CC BY
1бувае значения 0.3. Вона зростае швидше 3i збшь-шенням довжини блоку. При збiльшеннi швидкосл передачi зменшуеться дiапазон переходу ввд нуля до одиницi.
Маючи уявлення про поведiнку параметрiв за-вадостшкосп сучасних мiжнародних рекомендацiй в залежносп вiд показник1в достовiрностi класич-но1 теорiï завадостiйкостi, можна iз бшьш високою точнiстю проектувати телекомунiкацiйнi системи у вщповвдносп до свiтових стандарпв якостi.
Список лiтератури
1. ITU-T Recommendation G.826. End-to-end error performance parameters and objectives for international, constant bit-rate digital paths and connections, - 2002. - pp. 6-9.
2. Коржик В. И., Финк Л. М., Щелкунов К. Н. Расчет помехоустойчивости систем передачи дискретных сообщений: Справочник /: Под ред. Л. М. Финка. — М.: Радио и связь, 1981. — 232 с.
3. J. G. Proakis. Digital Communication, 4th ed. Boston, MA: McGraw-Hill, 2000.
4. Кларк Дж. Кодирование с исправление ошибок в системах цифровой связи / Кларк Дж., Кейн Дж. - М.: Радио и связь, 1987. - с. 392.
ЭЛЕКТРОДЫ ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ НЕПОДВИЖНЫМ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ
Бушма В. О.
Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе,
доктор технических наук
ELECTRODES FOR ARC WELDING WITH A STATIONARY CONSUMABLE ELECTRODE
Bushma V.O.
Sergo Ordzhonikidze Russian State University for Geological Prospecting,
Dr.Sci. Tech.
Аннотация
Рассмотрен выбор конструктивных параметров пластинчатого электрода для дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом. Предложены способы нанесения диэлектрического покрытия на электрод.
Abstract
The choice of design data of the strip electrode for arc welding with a stationary consumable electrode is considered. Ways of drawing of the dielectric coating on an electrode are offered.
Ключевые слова: дуговая сварка неподвижным плавящимся электродом (ДС НПЭ), пластинчатый электрод, дополнительные токоподводы, диэлектрическое покрытие.
Keywords: arc welding with a stationary consumable electrode (AWSCE), the strip electrode, the additional current contact jaws, the dielectric coating.
Современное промышленное производство постоянно совершенствует технологии сварки изделий большой толщины. При этом перспективными являются технологии, обеспечивающие минимальные расходы на ресурсы и энергопотребление. К числу таких следует отнести дуговую сварку неподвижным плавящимся электродом (ДС НПЭ).
Основные технологические затраты для данного способа сварки связаны с затратами на создание приспособлений для точной и тщательной
сборки изделий под сварку и затраты на изготовление электродов, обеспечивающих технологию сборки и устойчивый процесс сварки. В данной работе подробно рассмотрим особенности технологии изготовления электродов для ДС НПЭ.
Схема процесса ДС НПЭ представлена на рис.1. На пластинчатый электрод 1 толщиной 5 наносится диэлектрическое покрытие 3 толщиной Д. Электрод длиной L без зазора помещается между свариваемыми частями изделия 2 толщиной H.
Сверху сборки засыпается сварочный флюс, который, как при АДСФ, защищает при сварке превышение пластинчатого электрода над частями изделия и сварочную ванну от окружающей среды (на рис.1 не показан). Электрическую дугу зажигают вблизи корневой подкладки 6 выполнением короткого замыкания между металлом электрода и свариваемыми частями изделия в торце сборки 4, предварительно подключив изолированный электрод 1 и части изделия 2 к разным полюсам источника переменного или постоянного тока 5. Дуга, осциллируя по торцу электрода, оплавляет электрод, перенося его металл в сварочную ванну, и, двигаясь в направлении токоподвода, выполняет сварку. Скорость движения дуги по фронту плавления электрода достигает 3...15 м/с. При этом скорость сварки способа при соединении изделий толщиной 7...50 мм может составлять 1,5... 0,7 см/с [1]. Для одинаковых мощностей сварки такой скоростью не обладает ни один из известных способов дуговой сварки [2, 3].
