Влияние параметров управляющего магнитного поля на формирование сварных швов при аргонодуговой сварке титановых сплавов в узкий зазор

Отмечена эффективность применения аргонодуговой сварки неплавящимся электродом в узкий зазор титановых сплавов толщиной У 20мм. Показано, что обеспечения надежного сплавления в соединениях при сварке с использованием поперечного переменного магнитного поля величина магнитной индукции в зоне дуги дол...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2007
Hauptverfasser:	Белоус, В.Ю., Ахонин, С.В.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2007
Schriftenreihe:	Автоматическая сварка
Schlagworte:	Научно-технический раздел
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99376
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Влияние параметров управляющего магнитного поля на формирование сварных швов при аргонодуговой сварке титановых сплавов в узкий зазор / В.Ю. Белоус, С.В. Ахонин // Автоматическая сварка. — 2007. — № 4 (648). — С. 3-6. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-99376
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-993762016-04-28T03:02:44Z Влияние параметров управляющего магнитного поля на формирование сварных швов при аргонодуговой сварке титановых сплавов в узкий зазор Белоус, В.Ю. Ахонин, С.В. Научно-технический раздел Отмечена эффективность применения аргонодуговой сварки неплавящимся электродом в узкий зазор титановых сплавов толщиной У 20мм. Показано, что обеспечения надежного сплавления в соединениях при сварке с использованием поперечного переменного магнитного поля величина магнитной индукции в зоне дуги должна составлять 8-9мТл. Минимальное проплавление боковых стенок достигается при частоте поля 10Гц. The effectiveness of application of narrow-gap nonconsumable-electrode argon-arc welding of titanium alloys of ? 20 mm thickness is noted. It is shown that in order to provide a reliable fusion in the joints when using a transverse variable magnetic field the value of magnetic inductance in the arc zone should be equal to 8 Ц 9 mT. Minimum penetration of the side walls is achieved at the field frequency of 10 Hz. 2007 Article Влияние параметров управляющего магнитного поля на формирование сварных швов при аргонодуговой сварке титановых сплавов в узкий зазор / В.Ю. Белоус, С.В. Ахонин // Автоматическая сварка. — 2007. — № 4 (648). — С. 3-6. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0005-111X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99376 621.791.75 ru Автоматическая сварка Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Научно-технический раздел Научно-технический раздел
spellingShingle	Научно-технический раздел Научно-технический раздел Белоус, В.Ю. Ахонин, С.В. Влияние параметров управляющего магнитного поля на формирование сварных швов при аргонодуговой сварке титановых сплавов в узкий зазор Автоматическая сварка
description	Отмечена эффективность применения аргонодуговой сварки неплавящимся электродом в узкий зазор титановых сплавов толщиной У 20мм. Показано, что обеспечения надежного сплавления в соединениях при сварке с использованием поперечного переменного магнитного поля величина магнитной индукции в зоне дуги должна составлять 8-9мТл. Минимальное проплавление боковых стенок достигается при частоте поля 10Гц.
format	Article
author	Белоус, В.Ю. Ахонин, С.В.
author_facet	Белоус, В.Ю. Ахонин, С.В.
author_sort	Белоус, В.Ю.
