Разработка алгоритмов управления дугой горящей в динамическом режиме

В работе проведен анализ современного состояния вопроса сварки дугой горящей в динамическом режиме. Разработан алгоритм и техническое устройство позволяющее повысить эффективность сварки неплавящимся электродом в аргоне.

Введение…………………………………………………………………………………………………… 17
1 Анализ состояния вопроса сварки дугой горящей в динамическом режиме
1.1 Характеристики процесса сварки неплавящимся электродом в аргоне . 19
1.2 Статическая устойчивость энергетической системы источник питания –
дуга ……………………………………………………………………………………………………….. 21
1.3 Сущность динамического режима горения ………………………………………… 25
1.4 Разработка модели дуги горящей в динамическом режиме ………………… 26
1.4.1 Модель дуги горящей при малых токах ………………………………………….. 27
1.4.2 Модель дуги горящей при больших токах ………………………………………. 28
1.4.3 Модель дуги с плавящимся анодом ………………………………………………… 31
1.5 Методы повышения эффективности процесса сварки неплавящимся
электродом …………………………………………………………………………………………….. 32
1.6 Заключение ………………………………………………………………………………………. 33
2 Разработка алгоритма сварки дугой горящей в динамическом режиме …. 35
2.1 Требования к параметрам алгоритма импульсного питания …………….. 35
2.2 Выбор системы импульсного питания ………………………………………………. 37
2.3 Функциональная схема и состав установки. ………………………………………. 40
2.4 Принципиальная электрическая схема и ее описание ………………………… 41
2.4.1 Силовая часть ………………………………………………………………………………… 41
2.4.2 Общая схема управления ……………………………………………………………….. 42
2.4.3 Импульсное устройство …………………………………………………………………. 43
2.4.4 Схема управления импульсным устройством …………………………………. 46
Выводы по главе: …………………………………………………………………………………… 48
3 Модель сварочной ванны …………………………………………………………………….. 50
3.1 Основные характеристики ванны. Силы, действующие на ванну……….. 50
3.2 Лабораторные исследования …………………………………………………………….. 52
3.3 Исследование формирования сварного шва с использованием алгоритма
с укороченными импульсами сварочного тока ………………………………………… 56
Выводы по главе: …………………………………………………………………………………… 58
4 Экспериментальная часть ……………………………………………………………………. 59
4.1 Методика снятия осциллограмм тока и напряжения ………………………….. 59
4.2 Оценка стойкости вольфрамового электрода …………………………………….. 63
Выводы по главе: …………………………………………………………………………………… 66
5 Финансовый менеджмент, Ресурсоэффективность и ресурсосбережение 67
5.1 Потенциальные потребители результатов исследования ……………………. 67
5.2 Анализ конкурентных технических решений …………………………………….. 68
5.3 SWOT – анализ …………………………………………………………………………………. 70
5.4 Структура работ в рамках научного исследования …………………………….. 73
5.5 Определение трудоемкости выполнения работ ………………………………….. 73
5.6 Разработка графика проведения научного исследования ……………………. 74
5.7 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) …………………………… 78
5.8 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования … 83
6 Социальная ответсвенность …………………………………………………………………. 86
6.1 Производственная безопасность ……………………………………………………….. 87
6.2 Экологическая безопасность …………………………………………………………… 106
6.3 Безопасность в условиях ЧС ……………………………………………………………. 106
Перечень нормативно – технической документации ……………………………… 108
Заключение …………………………………………………………………………………………….. 109
Список используемых источников …………………………………………………………… 110
Приложение А ………………………………………………………………………………………… 114

В результате исследований проведенных в данной работе на базе
известной научной информации и собственных результатов экспериментов
разработаны алгоритм с укороченными импульсами в динамическом режиме
горения дуги; методика снятия динамической характеристики дуги и
осциллограмм тока и напряжения дуги. Технологические исследования
показали устойчивость горения дуги, широкие регулировочные возможности и
хорошее формирование шва с концентрированным вводом тепла при
реализации алгоритма. Созданная система питания дуги, планируется для
сварки изделий малых толщин и корневых слоев. Показано, что при помощи
дуги горящей в динамическом режиме можно формировать швы с заданными
размерами.

