36

УДК 621.791.65

МАГНИТНОЕ УПРАВЛЕНИЕ СВАРОЧНЫМИ ПРОЦЕССАМИ

Завьялов В.Е., Коробейников К.А.

Санкт-Петербургский институт машиностроения (ЛМЗ-ВТУЗ)

Резюме. Рассмотрены системы воздействия различных видов магнитных полей

на сварочные процессы. Показано положительное влияние встречных маг-нитных полей при аргонодуговой сварке.

Ключевые слова: магнитное поле, сварка, анодное пятно, дуга, свар-

ной шов.

MAGNETIC CONTROL WELDING PROCESS

Abstract. The systems impact of different types of magnetic fields on the welding proc-

esses. Shown a positive impact opposing magnetic fields in argon-arc welding. Keywords: magnetic field, welding, the anode spot, arc, weld. Для расширения технологических возможностей электродуговой сварки

в настоящее время применяют различные приемы: колебание или вращение электрода, ведения процесса в импульсном режиме, использования различ-ных смесей и защитных газов.

Одним из перспективных методов улучшением технологии сварки яв-ляется магнитным управлением. С помощью магнитных полей можно ока-зать влияние на поведение дуги, перенос электродного металла, формирова-ние сварных швов и кристаллизацию расплава ванны [1].

Магнитные поля, используемые для управления сварочными процесса-ми подразделяют на поперечные, продольные и радиальные. Поперечным полем называют такое, силовые линии которого перпендикулярны оси элек-трода; в продольных магнитных полях силовые линии соосны оси электро-да, в радиальном поле силовые линии направлены радиально оси электрода (рис.1).

В свою очередь в поперечных магнитных полях силовые линии могут быть ориентированы параллельно и перпендикулярно направлению сварки. В зависимости от питания магнитных устройств поля могут быть постоян-ными, переменными и импульсными.

37

Рис.1 Схема взаимодействия дуги с поперечным , продольным , и ради-

альным магнитным полем (слева на право): 1 — дуга; 2 — силовые линии магнитного поля; 3 — электромагнитная сила

Как известно, анодное пятно дуги с неподвижным катодом определяет

проплавление свариваемого металла. Поперечное магнитное поле применяется для изменения геометрических параметров сварного шва. Отклонением дуги углом вперед можно уменьшить глубину проплавления и увеличить ширину шва. При отклонении дуги углом назад произойдет увеличение глубины про-плавления и уменьшение ширины шва; если поперечное магнитное поле будет переменным, то с его помощью можно колебать дугу вдоль или поперек сва-рочной ванны. Это позволит повысить скорость сварки при высоком качестве формирования швов. Такое использование поперечных магнитных полей дос-таточно хорошо изучено и широко применяется в сварочном производстве.

Продольные и радиальные магнитные поля, воздействуя на дугу, также меняют ее характеристики. Под действием таких полей происходит враще-ние дуги вокруг своей оси. Вращающиеся дуга приобретает устойчивое по-ложение в пространстве, что стабилизирует режимы сварки. Продольное магнитное поле влияет не только на дугу, но и на жидкий метал сварочной ванны. Это воздействие улучшает формирование сварного шва, а так же спо-собствует образованию мелкодисперсной структуры.

Воздействие поперечных, продольных и радиальных магнитных полей в настоящие время практически исчерпало свои возможности, поэтому на кафедре сварки начались исследования влияния встречных магнитных полей на сварочную дугу. Под действием таких полей можно изменить форму дуги преобразуя ее из цилиндрической в плоскую, что приведет к увеличению проплавлению и уменьшению ширины шва. Это позволит значительно по-высить скорость сварки, приближая ее к двухдуговому процессу. Для прове-дения исследований в лаборатории кафедры сварки была создана экспери-ментальная установка, включающая модульный источник питания ЛЭТ-350, имеющий программное управление внешними характеристиками, свароч-ной аргонодуговой горелкой с системой газовой защиты, а также устройст-во, обеспечивающее получение встречного магнитного со специальным ис-точником питания. Повышение эффективности аргонодуговой сварки может

38

быть достигнуто изменением пятна нагрева, т.е. преобразование его из круг-лого в эллипсное. На рис.2 показаны влияние встречных магнитных полей на размер активного пятна дуги от разной ее длины. Из графика видно, что различным значениям длины дуги соответствуют определенные размеры активных пятен, чем длинней дуга, тем больше диаметр активного пятна (синяя кривая). Из рис. 2 (красная кривая) видно так же преобразование пят-на в виде эллипса, представленного как среднее арифметическое значение овальности пятна.

Рис.2 Влияние длинны дуги и магнитного поля на размер активного

пятна дуги Вывод

Для расширения технологических возможностей электродуговой сварки применяются поперечные, продольные и радиальные магнитные поля. Ис-пользование встречных управляющих магнитных полей позволяет увели-чить длину и уменьшить ширину активного пятна, что способствует улуч-шению качества и повышению производительности аргонодуговой сварки.

Литература:

1. Башенко В.В., Завьялов В.Е. Магнитное управление сварочными процессами. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2006.- 212с. Завьялов Виктор Евгеньевич – кандидат технических наук, доцент кафед-ры «Оборудование и технология сварочного производства», Санкт-Петербургский ин-ститут машиностроения

Zavialov Victor Evgeinivich – Candidate of Technical Sciences, Asistant Professor of the Department of «Equipment and Welding Technology», Saint-Petersburg Machine Building Institute

Коробейников Константин Анатольевич – студент 6 курса кафедры «Оборудование и технология сварочного производства», Санкт-Петербургский институт машино-строения

Korobeinikov Konstantin Anatoleivich – 6 student rate of the Department of «Equip-ment and Welding Technology», Saint- Pe-tersburg Machine Building Institute