Анализ параметров мехнических управляемых колебаний в системах подачи электродной проволоки механизированного и автоматического оборудования для электродуговой сварки и наплавки

Abstract

В статье отмечена важность решения задачи при сварке – наплавке механизированным или автоматическим оборудованием, связанной с эксплуатационными свойствами сварного шва или наплавленного слоя, в частности прочностными характеристиками, характеристиками износоустойчивости и др. Проведен анализ существующих способов и методик, влияющих на структуру металла шва или наплавленного валика при электродуговой сварке - наплавке с использованием электродной проволоки. Особо отмечаются технико-технологические решения, связанные с работой основных систем сварочного и наплавочного оборудования в управляемом режиме с импульсными алгоритмами функционирования. Рассмотрен способ управления структуризацией наплавленного металла, наплавленного механизированными способами с использованием импульсной подачи электродной проволоки с регулируемыми параметрами её движения (частота, амплитуда, скважность). Разработана и предложена для практического применения в технологической практике и конструкторской практике методика определения параметров колебаний, основанная на периодическом изменении тепловложений в металл ванны с общим снижением общей их величины. Основная посылка для решения задачи снижения тепловложений состоит в уменьшении разницы между температурами плавления и перегрева. Уменьшение разницы между температурами плавления и перегрева за счёт импульсного движения электродной проволоки с выбранными параметрами по разработанной методике ведёт к ограничению роста кристаллитов и их дезориентации. Важным следствием применения импульсных воздействий в системе подачи является дегазация сварочной ванны, а также снижение уровня неметаллических включений.Адекватность методики расчёта параметров колебаний подтверждена полученными при наплавке результатами для сравнения с импульсной и обычной подачей электродной проволоки. Вывод сделан на основании изучения структур шва или наплавленного металла на микрошлифах с выявлением размеров и ориентации кристаллитов. Исследование влияния параметров импульсной подачи с алгоритмом функционирования, соответствующим рассмотренной методике, позволяющей реализовать предложенный способ наплавки, выполнялось с применением нового устройства импульсной подачи, конструкция которого включает регулируемый компьютеризованный вентильный электропривод специальной разработки, выполненной в Украине с безредукторным механизмом подачи. Сам способ сварки и наплавки в итоге повышает прочность сварного соединения, износостойкость наплавленного слоя металла, тем самым увеличивает ресурс работы металлоконструкций и рабочих органов разных машин и механизмов. Немаловажным является снижение деформаций, в частности при сварке тонколистовых изделий без дополнительных приспособлений.The article noted the importance of solving the problem in welding - surfacing with mechanized or automatic equipment associated with the performance properties of the weld or weld layer, in particular, strength characteristics, wear resistance characteristics, etc. The analysis of existing methods and techniques that affect the structure of the metal of the weld or weld bead during arc welding with the use of electrode wire is carried out. Technical and technological solutions related to the operation of the main systems of welding and surfacing equipment in a controlled mode with pulsed operation algorithms are especially noted. The paper discusses the method of controlling the structurization of the deposited metal, deposited by mechanized methods using pulsed feeding of electrode wire with adjustable parameters of its movement (frequency, amplitude, duty cycle). A technique for determining vibration parameters, based on a periodic change in the heat input into the metal of the bath with a general decrease in their total value, was developed and proposed for practical application in technological practice and design practice. The main premise for solving the problem of reducing heat input is to reduce the difference between melting points and overheating. Reducing the difference between the melting and overheating temperatures due to the pulse movement of the electrode wire with the selected parameters by the parameters developed by the method leads to the restriction of crystallite growth and their disorientation. An important consequence of the use of pulse effects in the supply system is the degassing of the weld pool, as well as the reduction in the level of non-metallic inclusions. The adequacy of the method of calculating the parameters of oscillations is confirmed by the results obtained during surfacing for comparison with the pulsed and conventional feed of the electrode wire. The conclusion is made on the basis of studying the structures of the weld or weld metal on microsections with the identification of the sizes and orientation of crystallites.The study of the influence of the parameters of the pulse feed, with the functioning algorithm of the corresponding considered methods, allows to implement the proposed method of surfacing using a new pulse feed device, the design of which includes an adjustable computerized valve actuator of special development, made in Ukraine with a gearless gear. The method of welding and surfacing ultimately increases the strength of the welded joint, the wear resistance of the deposited metal layer, thereby increasing the service life of metal structures and working bodies of various machines and mechanisms. It is also important to reduce deformations, in particular when welding thin-sheet products without additional devices.