1. Славин Г.А., Столпнер Е.А., Некоторые особенности дуги питаемой
кратковременными импульсами тока.// Сварочное производство.-1967г.-№2. –
С. 3-5.
2. Кулишенко Б.А., Еремин Е.Н. Влияние углекислого газа на
некоторыетехнологическиесвойствадугиприсваркенеплавящимся
электродом. // Сварочное производство. – 1978. – №2. – С. 38-39.
3.Бучинский В.Н. Стабильность горения дуги при сварке в смесях
аргона с углекислым газом и кислородом. // Автоматическая сварка. – 1982. –
№6. – С. 69.
4.Коротов А.Т., Плиско В.П. Полуавтоматическая сварка в смеси
аргонаиуглекислогогазатрубопроводовизстали0Х18Н10Т.//
Автоматическая сварка. – 1969. – №3. – С. 69.
5.Новокрещенов М.М., Виноградов В.А., Романенков Е.И., Рыбаков
Ю.В., Гума В.В. Влияние азота на свойства столба сварочной дуги в аргоне. //
Сварочное производство. – 1974. – №3. – С. 1-3.
6.Патон Б.Е., Замков В.Н., Прилуцкий В.П., Порицкий П.В.
Контракция сварочной дуги флюсом при сварке вольфрамовым электродом в
аргоне. // Автоматическая сварка. – 2000. – №1. – С. 3-9.
7.Савицкий М.М., Кушниренко Б.Н., Олейник О.И. Особенности
сварки сталей вольфрамовым электродом с активирующими флюсами (ATIG-
процесс). // Автоматическая сварка. – 1999. – №12. – С. 20-28.
8.Савицкий М.М., Мельничук Г.М., Карида В.Л., Дмитриев В.И.
Применение активирующегофлюса присваркенеповоротныхстыков
трубопроводов на монтаже атомных электростанций // Автоматическая сварка.
– 1981. – №11. – С.71-72.
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. Казаков Ю.В., Столбов В.И., Корягин К.Б., Бушев Ю.Г., Кудрявцев
Ю.В., Плиско В.Н. Влияние активирующих флюсов на строение сварочной
дуги, горящей в аргоне. // Сварочное производство. – 1985. – №4. – С. 30-32.
11. Бурдаков С.М., Чернов А.В., Полетаев Ю.В., Полежаев С.В.
Физическаямодельэлектрическогодуговогоразрядасналожением
высокочастотного напряжения. // Сварочное производство. – 2001. – №11. – С.
13-16.
12. Селянников В.Н., Блинков В.А., Казаков Ю.В., Баженов В.И. О
формировании сварного шва в продольном магнитном поле при аргонодуговой
сварке. // Сварочное производство. – 1975. – №11 – С. 5-7.
13. Болдырев А.М., Биржев В.А. Влияние продольного магнитного
поля на проплавляющую способность сварочной дуги прямой полярности //
Сварочное производство. – 1982. – №4. – С. 10-11.
14. Биржев В.А., Болдырев А.М. О влиянии продольного магнитного
поля на сварочную дугу прямой полярности // Автоматическая сварка. – 1982. –
№1. – С. 17-19.
15. Чернышев Г.Г., Григоренко В.В., Киселев О.Н. Математическая
модель аргонодуговой сварки в квадрупольном магнитном поле // Сварочное
производство. – 1989. – №8. – С. 31-33.
16. 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.
17. Бертинов А.И., Мизюрин С.Р., Ермилов М.А., Сериков В.А., Хомин
В.Д. К расчету главных размеров синхронного генератора работающего на
импульсную нагрузку. // Электричество. – 1968. – №12. – С. 29-34.
18. http://www.amfilakond.ru/prim2.shtml-Всеоконденсаторах.
Применение и эксплуатация.
19. Легостаев В.А., Пентегов И.В. Энергетические характеристики
индуктивных накопителей для сварки. // Автоматическая сварка. – 1973. – №3. –
С. 35-39.
20. http://www.radioradar.net/hand_book/documentation/ind_emk.html –
Индуктивности и емкости.
21. Некрасов В.И., Гаврилов Г.Н. Некоторые особенности импульсного
разряда аккумуляторной батареи. // Электричество. – 1968. – №12. – С. 82-83.
22. Дитрих Берндт Доклад на тему «Конструкторский уровень и
техническиеграницыприменениягерметичныхбатарей.Сравнение
герметичных и герметизированных батарей». Эрланга. – 1993.
23. Сипайлов Г.А., Ивашин В.В., Лоос А.В. Генератор больших
импульсных мощностей со ступенчатой или трапецеидальной формой тока. //
Электричество. – 1967. – №5. – С. 71-75.
24. Зайцев А.И., Князьков А.Ф. О формировании импульсов тока.
Доклады к 1-ой конференции по автоматизации производства. Томск. – 1969. –
С. 97-104.
25. Пат. РФ 2294269, МПК В23К 9/09, Н03К 3/53. Устройство для
формирования импульсов сварочного тока. Князьков А.Ф., Князьков С.А.,
Лолю Я.С., Проняев А.Б. – Заявл. 27.10.2005.
26. ИцкохиЯ.С.,ОвчинниковН.И.Импульсныеицифровые
устройства. – М.: Советское радио. 1972. – 592 с.
27. Ерохин А.А. Основы сварки плавлением. Физико-химические
закономерности. – М.: Машиностроение, 1973. -448 с.
28. Елистратов А.П. Некоторые особенности формирования шва при
сварке со сквозным проплавлением
29. Полосков С.И., Ищенко Ю.С., Букаров В.А. Анализ факторов,
определяющих формирование сварочной ванны при орбитальной сварке
неповоротных стыков труб (обзор) // Сварочное производство. – 2003. – №2. –
С. 11 -19.
30. РыкалинН.Н.,БекетовА.И.Расчеттермическогоцикла
околошовной зоны по очертанию плоской сварочной ванны // Сварочное
производство. – 1967. – №9. – С. 22-25.
31. Ерохин А.А. Основы сварки плавлением. Физико-химические
закономерности. – М.: Машиностроение, 1973. -448 с.