Введение
Глава 1. Проблемы сварки на потенциально опасных производственных объектах и задачи исследования 10
1.1. Проблемы обеспечения качества сварочных работ на потенциально опасных производственных объектах 10
1.2. Анализ применяемых технологий и оборудования для сварочных работ на потенциально опасных объектах 12
1.3. Проблемы разбрызгивания электродного металла при сварке плавящимся электродом 20
1.4. Технологические приёмы обеспечения качества сварных соединений при сварке плавящимся электродом 25
1.5. Методы исследования быстропротекающих процессов 32 Выводы по главе 1 35
1.6. Цель и задачи работы 3 6
Глава 2. Разработка физико-математической модели процесса дуговой сварки с управляемыми короткими замыканиями 37
2.1. Задачи и методы исследования управления переносом капель электродного металла при сварке с КЗ дугового промежутка 37
2.2. Феноменологическая модель 39
2.3. Физико-математическая модель 40
2.3.1. Электрические процессы 41
2.3.2. Плавление проволоки и формирование капли 44
2.3.3. Формирование дугового промежутка 45
2.3.4. Перенос капли 46
2.4. Численное решение уравнений модели 49
2.5. Результаты моделирования микроциклов сварки с КЗ 50
2.5.1. Моделирование переходного процесса после возбуждения дуги 50
2.5.2. Моделирование установившегося состояния 52
2.6. Адекватность разработанной физико-математической модели 57
Выводы по главе 2 64
Глава 3. Исследование закономерностей управляемого переноса электродного металла 65
3.1. Алгоритмы управления переносом капель электродного металла при сварке плавящимся электродом с КЗ дугового промежутка 65
3.2. Устойчивость каплепереноса электродного металла 71
3.2.1. Неуправляемый процесс сварки короткой дугой с естественными КЗ 71
3.2.2. Импульсный процесс 75
3.3. Влияние параметров процесса с управляемыми КЗ на перенос электродного металла в сварочную ванну 80
3.3.1. Исследование влияния алгоритмов управления на параметры КЗ 80
3.3.2. Влияние нестабильности электрического сопротивления сварочной цепи на каплеперенос электродного металла 92
3.3.3. Сравнение вариантов УКП 95
3.4. Определение оптимальных параметров процесса сварки с управляемыми КЗ 95
3.4.1. Определение допустимой мощности процесса при сварке в потолочном положении 96
3.4.2. Длительность стадий цикла импульсной сварки 100
3.4.3. Амплитуда импульса тока на стадии формирования капли 104
3.4.4. Оптимальное значение тока дуги на стадии успокоения капли 105
3.4.5. Ток импульса при КЗ 105
3.4.6. Обобщение результатов расчёта 107
3.5. Рекомендации по проектированию оборудования для дуговой сварки с управляемым переносом электродного металла 107
Выводы по главе 3 110
Глава 4. Разработка многофункционального инверторного источника для сварки с управляемым тепломассопереносом электродного металла 112
4.1. Структура инверторных источников для сварки 112
4.2. Аппаратная реализация основных функций сварочных источников 113
4.2.1. Обеспечение гарантированного возбуждения дуги 114
4.2.2. Компенсация колебаний напряжения сети 114
4.2.3. Системы защиты 116
4.3. Особенности работы сварочных инверторов от автономных источников электропитания 117
4.4. Реализация управляемого каплепереноса в многофункциональном инверторном источнике для сварки 121
4.4.1. Параметры процесса сварки и функции источника 121
4.4.2. Оптимальная структура сварочного источника 123
4.4.3. Элементная база для создания многофункционального инверторного источника 127
4.4.4. Практическая реализация выбранных схемотехнических решений в многофункциональном источнике для сварки 129
4.5. Сварочное оборудование с многофункциональным инверторным источником ДС 400.33-УКП 134
4.5.1. Оборудование для автоматической орбитальной сварки 134
4.5.2. Оборудование для механизированной сварки 137
4.6. Оценка эффективности работы сварочного оборудования для автоматической и механизированной сварки с источником ДС 400.33-УКП 139
4.6.1. Разбрызгивание электродного металла 140
4.6.2. Металлографические исследования сварных соединений 142
4.6.3. Оценка эксплуатационных характеристик сварочного источника ДС 400.33-УКП по результатам внедрения 144
Выводы по главе 4 146
Основные выводы и результаты работы 148
Список литературы 150
Приложения 162