К конструктивным характеристикам электрода относятся его геометрические размеры (длина, высота, толщина), толщина диэлектрического покрытия. При сварке прямолинейных протяженных швов длина пластинчатого электрода Ь, как правило, соответствует длине свариваемых частей изделия или превышает эту длину. Выбор высоты
электрода Ь зависит от толщины наносимого диэлектрического покрытия. При использовании однопроходной сварки ширина электрода определяется соотношением
b = H (1 + 2А) +
m,
8 } р8Ь'
где Н- высота свариваемого изделия, Д- толщина диэлектрического покрытия, 8 - толщина электрода, тп - потери металла шва при испарении и разбрызгивании, р - плотность металла электрода, Ь - длина свариваемого изделия.
Первое слагаемое определяет зависимость высоты электрода от объема, занимаемого диэлектрическим покрытием, наличие второго слагаемого вносить поправку к высоте электрода для компенсации погонных потерь металла шва при испарении и разбрызгивании.
Рассчитанное значение высоты Ь определяет ту часть пластинчатого электрода, при расплавлении которой будет обеспечено полное заполнение свариваемого стыка металлом.
На рис. 2 а, б представлены зависимости высоты электрода Ь от толщины свариваемого изделия Н для толщин диэлектрического покрытия Д=0,2 мм и Д=0,3 мм соответственно.
На рис. 3 а, б даны зависимости высоты электрода Ь от толщины свариваемого изделия H для Д=0,4 мм и Д=0,5 мм соответственно. При этом учтены экспериментальные данные наличия погонных потерь на испарение и разбрызгивание металла электрода при сварке.
Очевидно, что с повышением толщины электродного покрытия Д должна увеличиваться высота электрода для сварки изделия одной и той же толщины. В этом случае будет ухудшаться пространственная устойчивость дуги при плавлении превышения электрода над частями изделия.
При разработке технологии сварки желательно использовать электроды, имеющие минимальными отношением толщины покрытия к толщине электрода (Д/5). Поэтому предпочтительнее сварка более толстыми электродами, хотя при этом увеличивается зона сплавления и зона термического влияния. Сварочные режимы при минимальных отношениях толщины покрытия к толщине электрода более устойчивы, а процесс сварки отличается высокой стабильностью. Кроме того, при сварке более толстыми электродами снижаются требования к точности изготовления толщины
электродного покрытия, что упрощает технологию нанесения покрытия.
Экспериментальные данные показывают, что использовать для сварки электроды с толщиной однослойного покрытия Д менее 0,2 мм нецелесообразно так как резко снижается устойчивость процесса сварки из-за низкого напряжения на дуге [1].
Данные рис. 2 а, б и рис. 3 а, б обобщенно представлены на диаграмме рис. 4, где в качестве координат используются безразмерные значения Д/5 и b/H.
Заштрихованные области определяют все возможные значения геометрических размеров электрода при сварке изделий толщиной (7...50) мм.
Для получения достаточного усиления сварного шва необходимо увеличить полученные с использованием диаграммы значения высоты электрода на 1...5 мм.
С целью уменьшения подогрева электрода протекающим током пластинчатый электрод может изготавливаться с несколькими токоподводами, соединяемыми при сварке общей шиной питания. Методика расчета такого электрода для сварки изделий из низкоуглеродистой, низколегированной стали приведена в [4].
Многочисленные экспериментальные данные по изготовлению и испытанию пластинчатых электродов для ДС НПЭ показали, что наилучшим образом требования, предъявляемые к пластинчатым электродам для сварки, удовлетворяются при изготовлении электродного покрытия способом опрес-совки и газотермическим способом.
Полученные такими способами электроды имели покрытия необходимой толщины, обеспечивающие нужную термоизоляцию с сохранением всех требований устойчивости дугового процесса при сварке.
При выборе материала покрытия был проведен ряд практических экспериментов с использованием для покрытия стандартной шихты электродов ручной дуговой сварки, флюсовые покрытия, тонкие пленочные покрытия.
При этом наилучшие результаты при сварке изделий большой толщины дали покрытия, изготавливаемые из стандартных флюсов, выпускаемых промышленностью. Марка флюса выбиралась в зависимости от материала свариваемого изделия. Так при сварке низколегированных и низкоуглеродистых сталей наилучшие результаты были получены при использовании флюсов АН -348-АМ, ОСЦ -45М, АН- 47.
