УДК 621.791

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДУГИ С НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ

 

STUDY OF THE EFFECT OF ULTRASONIC INFLUENCE ON THE TECHNOLOGICAL PROPERTIES OF THE ARC WITH NON-CONSUMABLE ELECTRODE

 

Чудин А.А., Савинов А.В., Полесский О.А., Лапин И.Е., Красиков П.П.

(Волгоградский государственный технический университет, г. Волгоград, РФ)

Chudin A.A., Savinov A.V., Polesskiy O.A., Lapin I.E., Krasikov P.P.

(Volgograd State Technical University)

 

Показано, что аксиальное распространение ультразвуковых волн относительно дугового разряда приводит к изменению характера проплавления, улучшению качества формирования шва и расширению рабочего диапазона сварочного тока.

It is shown that the axial distribution of the ultrasonic waves with respect to the arc discharge causes a change in the nature of penetration, improve the quality of weld formation and expansion of the working range of the welding current.

 

Ключевые слова: ультразвук, неплавящийся электрод, аргон, дуговая сварка, производительность процесса, проплавление

Key words: ultrasound, non-consumable electrode, argon, arc welding, process performance, penetration

 

Одной из причин, сдерживающих применение аргонодуговой сварки металлов большой толщины, является ее низкая производительность, ограниченная сравнительно невысокой тепловой эффективностью дуги и нарушением формирования швов (возникновением пор, подрезов, «перетяжек», наплывов и т.п.) при сварке на высоких значениях тока и скорости сварки. Воздействию ультразвука на жидкий металл сварочной ванны посвящено множество работ, однако, его влияние на сварочную дугу и приэлектродную область изучено недостаточно. С целью исследования влияния ультразвуковых колебаний на проплавляющую способность дуги и качество формирования швов  проведена серия экспериментов. Частота УЗК колебаний (f) составляла 20÷20,5 кГц, величина сварочного тока (Iсв.) 150А и 300А.

На рисунке 1 показана экспериментальная установка, состоящая из ультразвукового преобразователя (1), плоской фокусирующей линзы (2), неплавящегося электрода (3) и защитного сопла (4), к которому был подключен источник питания. Ультразвуковой преобразователь (УП) генерирует колебания высокой частоты, которые, в свою очередь, проходя через линзу, фокусируются в области сварочной дуги. К корпусу УП крепиться токоподвод «-» от источника питания (ИП), а «+» к заготовке. Дуговой разряд возбуждается бесконтактным способом, затем включается УП. Ультразвуковые фокусированные волны, действуя на сварочную дугу,  изменяют ее энергетические характеристики (увеличивают мощность).

1- ультразвуковой преобразователь, 2- плоская фокусирующая линза, 3- неплавящийся электрод, 4- защитное сопло

Рисунок 1 – Схема экспериментальной установки

 

Ультразвуковое воздействие частотой 20 кГц на дугу привело к увеличению глубины проплавления и изменению его характера (рис.2) относительно проплавления, полученного без ультразвукового воздействия.

По-видимому, это связано с изменением энергетических параметров в приэлектродных областях дугового разряда, что, в свою очередь, привело к изменению переноса тепла в сварочную ванну. Кроме того, при фокусировании ультразвуковых волн силовое акустическое давление на жидкий металл сварочной ванны приводит к повышению проплавления.

Некоторое улучшение формирование сварных швов наблюдается при малой ультразвуковой мощности (Р), в диапазоне от 10 до 50 Вт, дальнейшее увеличение мощности приводит к снижению этого эффекта (см.рис.3,4). Это объясняется компенсацией силового воздействия дуги на поверхность жидкого металла сварочной ванны от ультразвуковых колебаний. Таким образом, уменьшается глубина подрезов и высота усиления закристаллизовавшегося металла шва.

Выводы:

1. Изменение формы проплавления вследствие воздействия ультразвуковых колебаний происходит из-за изменения энергетических характеристик дуги, переноса тепла и поверхностных явлений в жидком металле сварочной ванны.

2. Ультразвуковые колебания малой мощности улучшают формирование сварного шва при аргонодуговой сварке сильноточной дугой.

Список использованных источников

1.        Савинов А.В. Дуговая сварка неплавящимся электродом / А. В. Савинов, И. Е. Лапин, В. И. Лысак. - М.: Машиностроение, 2011. – 477 с

2.        Лапин И.Е., Косович В. А. Неплавящиеся электроды для дуговой сварки: Монография / ВолгГТУ.- Волгоград, 2001.- 190 с.

3.        Ерохин А.А. Определение величины силового воздействия дуги на расплавляемый металл // Автоматическая сварка. – 1971. – № 11.