Введение 12
1 Сварка алюминиевых сплавов вольфрамовым электродом в среде аргона . 15
1.1 Физико-химические свойства алюминиевых сплавов. Их применение .... 15
1.2 Технологические особенности аргонодуговой сварки неплавящимся
электродом алюминиевых сплавов переменным током 16
1.3 Маркировка и подготовка рабочей поверхности вольфрамовых электродов 19
1.4 Пути повышения качества сварных соединений из алюминиевых сплавов24
1.5 Применение переменного прямоугольного тока при сварке алюминиевых
сплавов 25
1.6 Источники питания для аргонодуговой сварки алюминиевых сплавов ... 27
2 Объект и методы исследования 28
3 Исследование влияния параметров режима горения дуги переменного тока на
форму проплавления, ширину зоны катодной очистки и стойкость вольфрамового электрода 29
3.1 Установка для проведения экспериментальных исследований 29
3.2 Экспериментальные исследования влияния параметров режима горения
дуги переменного тока на характер проплавления 33
3.3 Экспериментальные исследования влияния параметров режима зажигания и
горения дуги переменного тока на стойкость вольфрамового электрода 40
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение... 50
4.1 Потенциальные потребители результатов исследования 50
4.2 Анализ конкурентных технических решений 50
4.3 SWOT - анализ 51
4.4 Определение возможных альтернатив проведения научных исследований54
4.5 Инициация проекта 55
4.5.1 Цели и результат проекта 55
4.5.2 Организационная структура проекта 56
4.5.3 Ограничения и допущения проекта 57
4.6 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 57
4.7 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности исследования 61
5 Социальная ответственность 63
5.1 Анализ вредных производственных факторов 63
5.1.1 Инфракрасное и ультрафиолетовое излучения 64
5.1.2 Электрическая безопасность 66
5.1.3 Пожарная безопасность и мероприятия по ее обеспечению 67
5.1.4 Шум и вибрация 69
5.1.5 Исследование освещенности рабочей зоны 70
5.1.6 Воздушная среда и микроклимат производственного помещения 73
5.2 Чрезвычайные ситуации 75
5.3 Охрана окружающей среды 77
5.4 Техника безопасности на рабочих местах 78
Заключение 80
Список используемых источников 81
Приложение А 86
Приложение Б 95
Объектом исследования является проплавление пластин из алюминиевого сплава вольфрамовым электродом в среде аргона переменным током с различной формой волны.
Целью выпускной квалификационной работы является исследование влияния параметров режима горения дуги переменного тока на ее проплавляющую способность, характер очистки поверхностной оксидной пленки и стойкость вольфрамового электрода.
В ходе экспериментальных исследований установлено влияние частоты переменного тока, формы волны и отношения прямой и обратной полярности на геометрические параметры проплавления пластины и ширину зоны катодной очистки от оксидной пленки. Определено влияние амплитудно-временных параметров начального импульса тока при зажигании дуги на стойкость вольфрамового электрода.
Результаты работы будут использованы при обосновании выбора варьируемых параметров режима аргонодуговой сварки неплавящимся вольфрамовым электродом конструкций из алюминиевых сплавов ответственного назначения.
Выпускная квалификационная работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 2016 и графическом редакторе КОМПАС 3D V16.
В настоящее время алюминиевые сплавы широко применяют для изготовления конструкций различного назначения.
Чистый алюминий используют для изготовления конструкций в химической, пищевой, электротехнической промышленности и в атомной энергетике [1]. Основными достоинствами алюминия и сплавов на его основе являются высокая коррозионная стойкость, малая плотность, однако высокая удельная прочность характерна только для алюминиевых сплавов.
При изготовлении сварных конструкций из алюминия и его сплавов возникает ряд причин, затрудняющих сварку. Одной из главных причин является наличие на поверхности изделия оксидной пленки Л12О3, которая прочно связана с металлом, имеет высокую плотность и обладает свойствами диэлектрика. Пленка окисла Л12О3 плавится при температуре около 2050 оС, в то время, как алюминий при 658 оС. Поэтому при нагреве расплавленный алюминий удерживается в замкнутом объеме силами поверхностного натяжения прочной оксидной пленки, что препятствует сплавлению кромок свариваемых изделий.
С целью сплавления свариваемых кромок необходимо предпринимать меры для удаления оксидной пленки и защиты расплавленного металла от окисления в процессе сварки. Для этого можно использовать флюсы, основу которых составляют легкоплавкие смеси хлористых солей щелочных и щелочноземельных элементов, к которым добавляется небольшое количество фтористых соединений [1].
В настоящее время широко распространен способ электродуговой сварки алюминия и его сплавов неплавящимся электродом в среде инертного газа аргона. Разрушение оксидной пленки при этом способе сварки происходит за счет катодного распыления при обратной полярности сварочного тока. Поскольку в процессе аргонодуговой сварки оксидная пленка только разрушается, а не удаляется, как при сварке под слоем флюса, то к качеству предварительной обработки деталей перед сваркой предъявляются повышенные требования с целью получения более тонкой и однородной пленки по всей поверхности свариваемых кромок пластин.
При ручной аргонодуговой сварке неплавящимся электродом можно производить сварку на постоянном токе обратной полярности. При этом способе сварки недостатком является значительный перегрев вольфрамового электрода при больших плотностях сварочного тока, а также плохая устойчивость горения дуги.
Большие преимущества перед данным способом сварки имеет способ сварки на переменном токе. При этом способе разрушение оксидной пленки происходит в течение полупериода, когда свариваемое изделие является катодом. В течение другого полупериода, когда свариваемое изделие является анодом, производится интенсивный ввод тепла в изделие, и происходит оплавление очищенной от оксидной пленки поверхности.
Основным препятствием для сварки изделий из алюминия и его сплавов является неустойчивое горение дуги переменного синусоидального тока. Кроме того, из-за высокой теплопроводности зона разогрева металла значительна, что приводит в ряде случаев к провисанию металла сварочной ванны и прожогам.
Более перспективным является использование переменного прямоугольного тока. При такой форме тока, в отличие от синусоидальной, обеспечивается возможность независимого программирования амплитудновременных параметров режима горения дуги прямой и обратной полярности, что позволяет управлять геометрическими размерами шва, эффективностью катодного распыления поверхностной оксидной пленки и динамическим воздействием на расплав сварочной ванны.
Целью магистерской диссертации является исследование влияния параметров режима горения дуги переменного тока на ее проплавляющую способность, характер очистки поверхностной оксидной пленки и стойкость вольфрамового электрода.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- определить по экспериментальным данным влияние параметров горения дуги переменного прямоугольного и синусоидального тока на ее проплавляющую способность и интенсивность катодной очистки пластины из алюминиевого сплава от оксидной пленки;
- определить влияние параметров режима зажигания и горения дуги переменного тока на стойкость вольфрамового электрода.
Изучены особенности выбора параметров режима начального зажигания и последующего горения дуги при аргонодуговой сварке неплавящимся электродом.
Показано, что изменение амплитудно-временных параметров режима горения дуги переменного тока оказывают существенное влияние на характер проплавления нагреваемой пластины, ширину зоны очистки от оксидной пленки и стойкость вольфрамового электрода.
Показано, что одним из основных нормируемых параметров режима сварки неплавящимся электродом является его диаметр.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