Перед нанесением на электрод флюсы перемалывались в шаровой мельнице до размеров гранул 80...160 мкм, просушивались и просеивались вручную или на вибросите.
При нанесении газотермическим способом металл пластинчатого электрода предварительно обрабатывался на пескоструйной машине. Покрытие наносилось в специальной камере при атмосферном давлении на роботизированной плазменной установке с числовым программным управлением, что гарантировало воспроизводимость получения необходимой толщины покрытия. Высокая точ-
ность газотермической установки позволяла наносить тонкие многослойные покрытия (до 0,1мм). При этом использовался флюсовый помол с размером гранул 10...20мкм.
Покрытия, наносимые газотермическим способом, имели высокую адгезию (10..12 МПа), которая сохранялась даже при значительных нагревах пластинчатого электрода (500...10000) при сварке. На рис.5 показаны пластинчатые электроды для ДС НПЭ с различными флюсовыми покрытиями, изготовленные газотермическим способом.
К недостаткам газотермического изготовления электродов для ДС НПЭ следует отнести значительный расход наносимого материала и их высокую себестоимость.
Покрытия, наносимые на пластинчатый электрод способом опрессовки, выполнялись по специально разработанным для этих целей двухэтапной технологии [5]. В качестве приспособления использовалась специальная маска, позволяющая получать покрытия строго определенной толщины. При этом размолотый флюс тщательно перемешивался с жидким стеклом до получения плотной влажной смеси. Затем электрод, с нанесенным на обе стороны толстым слоем смеси, помещался в приспособление, в котором, используя сжатие, устанавливались необходимые геометрические размеры покрытия. Первоначальная сушка и последующая прокалка покрытия осуществлялась непосредственно в приспособлении.
Рис. 5.
После изготовления электродов последующие прокалки, если это требовала технология, выполнялись так же, как и для электродов ручной дуговой сварки.
Покрытия, наносимые способом опрессовки, имели меньшую адгезию (5.7 МПа), которая сохранялась даже при значительных нагревах электрода во время сварки. Получаемые покрытия имели более неоднородную поверхность по сравнению с газотермическими покрытиями, но значительная экономия наносимого материала и низкая трудоемкость делали такую технологию изготовления более предпочтительной.
Пластинчатые электроды с покрытием из шихты электродов для ручной дуговой сварки изготавливались только способом опрессовки и дали наилучшие результаты при выполнении восстановительных наплавок. В отличие от электродов для сварки покрытие пластинчатых электродов для наплавки изготавливалось более толстым (1..4 мм). Для покрытия применялась шихта электродов для ручной дуговой сварки марок МР-3С, ОЗС-12, УОНИ-13/55.
Если после выполнения наплавки применялась механическая обработка мест наплавки, то пластинчатый электрод изготавливался без дополнительных токоподводов, так как с подогревом электрода глубина проплавления при наплавке возрастает.
Полученные экспериментальные данные показали, что предложенные способы изготовления покрытия для электродов ДС НПЭ обеспечивают необходимые технологические параметры покрытия и могут успешно применяться для дуговой сварки и наплавки неподвижным плавящимся электродом изделий промышленности.
Список литературы
1. Бушма В.О. Разработка теплофизических основ и оборудования для дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом. Дисс. на соиск. уч. ст. докт. техн. наук: 05.03.06/ РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина- М.: 2006.- 442с.
2. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением / Г. И. Лесков, О.К. Наза-ренко, В.В. Подгаецкий и др.; Под ред. Б.Е. Па-тона.- М.: Машиностроение, 1974. - 768а
3. Сварка. Резка. Контроль: Справочник. В 2-х т. / Н.П. Алешин, Г.Г. Чернышов, Э.А. Гладков и др. ; Под общ.ред. Н.П. Алешина, Г.Г. Чернышова.-М.: Машиностроение, 2004. -Т.1 - 624с.
4. Бушма В.О. Конструкция электродов для дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом// Сварка и диагностика. - 2012. № 2. С.26-29.
5. Патент 2290289 Россия, МПК В 23 К 35/40. Способ изготовления пластинчатого электрода для электродуговой сварки неподвижным плавящимся электродом/ В.О. Бушма, Д.В. Калашников - Опубл. 27.12.06г., Вып.36.