title	Влияние параметров управляющего магнитного поля на формирование сварных швов при аргонодуговой сварке титановых сплавов в узкий зазор
title_short	Влияние параметров управляющего магнитного поля на формирование сварных швов при аргонодуговой сварке титановых сплавов в узкий зазор
title_full	Влияние параметров управляющего магнитного поля на формирование сварных швов при аргонодуговой сварке титановых сплавов в узкий зазор
title_fullStr	Влияние параметров управляющего магнитного поля на формирование сварных швов при аргонодуговой сварке титановых сплавов в узкий зазор
title_full_unstemmed	Влияние параметров управляющего магнитного поля на формирование сварных швов при аргонодуговой сварке титановых сплавов в узкий зазор
title_sort	влияние параметров управляющего магнитного поля на формирование сварных швов при аргонодуговой сварке титановых сплавов в узкий зазор
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate	2007
topic_facet	Научно-технический раздел
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99376
citation_txt	Влияние параметров управляющего магнитного поля на формирование сварных швов при аргонодуговой сварке титановых сплавов в узкий зазор / В.Ю. Белоус, С.В. Ахонин // Автоматическая сварка. — 2007. — № 4 (648). — С. 3-6. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
series	Автоматическая сварка
work_keys_str_mv	AT belousvû vliânieparametrovupravlâûŝegomagnitnogopolânaformirovaniesvarnyhšvovpriargonodugovojsvarketitanovyhsplavovvuzkijzazor AT ahoninsv vliânieparametrovupravlâûŝegomagnitnogopolânaformirovaniesvarnyhšvovpriargonodugovojsvarketitanovyhsplavovvuzkijzazor
first_indexed	2025-07-07T07:54:53Z
last_indexed	2025-07-07T07:54:53Z
_version_	1836973972611137536
fulltext	УДК 621.791.75 ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ УПРАВЛЯЮЩЕГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ФОРМИРОВАНИЕ СВАРНЫХ ШВОВ ПРИ АРГОНОДУГОВОЙ СВАРКЕ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ В УЗКИЙ ЗАЗОР В. Ю. БЕЛОУС, инж., С. В. АХОНИН, д-р техн. наук (Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины) Отмечена эффективность применения аргонодуговой сварки неплавящимся электродом в узкий зазор титановых сплавов толщиной более 20 мм. Показано, что для обеспечения надежного сплавления в соединениях, полученных сваркой с использованием поперечного переменного магнитного поля, значение магнитной индукции в зоне дуги должно составлять 8…9 мТл. Минимальное проплавление боковых стенок достигается при частоте поля 10 Гц. К л ю ч е в ы е с л о в а : аргонодуговая сварка, узкощелевая разделка, титановый сплав, вольфрамовый электрод, проп- лавление, боковая стенка, магнитная индукция, частота поля Для соединения титановых сплавов толщиной 20 мм и более эффективна аргонодуговая сварка неплавящимся электродом в узкий зазор. Основ- ной проблемой, возникающей при этом, является обеспечение надежного сплавления вертикальных стенок узкого зазора с наплавляемым валиком, а также валиков между собой. Для ее решения су- ществуют различные технологические приемы: использование режимов сварки с повышенной погонной энергией; поочередная раскладка вали- ков [1]; механические колебания электрода от кромки к кромке [2]; наложение поперечного маг- нитного поля [3]. Однако, поскольку процесс свар- ки с повышенной погонной энергией характери- зуется малой производительностью, сварные швы, выполненные на таком режиме, имеют зону тер- мического влияния (ЗТВ) большой ширины. Пос- кольку титан и сплавы на его основе относятся к немагнитным материалам, то наиболее эффек- тивным способом обеспечения надежности и рав- номерности расплавления боковых стенок зазора является управление отклонением сварочной дуги посредством наложения внешнего управляющего поперечного переменного магнитного поля (далее — магнитного поля). В работе [3] описана сварка титана в узкий зазор вольфрамовым электродом с управляющим магнитным полем. При указанном способе сварки магнитное поле создается электромагнитом, име- ющим магнитопровод специальной формы, кото- рый опущен в разделку (рис. 1), при этом силовые линии поперечного магнитного поля направлены параллельно оси сварного шва. В настоящее время в литературе отсутствуют данные о влиянии параметров управляющего маг- нитного поля на формирование сварных швов при сварке в узкий зазор. При сварке с управляющим магнитным полем важнейшими его параметрами, влияющими на отклонение сварочной дуги, явля- ются магнитная индукция Bx в зоне дуги (состав- ляющая магнитной индукции вдоль оси x) и частота W переменного магнитного поля. Цель настоящей работы — исследование за- кономерностей изменения формы сварных швов в зависимости от параметров магнитного поля, что позволит