Процесс сварки вольфрамовым электродом в аргоне с присадочной проволокой титанового сплава ОТ4 (стр. 8 из 12)
-плотность.При принятых допущениях уравнение (2.2) решалось с помощью электрических аналогий путем моделирования на электропроводной бумаге. При этом область сварочной ванны на модели обратной задачи вырезалось.
Таким образом, в работе [43] решена конкретная задача распределения тока по пластине при сварке непрерывно действующей дугой, однако не рассматривается картина растекания тока в сварочной ванне, хотя магнитные поля именно этих токов оказывают существенное влияние на положение сварочной дуги и расплавленного металла в объеме сварочной ванны. Более того, без рассмотрения растекания токов в зоне сварки нельзя получить достоверную картину распределения тока и в прилегающих участках основного металла.
В наших исследованиях изучения характера распределения тока в зоне сварки проводилось путем регистрации интенсивности магнитного поля зондирующего тока
в различных участках высокотемпературной области. Необходимость создания в зоне сварки зондирующего тока была вызвана тем, что при установившихся значениях сварочного регистрация интенсивности его магнитного поля связана с рядом технических трудностей.Зондирующей ток изменялся по синусоидальному закону
, где 
-амплитуда зондирующего тока с циклической частотой , позволяющей получать необходимую информацию о распределении его магнитного поля по исследуемой области. При этом полярности сварочного и зондирующего токов совпадали.Представление о распределении магнитного поля зондирующего тока получали посредством регистрации амплитуды, наведенной э.д.с. на обмотке магнитной головки, в различных участках исследуемой области.
Функциональная схема установки для исследования характера распределения тока в зоне сварки приведена на рисунке 2.6.
1-звуковой генератор; 2-согласующий усилитель; 3-магнитная головка;4- электродвигатель; 5- усилитель мощности; 6-шлейфовый осциллограф; 7- источник сварочного тока.
Рисунок 2.6 - Функциональная схема установки для исследования распределения тока в зоне сварки
В её состав входит генератор зондирующего тока 1; согласующий усилитель2; магнитная головка 3; электродвигатель 4; усилитель мощности 5; шлейфовый осциллограф 6; источник сварочного тока 7.
Выходной сигнал блока 7 служил непосредственно для сварки. источником зондирующего сигнала являлся генератор 1. частота и амплетуда сигнала генератора устанавливались органами регулировки. Величина последнего параметра выбиралась такой, чтобы сигнал магнитной головки 3 имел достаточную амплитуду для последующей качественной обработки. Частота сигнала генератора не превышала 500Гц.
Выходной сигнал генератора 1 усиливался согласующим усилителем 2 и затем поступал в зону сварки. Здесь зондирующий ток распределялся аналогично сварочному, в соответствии со значениями проводимости в различных точках.
Регистрация интенсивности магнитного поля зондирующего тока осуществлялась с помощью магнитной головки 3, которая устанавливалась на торце вала электродвигателя 4 таким образом, чтобы при его вращении один конец рабочего зазора головки совпадал с осью электрода, а другой описывал окружность в плоскости, расположенной параллельно плоскости свариваемого образца. Схема расположения магнитной головки приведена на рисунке 2.7. при таком положении рабочего зазора, через магнитопровод головки замыкался магнитный поток, соответствующий величине зондирующего тока, протекающего в области определяемым углом поворота
вала электродвигателя.  |
1-сварочная ванна; 2-магнитная головка; 3-магнитопровод головки; 4- рабочий зазор головки.
Рисунок 2.7 - Схема расположения магнитной головки
Выходной сигнал магнитной головки, с амплитудой, пропорциональной величине зондирующего тока, поступал на вход усилителя мощности 5. последний необходим для записи сигнала магнитной головки с помощью шлейфового осциллографа 6.
Эксперименты проводились при сварке пластин 500х300х2 мм из сплава ОТ4 вольфрамовым электродом в аргоне дугой прямой полярности с постоянной погонной энергией. Токоподвод к свариваемой пластине осуществляется с помощью медных полос по всей длине её наибольших сторон. Характер распределения тока изучали при квазиустановившемся процессе сварки, выполняемой вдоль токопроводящих полос по оси пластины.
В ходе экспериментов магнитная головка устанавливалась в исходное положение, соответствующее значению угла её поворота
, где с наступлением квазиустановившегося процесса сварки выходной сигнал усилителя мощности 5 регистрировался осциллографом. Затем, в течении процесса сварки головка поворачивалась на угол 
, где регистрация сигнала возобновлялась. При 
цикл измерений завершался. осциллограммы полученные и , сопоставлялись. При этом, разброс результатов измерений не превышал 4%.2.3 Методика исследования отклонения дуги магнитным полем
Экспериментальное исследование отклонения сварочной дуги в магнитном поле тока
, протекающего по присадочной проволоке, проводили методом фотографирования дуги с последующим фотометрировании пленок на микрометре МФ-2 по направлениям, перпендикулярным оси электрода.Эксперименты проводили для дуги прямой полярности длиной
. Использовали фотоаппарат «Зенит». Режим фотографирования: светофильтр марки Э-2; выдержка 1:125; диафрагма 5.6; светочувствительность фотопленки 130 ед.Дугу зажигали на медной водоохлаждаемой пластине, токоподвод к которой осуществляли через медный стержень , имитирующий присадочную проволоку (рисунок 2.4) и собственно токоподвод через сопротивление R, величина которого в ходе экспериментов изменялась.
Полученные после фотографирования негативные кадры дуги на фотопленке фонтометрировали по линиям находящихся на расстоянии 0,5 мм от основания дуги (анодного пятна). Схема фотометрирования представлена на рисунке 2.8.
Рисунок 2.8 – Схема фотометрирования пленок.
За единицу интенсивности засветки негатива принимали величину, называемую относительной интенсивностью засветки
(2.5)где А0 – отсчет по шкале микрофонтомера для незасвеченной пленки;
А – то же, только для засвеченных пленок на негативе.
Оптимальный размер щели lщмикрофонтомера обеспечивающий достаточную чувствительность замеров, находится в пределах 3 мм. интервал фонтометрирования принимаем, исходя из возможностей прибора МФ-2, равный 0,5 мм.
Зависимость
от тока 
определили из отношения: 
………… (2.6)где х– расстояние от максимальных фонтоночернений нормально горящей дуги и дуги в магнитном поле тока
; 
- длина дуги.3. Результаты исследований
3.1 Распределение тока в зоне сварки
Зависимости распределения тока по пластине в зоне сварки, характеризуемые отношением
, где А(φ) – амплитуда наведённой э.д.с. на обмотке магнитной головки при её повороте на угол φ ; ||А(φ)|| = max |А(φ)|, 0≤φ≤2π, от скорости сварки Vсв и величины тока In в присадочной проволоке приведены соответственно, на рисунках 3.1, 3.2 и 3.3. 
 |
Рисунок 3.1 – Влияние скорости сварки на распределение тока по пластине в зоне сварки
Рисунок 3.2 – Влияние присадочной проволоки на распределение тока по пластине в зоне сварки
 |
Рисунок 3.3 – Влияние тока в присадочной проволоке на распределение тока по пластине в зоне сварки
Как следует из рисунка 3.1, по мере повышения скорости сварки, распределение тока по пластине в зоне сварки увеличивается. Так, увеличение скорости сварки с 40 до 60 м/ч приводит к снижению величины
от 0,73 до 0,6; с 60 до 80м/ч от 0,6 до 0,48; с 80 до 100м/ч от 0,48 до 0,32.