Колебатель изделия для автоматической дуговой наплавки

Автор(и)

  • Владимир Александрович Лебедев Национальный университет кораблестроения имени адмирала Макарова, Херсонский филиал, Україна https://orcid.org/0000-0003-0391-6113
  • Сергей Владимирович Новиков Институт электросварки им Е. О. Патона НАНУ, Україна https://orcid.org/0000-0002-8295-0987

Ключові слова:

дуговая наплавка, колебания изделия, выбор электропривода, качество наплавленного слоя, управление

Анотація

Актуальность темы исследования. Дуговая наплавка с применением низкочастотных механических колебаний сварочной ванны является простым и эффективным технологическим решением для существенного повышения технологической прочности наплавляемого металла. Создание установки с простой и точной системой обеспечения таких колебаний является ключевой задачей в проведении качественных исследований.

Постановка проблемы. Для создания установки необходимо провести серию расчётов, позволяющих выбрать основные узлы обеспечения колебаний с заданными характеристиками, ввода параметров и управления процессом колебания.

Анализ последних исследований и публикаций. Наиболее применяемыми технологическими приёмами влияния на показатель технологической прочности является механическое и/или тепловое влияние на сварочную ванну или сварочный инструмент. В последнее время широко применимы такие методы, как периодическое воздействие магнитного поля на расплав сварочной ванны, импульсные режимы наплавки на базе аддитивных алгоритмов управления работой оборудования, применение ультразвука и дополнительного легирования наплавляемого металла, а также комбинированные методы.

Выделение неисследованных частей общей проблемы. Большинство работ посвящено исследованию периодического воздействия на расплав сварочной ванны с частотами, существенно превышающими 10 Гц, в то время как влияние колебаний диапазона низких частот почти не исследован.

Постановка задачи. Провести анализ факторов, влияющих на работу установки по обеспечению продольных механических гармонических колебаний сварочной ванны частотой до 5 Гц и амплитудой до 7 мм. На основе данного анализа разработать методику определения крутящего момента и осуществить выбор электродвигателя.

Изложение основного материала. При заданной частоте колебания подвижного стола с закреплённой деталью определяется момент на валу электродвигателя с учётом статической и динамической составляющих для максимального веса наплавляемого изделия и его смещения относительно направления наплавки. Задаваясь углом поворота изделия, что определяется желаемой величиной ширины наплавленного валика, определяется полное время (период) колебательного движения. На основании полученных результатов осуществляется выбор типа и модели электродвигателя.

Выводы в соответствии со статьёй. Расчёт и конструирование устройства для получения регулируемых колебаний наплавляемого или свариваемого изделия должен базироваться на определении нескольких составляющих, основные из которых: статическая и динамическая составляющие момента, прилагаемого к двигателю, при этом необходимо при выполнении наплавленного слоя учитывать возможность смещения изделия относительно оси колебаний, если это невозможно выполнить смещением сварочного инструмента. Наиболее перспективными для применения являются высокомоментные безредукторные электродвигатели (шаговые и вентильные) с компьютеризованными системами управления и регулирования. Именно такие электродвигатели позволяют получить достаточно высокую регулируемую частоту колебаний. Разработанная установка, её эффективная работа и полученные результаты могут быть прототипом для промышленного изготовления и применения при высококачественной и производительной сварке-наплавке металлоконструкций небольших габаритов. 

Біографії авторів

Владимир Александрович Лебедев, Национальный университет кораблестроения имени адмирала Макарова, Херсонский филиал

доктор технических наук, профессор

Сергей Владимирович Новиков, Институт электросварки им Е. О. Патона НАНУ

ведущий инженер

Посилання

Патон Б. Е. Избранные труды. Киев : Ин-т электросварки им. Е. О. Патона, 2008. 896 с.

Лебедев В. А., Драган С. В., Жук Г. В., Новиков С. В., Симутенков И. В. Применение импульсных воздействий при дуговой сварке плавящимся электродом в среде защитных газов (Обзор). Автоматическая сварка. 2019. № 8. С. 30–40.

Патон Б. Е., Савицкий М. M., Гвоздецкий B. C., Кривцун И. В., Савицкий А. М., Голдис Ю. Е., Лупан А. Ф. Применение активных флюсов и активных газов для повышения эффективности дуговой и плазменной сварки. Автоматическая сварка. 2003. № 5. С. 3–6.

Лебедев В. А., Новиков С. В. Анализ параметров управления формированием структуры шва при воздействии механических колебаний низкой частоты на расплав сварочной ванны. Упрочняющие технологии и покрытия. 2017. № 12. С. 536–541.

Balasubramanian Balusamy V., Kesavan D. Studies on the effect of vibration on hot cracking and grain size in AA7075 aluminum alloy welding. International Journal of Engineering and Science and Technology (IJEST). 2011. Vol. 3. № 1. Р. 681–686.

Pravin Kumar Singh, Patel D., Shashi B. Prasad. Development of vibratory welding technique and tensile properties investigation of shielded metal arc welding joints. Indian Journal of Science and Technology. 2016. Vol. 9. Р. 1–6.

Теория электропривода. Примеры расчетов : учеб. пособие / Драчев Г. И. и др. ; под ред. Г. И. Драчева. Челябинск : ЮУрГУ, 2010. 192 с.

Сивухин Д. В. Общий курс физики : учеб. пособие для вузов. Москва : ФИЗМАТЛИТ, 2006. 560 c.

Лебедев В. А., Гулый М. В. Быстродействующий вентильный электропривод для оборудования механизированной дуговой сварки. Мехатроника. Автоматизация, Управление. 2014. № 6. С. 47–51.

Chih-Chun Hsieh, Peng-Shuen Wang, Jia-Siang Wang, Weite Wu. Evolution of microstructure and residual stress under various vibration modes in 304 stainless steel welds. The Scientific World Journal. Vol. 2014. Article ID 895790, 9 p.

Болдырев А. М. О механизме формирования структуры металла шва при введении низкочастотных колебаний в сварочную ванну. Сварочное производство. 1976. № 2. С. 1–3.

Лебедев В. А., Новиков С. В., Соломийчук Т. Г. Определение твердости наплавленного металла и металлозоны термического влияния (ЗТВ) при низкочастотных колебаниях сварочной ванны. Нові матеріали в технології, металургії та машинобудуванні. 2019. № 2. С. 54-61.

##submission.downloads##

Як цитувати

Лебедев, В. А., & Новиков, С. В. (2020). Колебатель изделия для автоматической дуговой наплавки. Технічні науки та технології, (2(20), 011–021. вилучено із http://tst.stu.cn.ua/article/view/215842