В период с 2006 по 2008 годы в результате научных исследований проводимых группой исследователей в составе д.т.н., профессора Сидорова В.П., к.т.н., доцента Смирнова И.В. и инженера Захаренко А.И. был разработан
Способ сварки дугой, отклоняемой собственным магнитным полем (сокращённо данный способ был назван способом сварки с управляемым тепловложением)
Основным новшеством, применяемым в способе сварки с управляемым
тепловложением, является управление пространственным положением сварочной дуги
за счёт изменения параметров её собственного магнитного поля. Предлагаемый
подход основан на том, что изменение положения сварочной дуги в пространстве
происходит не под воздействием внешних магнитных полей, а за счёт изменения
напряжённости магнитного поля образующегося вокруг сварочной дуги в процессе
сварки, и называемого собственным магнитным полем сварочной дуги. Данный эффект
основан на том, что при нарушении симметричности собственного магнитного поля
сварочной дуги, в нём возникает область в которой плотность линий магнитной
индукции увеличивается, и область в которой плотность линий магнитной индукции
уменьшается. В результате дуга отклоняется от своей оси в сторону области
магнитного поля, в которой плотность линий магнитной индукции уменьшается (рис.
1). В
технике данный эффект получил название «магнитное дутьё».
Рисунок 1 – Действие собственного магнитного поля на дугу (Думов С.И.
Технология электрической сварки плавлением. Л.: «Машиностроение», Ленинградское
отделение, 1987) а – при отсутствии искривления магнитного поля; б – при наличии
искривления собственного магнитного поля дуги (т.е. «магнитного дутья»)
Способ дуговой сварки в защитном газе дугой,
отклоняемой собственным магнитным полем заключается в том, что перед сваркой
один полюс источника питания 1 (рисунок 2) подключают к неплавящемуся электроду 2,
а второй к изделию 3, для чего используют токоподвод, который перемещают синхронно с электродом. Контакты 4
и 5 токоподвода располагают на поверхности изделия, со стороны обращённой к
сварочной горелке 6. В процессе сварки производят периодическое и многократное
изменение места подключения тока к изделию, по заданной программе, с помощью
коммутатора 7. Применяют как минимум две точки подключения тока к изделию (в
местах расположения контактов 4 и 5 токоподвода). Такая коммутация между
отдельными точками подвода тока к изделию позволяет программировано отклонять
дугу 8 в противоположную сторону от места подвода тока к изделию, под
воздействием собственного магнитного поля, за счёт использования эффекта
«магнитного отдувания дуги». При этом имеется возможность независимого
изменения расстояния от оси электрода до каждой из точек подвода тока к изделию (h1 и h2).
Рисунок 2 - Схема осуществления способа сварки дугой, отклоняемой собственным магнитным полем Регулируемыми параметрами процесса коммутации
являются: последовательность и частота переключений подвода тока между
отдельными точками токоподвода, а также длительность подключения тока к каждой
точке (скважность). Частоту переключения подвода тока между точками выбирают не более 10 Гц. Параметры коммутации настраивают и регулируют с помощью устройства управления – коммутатора, а энергетические параметры процесса, такие как величина сварочного тока, при протекании тока через каждый канал подвода тока к изделию, величина тока дежурной дуги, напряжение дуги и пр. настраивают и регулируют управляя работой сварочного источника питания. Сравнивая данную разработку с конкурентными аналогами
следует отметить, что методы управления пространственным положением дуги, в
основу которых положено воздействие на дугу внешним поперечным магнитным полем,
а также механическое перемещение горелки по заданной траектории, могут быть
эффективно использованы для наплавки на плоскость, или для сварки соединений
без разделки кромок, в то время как эффективность применения этих методов при
сварке соединений с разделкой кромок резко уменьшается.
Использование для управления пространственным положением дуги подхода
основанного на изменении параметров собственного магнитного поля дуги
способствует повышению эффективности управления пространственным положением
дуги, и снижает зависимость эффективности управления этим процессом от
параметров изделия и условий сварки. На способ сварки получен патент №2401726 от 21.07.2008 г. "Способ сварки в защитном газе неплавящимся электродом магнитоуправляемой дугой". Статьи в центральных изданиях по теме данной разработки: 1. Смирнов
И.В., Захаренко А.И. Управление тепловложением в свариваемые кромки при дуговой
сварке неплавящимся электродом // Сварочное производство. 2009. №12. С. 32-36. 2. Смирнов
И.В., Сидоров В.П., Захаренко А.И. Специфические аспекты описания процесса
автоматической аргонодуговой сварки дугой, отклоняемой собственным магнитным
полем // Сварочное производство. 2010. №1. С. 3-6. 3. Смирнов И.В., Захаренко А.И., Фюссель У. Уменьшение
влияния магнитного дутья на пространственное положение дуги при сварке //
Известия Самарского научного центра РАН. 2010. Т. 12, №4. С. 257-261.
|