Введение
Глава 1. Проблемы повышения производительности труда и обеспечения качества соединений при сварке корпусных конструкций специальной техники 16
1.1. Современное состояние сварочного производства конструкций специальной техники из высокопрочных сталей 16
1.2. Обеспечение качества сварных соединений из высокопрочных сталей при сварке корпусных конструкций специальной техники
1.2.1. Классификация групп дефектов сварных соединений корпусных конструкций специальной техники 33
1.2.2. Наружные дефекты сварных соединений на корпусных конструкциях 34
1.2.3. Дефекты формы и размеров сварных швов на корпусных конструкциях 36
1.2.4. Внутренние дефекты сварных соединений на корпусных конструкциях 38
1.2.5. Требования к механическим свойствам соединений корпусных конструкций 40
1.3. Проблемы обеспечения качества сварных соединений при изготовлении корпусных конструкций специальной техники 42
1.3.1. Холодные и горячие трещины 43
1.3.2. Неметаллические включения и поры 46
1.3.3. Дефекты формы шва на корпусных конструкциях 48
1.3.4. Пути минимизации причин возникновения дефектов при сварке корпусных конструкций
1.4. Методы и средства повышения эффективности
процессов сварки при изготовлении корпусных конструкций 56
1.5. Методы и средства исследования сварочных процессов.
Описание физико-математических моделей сварочных процессов. 71
1.5.1 Методы физико-математического моделирования сварочных процессов 71
1.5.2. Физико-математические модели явлений в сварочной дуге 75
1.5.3. Физико-математические модели процессов нагрева и плавления электрода при переносе металла в сварочную ванну 76
1.5.4. Физико-математические модели тепловых процессов при нагреве свариваемых кромок 80
1.5.5. Физико-математические модели формирования поверхностей сварочной ванны и шва 82
1.5.6. Физико-математические модели явлений и процессов в жидком металле сварочной ванны 84
1.5.7. Физико-математические модели процессов в твёрдом металле шва и зоны термического влияния 86
1.5.8. Физико-математические модели напряжений и деформаций в сварных конструкциях 88
1.6. Цель и задачи работы 93
Выводы по главе 1 94
Глава 2. Создание обобщенной физико математической модели процесса многодуговой сварки по узкому зазору 95
2.1. Концепция обобщенной физико-математической модели для анализа и оптимизации процесса двухдуговой многопроходной сварки по узкому зазору 95
2.2. Модель формирования многопроходного шва при двухдуговой сварке по узкому зазору 101
2.2.1. Пространство моделирования и система координат 101
2.2.2. Подмодель горения дуги в зауженной разделке кромок 103
2.2.3. Подмодель формирования сварочной ванны 107
2.2.4. Структура модели формирования шва при двухдуговой многопроходной сварке по узкомузазору 115
2.2.5. Определение химического состава металла шва 117
2.2.6. Определение характеристик термического цикла сварки 118
2.3. Модель формирования прочности шва и зоны
термического влияния 119
2.3.1. Методика определения фазового состава металла шва и зоны термического влияния 120
2.3.2. Оценка механических свойств металла шва и зоны термического влияния 1 2.4. Модель напряжённого состояния металла при многодуговой сварке по узкому зазору 126
2.5. Компьютерная реализация обобщенной физико-математической модели для анализа и оптимизации формирования шва при сварке по узкому зазору 1 2.5.1. Методы численного решения 130
2.5.2. Алгоритм численного моделирования формирования многопроходного шва 134
Выводы по главе 2 137
Глава 3. Проверка адекватности физико математического моделирования двухдуговой сварки по узкому зазору опытным данным 139
3.1. Структура погрешности и методика оценки адекватности физико-математической модели реальному процессу сварки 139
3.2. Результаты тестовых экспериментов и моделирования формирования шва при однодуговой сварке по узкому зазору 145
3.3. Оценка адекватности моделирования экспериментальным данным 156
3.4. Проверка физико-математической модели процесса двухдуговой многопроходной сварки по узкому зазору 161
3.5. Проверка адекватности физико-математической модели при многопроходной сварке по узкому зазору 165
3.5.1. Экспериментальные данные 165
3.5.2. Анализ опытных данных и сравнение с результатом моделирования 169
3.5.3. Уточнение физико-математической модели формирования сварного соединения при многопроходной сварке по узкому зазору 171
3.6. Проверка расчета механических свойств металла шва и зоны термического влияния 175
Выводы по главе 3 179
Глава 4. Исследование влияния параметров многопроходной двухдуговой сварки по узкому зазору корпусных конструкций на значения показателей качества формирования шва 180
