. СНиП 23-05-2010 Естественное и искусственное освещение.
22. ГОСТ 12.1.019–2017 Система стандартов безопасности труда.
Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты.
23. ГОСТ Р 56164-2014 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.
Метод расчета выбросов при сварочных работах на основе удельных
показателей.