ЭФФЕКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ СВАРОЧНОЙ ДУГИ ОБРАТНОЙ ПОЛЯРНОСТИ ПРИ НАПЛАВКЕ АЛЮМИНИЯ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ

Главная

Статья в Elpub

РУС ENG

Frontier Materials & Technologies. 2020; : 34-42

ЭФФЕКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ СВАРОЧНОЙ ДУГИ ОБРАТНОЙ ПОЛЯРНОСТИ ПРИ НАПЛАВКЕ АЛЮМИНИЯ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ

Сидоров В. П., Ковтунов А. И., Бочкарев А. Г., Советкин Д. Э.

https://doi.org/10.18323/2073-5073-2020-4-34-42

Аннотация

Проанализирована информация об эффективной мощности дуги обратной полярности на алюминиевой детали и влиянии на нее катодной области дуги. Эффективная мощность дуги обратной полярности дифференцирована на ее основные составляющие. Проведены эксперименты по измерению эффективной мощности дуги обратной полярности при сварке алюминия. Определение эффективной мощности осуществлялось методом калориметрирования при наплавке на пластину из алюминиевого сплава АМц проволокой диаметром 1,2 мм. Производилось взвешивание наплавленного металла. По результатам опытов рассчитывалось среднее алгебраическое отклонение (САО) производительности наплавки α_Н∙I и эффективной мощности. В результате предложена методика определения коэффициента расплавления электродной проволоки при нулевом вылете α₀ по его зависимости от тока дуги, который увеличивается с уменьшением диаметра электрода. Он примерно на 25 % меньше, чем у стали, что при допущении о слабой зависимости анодной мощности от тока дуги подтверждает ранее полученные данные о повышенном теплосодержании капель электродного металла алюминиевой проволоки по сравнению со стальной проволокой. Преобладающий вклад в общую эффективную мощность дуги на обратной полярности при струйном переносе электродного металла вносит мощность катодной области дуги. При плотности тока 175 А/мм² удельная эффективная мощность от действия катодной области составляет q_УК=9,0 Вт/А, мощность электродного металла q_Э=4,6 Вт/А, мощность плазменных потоков q_П=5,2 Вт/А.

Список литературы

1. Балановский А.Е. Структура катодного пятна сварочной дуги с неплавящимся электродом // Теплофизика высоких температур. 2018. Т. 56. № 1. С. 3-13.

2. Балановский А.Е. Новый механизм взаимодействия сварочного дугового разряда постоянного тока обратной полярности с поверхностью алюминия // Теплофизика высоких температур. 2019. Т. 57. № 6. С. 819-834.

3. 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. 89-85.

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

5. Jeong H., Park K., Bajek 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. Р. 729-737.

6. Кархин В.А. Тепловые процессы при сварке. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2015. 572 с.

7. Неровный В.М., Коновалов А.В., Якушин Б.Ф., Макаров Э.Л., Куркин А.С. Теория сварочных процессов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016. 704 с.

8. Сидоров В.П. Влияние рода и полярности тока на плавление основного и электродного металла при сварке под флюсом // Сварка и диагностика. 2013. № 3. С. 20-23.

9. Потапьевский А.Г., Сараев Ю.Н., Чинахов Д.А. Сварка сталей в защитных газах плавящимся электродом. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. 208 с.

10. Лесков Г.И. Электрическая сварочная дуга. М.: Машиностроение, 1970. 335 с.

11. Коберник Н.В., Чернышов Г.Г., Гвоздев П.П., Линник А.А. Влияние рода и полярности тока на плавление электродного и основного металла при сварке под флюсом // Сварка и диагностика. 2011. № 5. С. 24-27.

12. 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. Р. 3255-3261. DOI: www.doi.org/10.1007/s12206-014-0736-8.

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

14. Столбов В.И. Сварочная ванна. Тольятти: ТГУ, 2007. 247 с.

15. Щицын Ю.Д., Белинин Д.С., Кучев П.С., Неулыбин С.Д. Особенности теплопередачи в изделие при работе плазмотрона на обратной полярности // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. 2014. Т. 16. № 2. С. 40-50.

16. Ерохин А.А. Основы сварки плавлением. М.: Машиностроение, 1973. 448 с.

17. Ленивкин В.А., Дюргеров Н.Г., Сагиров Х.Н. Технологические свойства сварочной дуги в защитных газах. М.: Машиностроение, 1989. 264 с.

18. Halmoy E. Current-voltage process characteristic in gas metal arc welding // American Society of Mechanical Engineers, Production Engineering Division. 1991. Vol. 51. P. 17-27.

19. Halmoy E., Karkhin V.A. Dynamic simulation of aluminium and steel electrode melting in pulsed GMAW // Welding Conference LUT JOIN’ 99. Lappeenranta, 1999. P. 106-117.

