Технологические особенности электродуговой наплавки с поперечным колебанием дуги Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

В1СНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХН1ЧНОГО УНШЕРСИТЕТУ

Вип. №12

2002 р.

ЗВАРЮ ВАЛЬНЕ ВИРОБНИЦТВО

УДК 621.791.06

Роянов В.А.1, Псарас Г.Г.2, Захарова И.В.3

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ НАПЛАВКИ С ПОПЕРЕЧНЫМ КОЛЕБАНИЕМ ДУГИ

Приводиться результаты исследований процесса наплавки с поперечным колебанием дуги и разработки механизма поперечних колебаний наплавочной проволоки

Для уменьшения глубины проплавления основного металла и повышения производительности процесса. Разработаны технология и оборудование для наплавки с поперечными колебаниями дуги [3]. При такой технологии высокое качество наплавленного металла может быть

достигнуто, когда скорость поперечного перемещения дуги будет пропорционально зависеть от скорости подачи наплавочной проволоки.

Взаимосвязь скорости перемещения дуги и скорости подачи наплавочной проволоки обеспечивается применением разработанной огневой части сварочного автомата специальной конструкции, приведенной на рисунке.

Наплавочная проволока в зон}' дуги подается подающим роликом 9 и прижимным роликом 7. К подающему ролику двумя болтами 12 крепится колебательный ролик 10 с двумя радиально расположенными резьбовыми отверстиями 11. Для образования необходимой амплитуды колебаний, планка 6 устанавливается в требуемые отверстия 11. Тогда, в процессе наплавки вращение колебательного ролика 10 обеспечивает горизонтальные перемещения планки 6, которая передает движения вертикальной планке 2 и наплавочной проволоке 8, через втулку 1.

При необходимости амплитуда колебаний проволоки может изменяться также перестановкой валика центра колебаний 4 в заданное отверстие 5 с перемещением блока 13 в направлении 1 или 11, в зависимости от требуемой величины /4. Для увеличения амплитуды колебаний валик 4, соединяющий планку с корпусом 3, устанавливается в верхние отверстия, а для её уменьшения валик переустанавливается в нижние отверстия.

В процессе колебательного движения наплавочной проволоки скорость её перемещения, а следовательно, и скорость движения сварочной дуги, будет не постоянной и изменяется от У8=0, по краям наплавляемого валика, до максимального значения, когда У8=тах , в центре наплавки. Движение дуги совершается по закону [1,2]:

Рис.- Схема огневой части сварочной головки с колебанием дуги

1 ПГТУ, д-р техн.наук, проф.

2 ПГТУ, канд.техн. наук

3 ПГТУ, канд.техн.наук, доц.

X = A0 eos(cot + (p0),

(1)

где A0 - амплитуда колебаний, мм; со - круговая частота, 1/с; t- время,с; ф0- начальная фаза, град.

Дифференцируя уравнение (1), получим зависимость скорости движения дуги:

<±с

Vg=-— = ~(оА0 sin (cot + q>0). (2)

С11

Принимая круговую частоту равную со= 27i/tK, где tK- время одного полного колебания, равное tK=//n, где п- число оборотов колебательного ролика, об/мин.

Амплитуда колебаний, как максимальное отклонение от положения равновесия, равна А0 = /4/2, где /4= /1/3//2, круговая частота может быть представлена зависимостью со=27т.

Принимая начальную фазу в точке, максимальной скорости перемещения дуги, равную ф = к/4 = 45°, скорость движения дуги будет иметь вид:

, . „/ /,/,7377, sin 45° Vg = -2жэА0 sin у4 = --, (3)

'2

где пэ- число оборотов эксцентрикового ролика, об/мин; 1\ -величина эксцентрикового смещения горизонтальной планки от центра ролика; h - расстояние от центра ролика до валика центра колебаний; /3- расстояние от валика центра колебаний до втулки; /4 - расстояние движения наплавочной проволоки в процессе колебаний.

Зная скорость перемещения дуги и требуемый шаг наплавки, скорость наплавки будет равна:

3,6V t 3,6V t L

y _ ■> g ш _ ' g ш 2 . „

" ~ l ~ l l

13

где VH- скорость наплавки, м/ч; tin- шаг наплавки, мм. tm =0,5В, где В - ширина наплавляемого валика, мм. Остальные параметры режима наплавки применяются в зависимости от конкретных условий.

Способ наплавки с колебаниями электрода может применяться когда необходимо уменьшить долю основного металла в наплавленном, или когда требуется увеличить количество наплавленного металла на единицу длины шва. При наплавке или сварке, например, двухслойных сталей со стороны нержавеющего слоя, огневая часть устанавливается для поперечных к направлению шва колебаний, а при сварке металла больших толщин с разделкой кромок, колебания электрода совершаются вдоль свариваемого шва.

Пример расчета основных показателей режима наплавки,

Исходные данные: /i=30 мм; /2=70 мм; /3=100 мм;

VH = 100 м/ч; фо=45°; Dp =40 мм; 1;ш=10мм.

Тогда число оборотов подающего ролика равно:

n=VH/0,06 DpTi=100/40x 3,14x0,06=13,3 об/мин.

Скорость перемещения дуги будет равна:

/j/Зтг sin (р0 30x100x3,14x13,3x0,707 _

V п —-=-= 21 мм/с.

д 60/2 70 х 60

Тогда для обеспечения требуемого шага наплавки, равного 1;ш=10 мм, при V„=21 мм/с. скорость наплавки должна быть равна:

3,6Г.,.363.6» 21 хЦ70 = |

/j/з 30x100

Таким образом, при наплавке, когда V„=21 мм/с. для получения шага наплавки tm=10 мм, скорость наплавки должна быть равна 17,6 м/ч.

Выводы

1. Разработаны теоретические положения расчета основных параметров режима наплавки и сварки под слоем флюса и в среде активных газов с колебаниями дуги сталей и цветных металлов.

2. Предложена и испытана конструкция механизма колебаний электродной проволоки диаметром от 2,0 мм до 5,0 мм.

Перечень ссылок

1. Роянов В.А, Псарас Г.Г., Рубайло В.К. Ремонт машин с применением сварки и родственных технологий,- Мариуполь: ПГТУ, 1999,- 322 с.

2. Псарас Г.Г., Чилибин E.H. Исследование колебаний металла в сварочной ванне. М.: НИИФРММАШ. 1979. №10-79-10 С. 1-3.

3. Псарас Г.Г., Рубайло В.К. Автоматическая сварка и наплавка с колебаниями дуги // Прид-непровський науковий вюник.: Днепропетровск. 1998.№95/162/. С.22-26.

Роянов Вячеслав Александрович. Д-р. техн. наук, проф., акад. АВШ Украины, зав кафедрой «Оборудование и технология сварочного производства», заместитель ректора ПГТУ, окончил Ждановский металлургический институт в 1963 году. Основные направления научных исследований - исследование процессов сварки и родственных технологий.

Псарас Геннадий Георгиевич. Канд. техн. наук, ст. науч. сотр., заведующий сварочной лабораторией, окончил Мариупольский металлургический институт в 1959 году. Основные направления научных исследований - исследование физико-химических, металлургических и гидродинамических процессов сварки, разработка нового сварочного оборудования.

Захарова Ирина Вячеславовна. Канд. техн. наук, доцент кафедры «Оборудование и технология сварочного производства», окончила Приазовский государственный технический университет в 1997 году. Основные направления научных исследований - исследование процессов сварки и родственных технологий.

Статья поступила 05.04.2002