Preview

Эффективная мощность сжатой сварочной дуги с разнополярными импульсами тока

https://doi.org/10.18323/2073-5073-2021-2-57-66

Полный текст:

Аннотация

Выполнен обзор работ по исследованию эффективной мощности сварочных дуг с неплавящимся электродом в аргоне прямой и обратной полярности. Показано, что эффективный КПД дуги сложно использовать для определения эффективной мощности. В большей степени, чем к свободной дуге, это относится к сжатой дуге. На основе анализа данных по эффективным мощностям полярностей и эффективному КПД сжатой дуги, горящей на проточный калориметр из меди, рассчитаны удельные эффективные мощности полярностей и напряжения дуг. Максимальные значения на обратной полярности достигают 23,2 Вт/А, на прямой полярности – 14,2 Вт/А. Установлено, что снижение удельных эффективных мощностей полярностей с ростом тока в диапазоне 100–150 А хорошо описывается линейными зависимостями. Имеет место линейное снижение напряжения дуги прямой полярности с увеличением тока, а напряжение дуги обратной полярности остается постоянным. Разброс данных по удельным эффективным мощностям полярностей примерно в два раза меньше, чем разброс эффективных КПД. С помощью двумерной математической модели столба сжатой дуги на закрытом участке выполнен расчет мощности, поглощаемой плазмообразующим аргоном и стенками сопла. Получены зависимости мощности, переносимой аргоном от длины канала сопла и тока дуги. Удельная эффективная мощность потока аргона при исследованных плотностях тока и расхода аргона слабо зависит от тока дуги и составляет примерно 5,5 Вт/А. Вклад мощности плазмообразующего аргона в эффективную мощность сжатой дуги увеличивается с ростом тока.

Об авторах

Владимир Петрович Сидоров
Тольяттинский государственный университет, Тольятти (Россия)
Россия

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Сварка, обработка материалов давлением и родственные процессы»



Дмитрий Эдуардович Советкин
Тольяттинский государственный университет, Тольятти (Россия)
Россия

старший преподаватель кафедры «Сварка, обработка материалов давлением и родственные процессы»



Список литературы

1. Гринюк А.А., Коржик В.Е., Шевченко Е.Н., Бабич А.А., Пелешенко С.И., Чайка В.Г., Тищенко А.Ф., Ковбасенко Г.В. Основные тенденции развития плазменно-дуговой сварки алюминиевых сплавов // Автоматическая сварка. 2015. № 11. С. 39–50. DOI: 10.15407/tpwj2015.11.04.

2. Wang L.L., Wei J.H., Xue J.X., DebRoy T. A pathway to microstructural refinement through double pulsed gas metal arc welding // Scripta Materialia. 2017. Vol. 134. P. 61–65. DOI: 1016/j.scriptamat.2017.02.034.

3. Wang Y., Qi B., Cong B., Zhu M., Lin S. Keyhole welding of AA2219 aluminum alloy with double-pulsed variable polarity gas tungsten arc welding // Journal of Manufacturing Processes. 2018. Vol. 34. P. 179–186. DOI: 10.1016/j.jmapro.2018.06.006.

4. Савинов А.В., Лапин И.Е., Лысак В.И. Дуговая сварка неплавящимся электродом. М.: Машиностроение, 2011. 477 с.

5. Wang Y., Qi B., Cong B., Yang M., Liu F. Arc characteristics in double-pulsed VP-GTAW for aluminum alloy // Journal of Materials Processing Technology. 2017. Vol. 249. P. 89–95. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2017.05.027.

6. Haelsig A., Kusch M., Mayer P. New findings on the efficiency of gas shielded arc welding // Welding in the World. 2012. Vol. 56. № 11-12. P. 98–104. DOI: 10.1007/BF03321400.

7. Yarmuch M.A.R., Patchett B.M. Variable AC polarity GTAW fusion behavior in 5083 aluminum // Welding Journal. 2007. Vol. 86. № 7. Р. 196–200.

8. Nasiri M.B., Behzadinejad M., Latifi H., Martikeinen J. Investigation on the influence of various welding parameters on the arc thermal efficiency of the GTAW process by calorimetric method // Journal of Mechanical Science and Technology. 2014. Vol. 28. № 8. P. 3255–3261. DOI: 10.1007/s12206-014-0736-8.

9. Короткова Г.М. Источники питания переменного тока для сварки неплавящимся электродом алюминиевых сплавов. Тольятти: ТГУ, 2009. 335 с.

10. Jeong H., Park K., Cho J. Numerical analysis of variable polarity arc weld pool // Journal of Mechanical Science and Technology. 2016. Vol. 30. № 9. P. 4307–4313. DOI: 10.1007/s12206-016-0845-7.

11. Jeong H., Park K., Baek S., Cho J. Thermal efficiency decision of variable polarity aluminum arc welding through molten pool analysis // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2019. Vol. 138. P. 729–737.

12. Драйпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. М.: Диалектика, 2016. 912 с.

13. Wang L.L., Wei J.H., Wang Z.M. Numerical and experimental investigations of variable polarity gas tungsten arc welding // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2018. Vol. 95. № 5-8. P. 2421–2428. DOI: 10.1007/s00170-017-1387-6.

14. Сидоров В.П., Советкин Д.Э., Борисов Н.А. О плавлении алюминиевого электрода аргоновой дугой прямой полярности // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2019. № 4. С. 52–57. DOI: 10.18323/2073-5073-2019-4-52-57.

15. Сидоров В.П., Ковтунов А.И., Бочкарев А.Г., Советкин Д.Э. Эффективная мощность сварочной дуги обратной полярности при наплавке алюминия плавящимся электродом // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2020. № 4. С. 34–42. DOI: 10.18323/2073-5073-2020-4-34-42.

16. Сидоров В.П., Советкин Д.Э. Эффективная мощность разнополярной дуги в аргоне с вольфрамовым электродом при сварке алюминия // Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение. 2021. Т. 23. № 1. С. 5–12. DOI: 10.15593/2224-9877/2021.1.01.

17. Jiang F., Li Ch., Chen Sh. Experimental investigation on heat transfer of different phase in variable polarity plasma arc welding // Welding in the World. 2019. Vol. 63. № 4. P. 1153–1162. DOI: 10.1007/s40194-019-00722-3.

18. Сидоров В.П., Столбов В.И., Куркин И.П. Определение эффективной мощности источника нагрева при сварке плазменной трёхфазной дугой // Сварочное производство. 1988. № 5. С. 30–32.

19. Физика и техника низкотемпературной плазмы. М.: Атомиздат, 1972. 352 с.

20. Рыкалин Н.Н., Николаев А.В., Асонов А.Н. Электрические и энергетические характеристики плазменной дуги при модуляции тока // Автоматическая сварка. 1975. № 11. C. 1–5.

21. Evans D.M., Huang D., McClure J.C., Nunes A.C. Arc efficiency of Plasma Arc Welding // Welding Journal. 1998. Vol. 77. № 2. P. 53–58.


Для цитирования:


Сидоров В.П., Советкин Д.Э. Эффективная мощность сжатой сварочной дуги с разнополярными импульсами тока. Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2021;(2):57-66. https://doi.org/10.18323/2073-5073-2021-2-57-66

For citation:


Sidorov V.P., Sovetkin D.E. Effective power of a constricted welding arc with heteropolar current pulses. Science Vector of Togliatti State University. 2021;(2):57-66. (In Russ.) https://doi.org/10.18323/2073-5073-2021-2-57-66

Просмотров: 28


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2073-5073 (Print)
ISSN 2712-8458 (Online)