из их числа выбрать оптимальные, при которых формируется качественный наплав- ленный валик. © В. Ю. Белоус, С. В. Ахонин, 2007 Рис. 1. Схема сварки в узкий зазор вольфрамовым электро- дом: 1 — сердечник электромагнита; 2 — катушка; 3 — электрод; F — сила, отклоняющая столб дуги; vсв — скорость сварки 4/2007 3 С этой целью проведен ряд экспериментов по наплавке, имитирующих выполнение заполняю- щих проходов с последующим измерением раз- меров полученных сварных швов (рис. 2). Экс- перименты проводили в два этапа: на первом — исследовали влияние магнитной индукции на фор- му поперечного сечения сварного шва при пос- тоянной частоте магнитного поля, а на втором — влияние частоты переменного магнитного поля на форму поперечного сечения сварного шва при постоянном значении магнитной индукции. Предварительные эксперименты показали, что сварные швы, выполненные без отклонения сва- рочной дуги, имеют большую глубину проплав- ления дна разделки и малую ширину шва в его нижней части (рис. 3, а). В этом случае возможно появление в углах разделки непроваров. Опреде- лено также, что значительное проплавление бо- ковых стенок разделки приводит к чрезмерной ширине шва и ЗТВ, при этом могут возникать такие дефекты, как несплавления (рис. 3, б). В связи с этим в качестве оптимальной формы наплавленного валика при сварке в узкий зазор принята такая, при которой глубина проплавления поверхности предыдущего валика минимальна, а ширина шва в верхней части bв равна ширине в нижней его части bн, т. е. глубина проплавления боковых стенок по высоте одинакова. В этом слу- чае ЗТВ имеет малую протяженность, а непровары в шве не возникают. Сварку выполняли на постоянном режиме. Ва- лик высотой 5 мм наплавляли на токе 400 А, что соответствует нижней границе диапазона свароч- ного тока и позволяет получить сварное соеди- нение, имеющее ЗТВ малой протяженности. Нап- ряжение на дуге составляло Uд = 12 В, скорость сварки vсв = 8 м/ч. Управляющее магнитное поле создавал элек- тромагнит с устройством ОИ-119, разработанным в ИЭС им. Е. О. Патона, генерирующим импульсы переменного тока, близкие по форме к прямо- угольным (рис. 4). В ходе экспериментов частоту переменного магнитного поля устанавливали в пределах 2,5…80,0 Гц, а значение магнитной ин- дукции переменного магнитного поля в зоне дуги изменяли от 2 до 12 мТл. Образцы были выпол- нены из технического титана марки ВТ1-0, при- садочная проволока — титановый сплав ОТ4-1. Выбор последнего обусловлен тем, что он содер- жит в качестве легирующего элемента алюминий, что позволяет методом микрорентгеноспектраль- ного анализа точно определить ширину шва и про- тяженность зоны сплавления [3]. Измерение ши- Рис. 2. Схема наплавки валика в узкий зазор: h — глубина проплавления основного металла; bв, bн — ширина валика соответственно в верхней и нижней части Рис. 3. Макрошлифы валиков, полученных сваркой в узкий зазор (вверху), и схемы форм проваров (внизу): а — валик, полученный без управляющего магнитного поля; б — bв < bн; в — bв = bн; г — bв > bн 4 4/2007 рины валика b и глубины проплавления h основ- ного металла выполняли на поперечных шлифах, вырезанных из сварных швов. Результаты экспериментов показали, что при увеличении магнитной индукции в зоне дуги воз- растает степень проплавления боковых стенок уз- кой разделки в нижней части, т. е. bн увеличи- вается (рис. 5). При Bx = 8 мТл ширина шва в его верхней и нижней части одинакова (рис. 5), при Bx < 8 мТл ширина шва в верхней его части больше, чем в нижней. Макрошлифы наплавок, полученные при Bx < 8 мТл, имеют в углах раз- делки непровары. При Bx = 11…12 мТл попереч- ное сечение наплавленного валика приобретает форму, показанную на рис. 3, б. С увеличением магнитной индукции глубина проплавления дна разделки уменьшается (рис. 6). Таким образом, исходя из полученных резуль- татов можно сделать вывод, что при Bx = 8…9 мТл достигается оптимальное формирование наплав- ленного валика, т. е. ширина шва в его верхней и нижней части равны. Частота переменного магнитного поля также оказывает влияние на форму наплавляемого ва- лика. Результаты экспериментов показали, что на- ибольшая глубина проплавления боковых стенок разделки достигается при частоте магнитного по- ля 2,5 Гц (рис. 7), а именно, если дуга находится у боковой стенки продолжительное время. В этом случае глубина проплавления боковых стенок раз- делки зазора в верхней части шва меньше, чем в нижней. Поперечное сечение наплавленных ва- ликов, выполненных при частоте магнитного поля W = 2,5…4,0 Гц, в верхней части шва имеет мень- шую ширину, чем в нижней (см. рис. 3, б). На- именьшая глубина проплавления боковых стенок разделки достигается при W = 80 Гц. Форма по- перечного сечения наплавленного