Аннотация
Введение 5
1 Современное состояние плазменной сварки алюминиевых конструкций . 7
1.1 Описание особенностей применения плазменной сварки 7
1.2 Анализ конструкций плазмотронов 8
1.3 Особенности конструкций плазмотронов постоянного и переменного
токов 18
1.4 Особенности проектирования плазмотронов 25
1.5 Формулировка задач ВКР 27
2 Методика исследования 28
2.1 Описание и анализ известной конструкции плазмотрона 28
2.2 Проектная конструкции плазмотрона 30
2.3 Оценка работоспособности проектного варианта плазмотрона 33
2.4 Выводы по разделу 36
3 Безопасность и экологичность объекта исследования 38
3.1 Анализ вредных и производственных факторов 38
3.2 Уменьшение влияния опасных факторов 39
4 Экономическая эффективность 42
4.1 Экономическая оценка стоимости разработанной конструкции
плазмотрона 42
4.2 Анализ затрат на проведение экспериментов 42
4.3 Заключение по экономическому разделу 47
Заключение 49
Список используемой литературы и используемых источников 50
В последние десятилетия наблюдается темп роста производства алюминиевой промышленности. Данная тенденция обусловлена тем, что повышается спрос на алюминий и алюминиевые сплавы, которые находят своё применение в различных сферах деятельности: машиностроение,
авиастроение, судостроение, при строительстве различных конструкций, в приборах и т.п. [20].
Неотъемлемой частью машиностроения является сварочное производство. Производство большинства конструкций, деталей и изделий невозможно без сварочных технологических процессов. Для получения качественного сварного соединения, которое будет соответствовать стандартам качества и эффективности процесса существуют разные способы сварки. Наиболее распространенные способы сварки алюминиевых сплавов: механизированная сварка плавящимся электродом, аргонодуговая сварка неплавящимся электродом [3]. Следует отметить, что у данных способов при сварке алюминиевых сплавов существует целый ряд недостатков: низкая производительность процесса при сварке большой толщины; потеря прочности металла в области сварного соединения; высокая текучесть алюминия затрудняет сварочный процесс вне горизонтального положения; завышенные требования при подготовки к сварочному процессу усложняют технологию сварки. Однако, среди наиболее распространенных способов сварки алюминиевых сплавов существует ещё плазменная сварка - сварка сжатой дугой.
Плазменная сварка нашла своё применение практически во всех сферах промышленности, таких как, машиностроение, авиастроение, приборостроение. Используется для сварки алюминия и его сплавов, вольфрама, всех типов стали, меди, молибдена, никеля, чугуна, магния, титана и т.п.
Плазменная сварка - дуговой способ сварки плавлением, появившейся в середине прошлого столетия; позволяет делать сварные соединения, которые 5
менее подвержены трещинообразованию и короблению; отличается глубоким проплавлением металла. Для плазменной сварки используют специальную сварочную горелку, которая носит название - плазмотрон. Большинство конструкций плазмотронов работает на постоянном токе прямой полярности, что воспрепятствует сварки алюминиевых сплавов из-за оксидной плёнки на поверхности сплава.
Плазменная сварка является наиболее эффективным процессом из дуговых способов сварки, однако, существует ряд проблем, которые сдерживают применение и развитие данного способа сварки. Данный способ сварки чаще всего применяется в промышленных масштабах на больших предприятиях, так как для бытового или индивидуального применения данный способ является слишком дорогостоящим. Конструкции большинства плазмотронов сложные, состоят из большого количества деталей, которые увеличивают не только габариты конструкции, но и её стоимость.
Повышение производительности и эффективности дуговых процессов сварки для алюминиевых сплавов, остается на данный момент актуальным.
Целью работы является снижении себестоимости конструкции плазмотрона для плазменной сварки алюминиевых сплавов сжатой дугой питаемой от разнополярных прямоугольных импульсов тока, путем упрощения конструкции плазмотрона.
Разработанный проектный вариант плазмотрона питаемого от регулированных импульсов тока для сварки алюминиевых сплавов, рекомендован в качестве обучающего макета при работе с лабораторным стендом по плазменной сварке. Существенное снижение себестоимости конструкции позволяет снизить затраты на 1 эксперимент, таким образом достигается экономическая эффективность внедрения проектного варианта. Проектный вариант плазмотрона рекомендовано использовать в качестве обучающего макета для исследований экспериментальных зависимостей расхода плазмообразующего газа на аварийные режимы сварки, в том числе влияния конструкции сжимающего сопла на форму и размеры наплавки.
