Анотація до роботи:

Носовський Михайло Борисович. Удосконалення технології і обладнання для зварювання в середовищі вуглекислого газу з керованим переносом електродного металу – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.03.06 – Зварювання і споріднені технології. – Приазовський державний технічний університет Міністерства освіти і науки України, Маріуполь, 2002 р.

Дисертація присвячена вивченню процесу плавлення і переносу електродного металу при зварюванні в середовищі вуглекислого газу з метою розробки обладнання і технології, що дозволяють знизити разбрискування, поліпшити формування шву та розширити область зміни параметрів режиму шляхом організації примусового дрібнокраплинного переносу розплавленого електродного металу.

Розроблено математичну модель процесу саморегулювання довжини дуги, яка враховує якісні характеристики дуги, джерела живлення, характер переносу рідкого металу і характер обурень. Це дозволило сформулювати вимоги до кута нахилу ВАХ джерела живлення, обумовлені припустимою технологією помилкою по довжині дуги при дії обурень, викликаних коливаннями руки зварювальника і ростом краплі в процесі плавлення електроду.

Розроблено спосіб дугового зварювання в середовищі вуглекислого газу, який включає живлення дуги пульсуючим током промислової частоти і модуляцію швидкості подавання електроду, синхронізовану з провалами напруги.

1. Приведено теоретичне узагальнення і нове рішення науково-технічної задачі зниження розбризкування електродного металу і підвищення стабільності процесу дугового зварювання у вуглекислому газі шляхом організації примусового мілкокраплинного переносу електродного металу, що дозволило розширити діапазон режимів, що забезпечують якісне формування зварного шва.

2. На основі розробленої математичної моделі саморегулювання довжини дуги, що дозволяє оптимізувати форму вольтамперної характеристики (ВАХ) джерела живлення з урахуванням різноманітних обурень по довжині дуги, діаметра електрода й інших параметрів процесу, встановлено, що тривалість перехідного процесу пропорційна квадрату діаметра електрода, зворотно пропорційна куту нахилу ВАХ джерела, градієнту падіння напруги в стовпі дуги, коефіцієнту розплавлювання і не залежить від амплітуди обурення.

3. На основі аналізу моделей саморегулювання довжини дуги показано, що зі збільшенням частоти (від 1 до 4 Гц) і амплітуди (від 1 до 4 мм) обурень, обумовлених коливаннями руки зварника, необхідний кут нахилу ВАХ джерела живлення збільшується з 2 до 32 А/В (із 0,5 до 0,031 В/А) для електрода діаметром 1,0 мм, і з 5 до 85 А/В (із 0,2 до 0,012 В/А) для електрода діаметром 1,6 мм, а обумовлених краплинним переносом електродного металу описується кривою із максимумом, що збільшується з 10 до 90 А/В (0,1 до 0,011 В/А) для електрода діаметром 1 мм і з 70 до 550 А/В (0,014 до 0,0018 В/А) для електрода діаметром 1,6 мм. Збільшення висоти краплі знижує вимоги до кута нахилу ВАХ, проте це призводить до коротких замикань, розбризкуванню і погіршенню формування шва; тому необхідно здійснювати примусовий мілкокраплинний перенос електродного металу.

4. На основі аналізу динаміки зростання краплі показана можливість керованого переносу електродного металу з частотою, кратній частоті мережі (50, 100 Гц), що дозволило здійснити керований перенос із застосуванням однофазних випрямлячів, що включаються в промислову мережу (50 Гц).

5. Розроблено засіб дугового зварювання в середовищі вуглекислого газу, що включає живлення дуги пульсуючим струмом промислової частоти і модуляцію швидкості подачі електрода, синхронізовану з провалами напруги (патент України №24440).

6. Оптимізовані технологічні параметри процесу, що забезпечують збільшення стабільності, розширення технологічного діапазону зміни параметрів режимів у бік низьких токів (до 20 А) і зниження розбризкування електродного металу (із 12 до 4%):

індуктивності в зварювальному ланцюзі (0,33 ± 0,1; 1,36 ± 0,3 мГн);

кута зсуву імпульсу подачі електрода щодо початку полуперіоду (0 ± 5 град);

кута затримки вмикання тиристорів (40 ± 5град).

7. Розроблені технологічний процес і устаткування пройшли промислові іспити в умовах ЗАТ "Пожзащита" і рекомендовані до використання в машинобудуванні для зварювання матеріалів малих товщин, для наплавлення тіл обертання малих діаметрів.

8. Очікуваний річний економічний ефект від упровадження розробленого устаткування в умовах ЗАТ "Пожзащита" складає 37421 грн. у цінах за жовтень 2001 р.

Публікації автора:

1. Носовский Б.И., Гулаков С.В., Носовский М.Б. Экономичный тиристорный сварочный выпрямитель малой мощности // Автоматическая сварка. – 1996. – №8. – С. 62 – 64.

2. Носовский М.Б. Определение требований к механизму импульсной подачи электрода / Вестник Приазов. гос. техн. ун-та: сб. науч. тр. – Мариуполь, 2000. – Вып. 9. – С. 167 – 170.