валика при W = 50…80 Гц сходна с формой валика, полученного без воздействия магнитного поля. Макрошлифы наплавок, выполненных при W = 20…80 Гц, име- ют непровары в углах разделки. Зависимость глубины проплавления дна раз- делки от частоты переменного магнитного поля минимальна при W = 10…20 Гц (рис. 8). Перегиб кривой связан с тем, что наибольшая глубина проплавления дна разделки при W = 2,5…10,0 Гц имеет место у боковых стенок, а при W = = 20…80 Гц — в центре шва. Глубина проплав- ления дна разделки при частоте магнитного поля W = 10…20 Гц минимальна и составляет около 1 мм; при этом значения этой величины в центре шва и у боковых стенок одинаковы. Кроме того, поперечное сечение валиков, выполненных при W = 4…10 Гц, имеет одинаковую ширину в их верхней и нижней части. Таким образом, при W = = 10 Гц формируется валик, у которого глубина проплавления дна разделки минимальна, а ширина в его верхней и нижней части одинакова. Рис. 4. Осциллограмма импульсов тока намагничивания, про- текающего через катушку электромагнита: Iн — ток намагни- чивания; tн — время нарастания импульса тока Рис. 5. Зависимость ширины шва, выполненного сваркой в узкий зазор, от магнитной индукции переменного магнитного поля: 1, 2 — ширина шва соответственно внизу и вверху Рис. 6. Зависимость глубины проплавления h дна узкой раз- делки от магнитной индукции Bx переменного магнитного поля Рис. 7. Зависимость ширины шва, выполненного сваркой в узкий зазор, от частоты W переменного магнитного поля: 1, 2 — см. рис. 5 4/2007 5 Более глубокое проплавление боковых стенок разделки при повышении магнитной индукции связано с тем, что угол поворота сварочной дуги при этом возрастает [4], в результате большая часть анодного пятна перемещается к боковой стенке, где соответственно усиливается теплов- ложение и увеличивается глубина проплавления. Уменьшение глубины проплавления боковых стенок разделки при повышении частоты магнит- ного поля связано с увеличением количества пе- реходов дуги в единицу времени из одного крайнего положения в другое. Поскольку время нарастания импульса тока намагничивания tн (см. рис. 4) составляет 6 мс и при изменении частоты магнитного поля это значение постоянное (при использовании устройства управления ОИ-119), то в течение этого времени дуга находится в про- межуточном положении и дно узкой разделки рас- плавляется. В связи с увеличением частоты маг- нитного поля при неизменной магнитной ин- дукции глубина проплавления боковых стенок уменьшается (рис. 9). Чтобы оно происходило на одинаковой глубине при повышении частоты маг- нитного поля, следует сварочную дугу поворачи- вать на больший угол, а для этого необходимо увеличивать магнитную индукцию. Если W = = 20 Гц, то равномерное проплавление боковых стенок достигается при Bx = 12…13 мТл. Выводы 1. Для формирования наплавляемого валика оп- тимальной формы при сварке в узкий зазор, а также с целью исключения образования несплав- лений при наплавке валика высотой 5…6 мм в разделку шириной 8…10 мм значение магнитной индукции управляющего переменного магнитного поля в зоне дуги должно составлять 8…9 мТл. 2. Минимальное проплавление поверхности предыдущего слоя и равномерное по высоте про- плавление боковых стенок узкой разделки про- исходит при частоте переменного магнитного по- ля 10 Гц. 1. Кацуёси Хори, Мицуаки Ханэда. Дуговая сварка в узкий зазор / / Журн. Япон. свароч. об-ва. — 1999. — № 3. — С. 55–56. 2. Гринин В. С., Штрикман М. М. Высокопроизводитель- ная автоматическая сварка в узкощелевую разделку // Свароч. пр-во. — 1982. — № 7. — С. 21–23. 3. Paton B. E., Zamkov V. N., Prilutsky V. P. Narrow-groove welding proves its worth on thick titanium // Welding J. — 1996. — № 5. — P. 37–41. 4. Гаген Ю. Г., Таран В. Сварка магнитоуправляемой ду- гой. — М.: Машиностроение, 1970. — 160 с. The effectiveness of application of narrow-gap nonconsumable-electrode argon-arc welding of titanium alloys of ? 20 mm thickness is noted. It is shown that in order to provide a reliable fusion in the joints when using a transverse variable magnetic field the value of magnetic inductance in the arc zone should be equal to 8 Ц 9 mT. Minimum penetration of the side walls is achieved at the field frequency of 10 Hz. Поступила в редакцию 23.02.2006, в окончательном варианте 21.03.2006 Рис. 8. Изменение глубины проплавления дна узкой разделки от частоты переменного магнитного поля Рис. 9. Влияние индукции Вх и частоты W переменного маг- нитного поля на ширину валика в нижней части bн, заштри- хованная область — bн > bв 6 4/2007

Влияние параметров управляющего магнитного поля на формирование сварных швов при аргонодуговой сварке титановых сплавов в узкий зазор

Institution

Ähnliche Einträge