4.1. Задачи и методика исследований 180
4.2. Анализ устойчивости дуги при сварке по узкому зазору плавящимся электродом 182
4.3. Разработка методов минимизации дефектов при многопроходной двухдуговой сварке по узкому зазору 189
4.3.1. Методика анализа причин возникновения дефектов при формировании швов 191
4.3.2. Обобщение причин возникновения дефектов формирования швов при сварке по узкому зазору 192
4.3.3. Результаты по минимизации дефектов при двухдуговой сварке по узкому зазору 193
4.4. Влияние параметров многопроходной дуговой сварки по узкому зазору на показатели качества формирования сварных соединений 198
4.4.1. Влияние скорости подачи электродной проволоки и ее диаметра на формообразование шва при многопроходной сварке 198
4.4.2. Влияние скорости сварки на формообразование шва при многопроходной сварке 203
4.4.3. Влияние напряжения и длины дуги на формообразование шва при многопроходной сварке по узкому зазору 205
4.4.4. Анализ условий слияния сварочных ванн при двухдуговой сварке 206
4.4.5. Исследование влияния расстояния между дугами на формирование шва 210
4.4.6. Влияние параметров двухдуговой сварки на
механические свойства металла шва и зоны
термического влияния 212
4.5. Исследование напряженного состояния шва и зоны
термического влияния при сварке по узкому зазору высокопрочных сталей 222
4.5.1. Решение тепловой задачи 223
4.5.2. Решение деформационной задачи 227
Выводы по главе 4 245
Глава 5. Условия обеспечения стабильно высокого качества сварных соединений при многопроходной сварке по узкому зазору корпусных конструкций специальной техники 247
5.1. Методика расчета параметров многопроходной
двухдуговой сварки по узкому зазору, обеспечивающих требуемые служебные свойства сварных соединений 247
5.1.1. Учет условий формирования шва при сварке по узкому зазору в методике расчета параметров 247
5.1.2. Расчет параметров дуги при сварке по узкому зазору 251
5.1.3. Учет границ металла шва в методике расчета параметров 254
5.1.4. Расчет параметров плавления электродной проволоки 254
5.1.5. Методика расчета режимов двухдуговой многопроходной сварки 256
5.1.6. Особенности расчета параметров второй дуги 258
5.1.7. Последовательность и пример расчета 259
5.2. Основные возмущения при реализации многопроходной сварки по узкому зазору и меры по повышению эффективности работы сварочного оборудования 263
5.2.1. Взаимовлияние сварочного оборудования и электрической сети 263
5.2.2. Особенности параллельной работы сварочных аппаратов и минимизация их взаимного влияния при проведении сварочных работ 271
5.2.3. Влияние возмущающих воздействий на работу механизмов подачи сварочной проволоки 273
5.3. Оценка вероятности возникновения дефектов формирования шва и расчет допусков на параметры процесса дуговой сварки по узкому зазору 277
5.4. Влияние отклонений химического состава высокопрочной стали и электродной проволоки на механические свойства сварных соединений 288
5.5. Выбор состава электродной проволоки для обеспечения служебных свойств соединений при сварке высокопрочных сталей по узкому зазору 298
5.6. Технологические требования к процессам сварки по узкому зазору и оборудованию для обеспечения стабильно высокого качества сварных соединений корпусных конструкций 3 5.6.1. Технологические требования к процессам и режимам сварки 308
5.6.2. Оптимальное расстояние между дугами при двухдуговой сварке высокопрочных сталей 311
5.6.3. Технологические требования к сварочному оборудованию 313
Выводы по главе 5 315
Глава 6. Практическая реализация процессов двухдуговой многопроходной сварки по узкому зазору корпусных конструкций специальной техники 317
6.1. Современные технологии и оборудование для сварки корпусных конструкций специальной техники 317
6.1.1. Рациональные формы зауженных разделок 317
6.1.2. Технология автоматической двухдуговой многопроходной сварки по узкому зазору 321 6.1.3. Технология механизированной однодуговой многопроходной сварки по узкому зазору 323
6.2. Оборудование для реализации процессов двухдуговой автоматической и однодуговой механизированной сварки по узкому зазору 328
6.3. Система коррекции положения электрода при сварке по узкому зазору с использованием дуги в качестве датчика 340
6.4. Квалификационные испытания технологий и оборудования для двухдуговой сварки по узкому зазору корпусных конструкций 346
6.5. Промышленная апробация разработанной технологии двухдуговой сварки по узкому зазору корпусных конструкций специальной техники 350
Выводы по главе 6 354
Основные выводы и результаты работы 356
Список литературы
