Введение 5
1 Анализ исходных данных и известных технических решений 6
1.1. Особенности применения алюминиевых сплавов в промышленности 6
1.2 Виды, способы, преимущества и недостатки известных решений сварки
алюминиевых сплавов 8
1.3 Источники питания для сварки алюминиевых сплавов 15
2 Методики исследования 21
2.1 Исследование влияния стойкости неплавящегося электрода в
зависимости от баланса полярности 21
2.2. Моделирование распределения температур в вольфрамовом электроде 23
2.3 Параметры плазменной сварки, влияющие на качество точечных
сварных соединений 24
2.4 Исследование влияния баланса полярности на форму и размеры
наплавленных точек 26
3 Результаты исследований и их обсуждение 29
3.1. Стойкость неплавящегося электрода 29
3.2 Расчет максимальных температур 32
3.3 Результаты экспериментов по получению сварных точек 36
4 Экономическое обоснование работы 39
5 Экологичность и безопасность объекта исследования 45
5.1 Объект и его планировка 45
5.2 Описание процесса экспериментов 45
5.3 Анализ опасных и вредных производственных факторов 46
5.4. Уменьшения влияния опасных факторов 47
Заключение 49
Список используемой литературы: 50
Применение алюминия в качестве конструкционного материала, находит все большее распространение в современной промышленности. С каждым годом алюминиевые конструкции все больше встречаются в различных конструкциях, приборах, материалах [16].
Ранее применение известных способов сварки алюминия таких как TIG (Tungsten Inert Gas - ручная дуговая сварка неплавящимся электродом в среде инертного защитного газа) и PAW (Plasma Arc Welding - сварка потоком плазменной дуги) ограничивалось использованием переменного синусоидального тока с дополнительной подачей импульса в момент перехода через нулевую точку. По большей степени именно этот фактор сдерживал использование плазменной сварки повсеместно т.к. такие источники питания не позволяли полностью раскрывать потенциал плазменной сварки ввиду своей дороговизны и крупных габаритов [2].
Начиная примерно с 2000 года, на рынке стали активно появляться малогабаритные, легкие, доступные инверторные источника питания, в том числе источники питания для TIG сварки с возможностью регулировки длительности полупериодов, которые позволяют регулировать время пребывания тока в положительной или отрицательной части периода, в том числе и независимую величину амплитуды тока для каждой полуволны [7]. Сегодня множество исследователей изучают влияние регулируемых импульсов тока на свойства и форму соединения. Именно поэтому изучение эффективности плазменной сварки в зависимости от баланса полярностей остается актуальным [22], [11].
Целью работы является повышение эффективности процесса плазменной сварки алюминиевых сплавов путем определения влияния доли баланса полярности на геометрические размеры сварного соединения из алюминиевых сплавов и стойкости неплавящегося электрода, применяемого при плазменной сварке.
В выпускной квалификационной работе изучена стойкость ВЭ в зависимости от баланса полярности, которые можно использовать для увеличения критических токов плазменной сварки.
Проведен анализ и установлено относительно изменение размеров и формирование капли на вольфрамовом электроде посредством скоростной видеосъемки с частотой 1000 кадр/c. Получены данные о влиянии доли полярностей на форму и размеры сварной точки, изучив которые, можно сказать, что с увеличением доли обратной полярности, увеличивается проплавляющая способность дуги. Для проведения стабильного процесса сварки, необходимо учитывать стойкость неплавящегося электрода, соотношение баланса полярностей, чтобы обеспечить хорошую очистку от оксидной пленки и достичь максимальной глубины проплавления. Также в результате экспериментов подтверждены данные о том, что качественная очистка от оксидной пленки происходит при наличии 25% обратной полярности.
Данный метод сварки может получить свое практическое распространение в производстве, которое специализируется на выпуске продукции из алюминиевых сплавов Данные о стойкости вольфрамового электрода будет полезными при налаживании технологического процесса, поскольку срок службы сварочных материалов напрямую влияет на стоимость технологического процесса. Внедрение регулирования балансов полярностей позволит повышать качество выпускаемых изделий.
Дальнейшей целью для развития работы будет являться получение качественного сварного соединения из алюминиевого сплава плазменной сваркой с разнополярными импульсами тока с учетом всех полученных данных. Также будут проведены попытки внедрения способа на производстве изготавливающим изделия из алюминиевых сплавов.