3. Носовский М.Б. Повышение надежности механизма продольных колебаний торца электрода / "Защита металлургических машин от поломок": Сб. науч. статей.– Мариуполь, 2000. – Вып. 5. – 179 – 181.

4. Пат. 24440 Україна МКІ В23К 9/12. Способ дуговой сварки плавящимся электродом / Б.И. Носовский, М.Б. Носовский.

5. Носовский М.Б. Параметры устройства для продольных колебаний проволочного электрода // Автоматическая сварка. – 2001. – №8. – С. 30 – 31.

6. Гулаков С.В., Носовский М.Б., Матвиенко В.Н. Оптимизация угла наклона характеристики источника питания при широкослойной наплавке ленточным электродом / Вестник Приазов. гос. техн. ун-та: сб. науч. тр. – Мариуполь, 2001. – Вып. 11. – С. 169 – 171.

7. Носовский Б.И., Гулаков С.В., Носовский М.Б. Исследование влияния формы капли и поверхностного натяжения на характер переноса электродного металла / Тез. докл. Междунар. научно-методич. конф. "Современные проблемы развития сварочного производства и совершенствования подготовки кадров", Мариуполь, 1996 г.

8. Носовский Б.И., Гулаков С.В., Носовский М.Б. Способ уменьшения разбрызгивания электродного металла при сварке в углекислом газе / Тез. докл. Междунар. научно-методич. конф. "Современные проблемы развития сварочного производства и совершенствования подготовки кадров", Мариуполь, 1996 г.

9. Носовский Б.И., Носовский М.Б., Кашира Г.А. О законе продольного перемещения торца электрода при синусоидальном перемещении ведущего звена механизма поперечных колебаний / Тезисы докладов V региональной научно-технической конференции 1998 г.

10. Носовский Б.И., Носовский М.Б. Определение требований к механизму импульсной подачи с целью снижения разбрызгивания электродного металла / IV региональная научно-техническая конференция, посвященная 100-летию со дня рождения ученого-металлурга И. Казанцева, том 1, с.98, Мариуполь, сентябрь, 1999 г.

11. Носовский Б.И., Носовский М.Б. Определение требований к углу наклона характеристики источника питания, обусловленных допустимой технологией ошибкой по длине дуги и капельным переносом электродного металла / VII региональная научно-техническая конференция, Мариуполь, апрель, 2000 г.

12. Носовский М.Б. Математическое моделирование при исследовании саморегулирования длины дуги при изучении курса "Источники питания для сварки" / Научно-методическая конференция "Новые формы и технологии обучения в учебном процессе ПГТУ", Мариуполь, сентябрь, 2000г.

13. Носовский М.Б. Разработка механизма продольных колебаний электрода с целью управления переносом электродного металла / Тез. докл. научного семинара "Современные достижения в области сварки, наплавки и родственных технологий", посвященного 70-летию университета. – Мариуполь, 2000. – С. 32 – 34.

14. Носовский М.Б. Использование ЭВМ для записи и последующей обработки параметров сварочных процессов / Тез. докл. Междунар. научно-методич. конф. "Современные проблемы сварки и родственных технологий, совершенствование подготовки кадров", Мариуполь, 2001. – С. 122.

15. Носовский М.Б. Разработка механизма продольных колебаний скорости электрода для полуавтоматической сварки в среде защитных газов / VIII региональная научно-техническая конференция, посвященная 10-летию независимости Украины, том 3, с. 148-150, Мариуполь, сентябрь, 2001 г.

У приведених роботах автору належить наступне:

[1] Розроблене зварювальне джерело живлення з двома каналами енергії і регулюванням кута затримки вмикання силових тиристорів.

[2], [10] Проведений аналіз динаміки зростання краплі, сил поверхневого натягу і гравітації, завдяки якому показана можливість керованого переносу з частотою кратній частоті струму промислової мережі, визначені вимоги до механізму імпульсної подачі електрода.

[3], [5], [9] Визначене передатне відношення й оптимальні геометричні параметри механізму модуляції швидкості подачі електрода й умови підвищення його надійності.

[4] Розроблений новий засіб зварювання з примусовим переносом електродного металу.

[6] Проведені дослідження впливу кута нахилу ВАХ джерела живлення на якість широкошарового наплавлення.

[7] Досліджено вплив діаметра електрода на характер краплинного переносу. Визначено умови струминного переносу.

[8], [14] Розроблена методика запису параметрів процесу зварювання на ЕОМ для вивчення процесу зварювання з примусовим переносом електродного металу. Показано, що імпульсна подача зварювального дроту полегшує збудження дугового процесу.

[11], [12] Розроблена математична модель для визначення тривалості перехідного процесу саморегулювання довжини дуги. Визначені мінімально необхідні кути нахилу ВАХ джерела живлення, обумовлені краплинним переносом електродного металу.

[13], [15] Розроблений метод управління примусовим переносом електродного металу.