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

Frontier Materials & Technologies. 2020; : 34-42

EFFECTIVE POWER OF THE REVERSE POLARITY WELDING ARC WHEN SURFACING ALUMINUM WITH A CONSUMABLE ELECTRODE

Sidorov V. P., Kovtunov A. I., Bochkarev A. G., Sovetkin D. E.

https://doi.org/10.18323/2073-5073-2020-4-34-42

Abstract

The paper analyzes the information about the effective power of a reverse polarity arc on an aluminum part and the influence of the arc cathode region on it. The study differentiated the effective power of the direct polarity arc into its main components. The authors carried out the experiments to measure the effective power of the reverse polarity arc for aluminum welding. To determine the effective power, the calorimetry was used when hardfacing a wire of 1.2 mm diameter on the Al-Mn alloy plate and the deposited metal then was weighed. Based on the experiment results, the authors calculated an average algebraic deviation of αН∙I hardfacing performance and effective power. As a result, the authors proposed the procedure to determine the electrode wire fusion coefficient at zero stick-out α₀ according to its dependence on the arc current, which increases at electrode diameter decreasing. This coefficient is about 25 % less than that of steel. By assuming a weak dependence of anode power on the arc current, this fact proves the obtained data on the high heat content of electrode metal droplets of an aluminum wire in comparison with a steel wire. At the droplet transfer of electrode metal, the cathode region power of the arc makes the prevailing contribution to the total effective power of the reverse polarity arc. At the current density equal to 175 А/mm², the specific effective power of the cathode region action is q_SC=9.0 W/А, the power of the electrode metal is q_E=4.6 W/А, and the plasma flow power is q_P=5.2 W/А.

References

1. Balanovskii A.E. Struktura katodnogo pyatna svarochnoi dugi s neplavyashchimsya elektrodom // Teplofizika vysokikh temperatur. 2018. T. 56. № 1. S. 3-13.

2. Balanovskii A.E. Novyi mekhanizm vzaimodeistviya svarochnogo dugovogo razryada postoyannogo toka obratnoi polyarnosti s poverkhnost'yu alyuminiya // Teplofizika vysokikh temperatur. 2019. T. 57. № 6. S. 819-834.

3. 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. 89-85.

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

6. Karkhin V.A. Teplovye protsessy pri svarke. SPb.: Izd-vo Politekhn. un-ta, 2015. 572 s.

7. Nerovnyi V.M., Konovalov A.V., Yakushin B.F., Makarov E.L., Kurkin A.S. Teoriya svarochnykh protsessov. M.: Izd-vo MGTU im. N.E. Baumana, 2016. 704 s.

8. Sidorov V.P. Vliyanie roda i polyarnosti toka na plavlenie osnovnogo i elektrodnogo metalla pri svarke pod flyusom // Svarka i diagnostika. 2013. № 3. S. 20-23.

9. Potap'evskii A.G., Saraev Yu.N., Chinakhov D.A. Svarka stalei v zashchitnykh gazakh plavyashchimsya elektrodom. Tomsk: Izd-vo Tomskogo politekhnicheskogo universiteta, 2012. 208 s.

10. Leskov G.I. Elektricheskaya svarochnaya duga. M.: Mashinostroenie, 1970. 335 s.

11. Kobernik N.V., Chernyshov G.G., Gvozdev P.P., Linnik A.A. Vliyanie roda i polyarnosti toka na plavlenie elektrodnogo i osnovnogo metalla pri svarke pod flyusom // Svarka i diagnostika. 2011. № 5. S. 24-27.

12. 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. R. 3255-3261. DOI: www.doi.org/10.1007/s12206-014-0736-8.

13. Savinov A.V., Lapin I.E., Lysak V.I. Dugovaya svarka neplavyashchimsya elektrodom. M.: Mashinostroenie, 2011. 477 s.

14. Stolbov V.I. Svarochnaya vanna. Tol'yatti: TGU, 2007. 247 s.

15. Shchitsyn Yu.D., Belinin D.S., Kuchev P.S., Neulybin S.D. Osobennosti teploperedachi v izdelie pri rabote plazmotrona na obratnoi polyarnosti // Vestnik Permskogo natsional'nogo issledovatel'skogo politekhnicheskogo universiteta. Mashinostroenie, materialovedenie. 2014. T. 16. № 2. S. 40-50.

16. Erokhin A.A. Osnovy svarki plavleniem. M.: Mashinostroenie, 1973. 448 s.

17. Lenivkin V.A., Dyurgerov N.G., Sagirov Kh.N. Tekhnologicheskie svoistva svarochnoi dugi v zashchitnykh gazakh. M.: Mashinostroenie, 1989. 264 s.

18. Halmoy E. Current-voltage process characteristic in gas metal arc welding // American Society of Mechanical Engineers, Production Engineering Division. 1991. Vol. 51. P. 17-27.

19. Halmoy E., Karkhin V.A. Dynamic simulation of aluminium and steel electrode melting in pulsed GMAW // Welding Conference LUT JOIN’ 99. Lappeenranta, 1999. P. 106-117.

20. Sidorov V.P., Borisov N.A., Sovetkin D.E. O plavlenii alyuminievogo elektroda argonovoi dugoi pryamoi polyarnosti // Vektor nauki Tol'yattinskogo gosudarstvennogo universiteta. 2019. № 4. S. 52-57.

ЭФФЕКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ СВАРОЧНОЙ ДУГИ ОБРАТНОЙ ПОЛЯРНОСТИ ПРИ НАПЛАВКЕ АЛЮМИНИЯ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ

Аннотация

EFFECTIVE POWER OF THE REVERSE POLARITY WELDING ARC WHEN SURFACING ALUMINUM WITH A CONSUMABLE ELECTRODE

Abstract

События

EasyCookieInfo