CC BY
8
УДК 621.791
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ СВАРОЧНЫХ ГОРЕЛОК, ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ НА ОТКРЫТОМ ВОЗДУХЕ Иванова Ирина Владимировна, инженер, ст. преп.
irinalev2407@yandex.ru Калинина Вера Ивановна, к.т.н., доцент, доцент kalininavi@zavod-vtuz.ru Паршин Сергей Георгиевич, д.т.н., профессор schweissen@mail.ru
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Представлены результаты исследования эффективности газовой защиты на разработанном универсальном стенде. Экспериментально подтверждено качество газовой защиты на ветру при использовании горелок с конфузорным соплом.
Ключевые слова: сварочная горелка, газовая защита, конфузорное сопло, сносящий воздушный поток
В судостроении, судоремонте, строительстве, ремонте пролетов мостов и некоторых других отраслях народного хозяйства значительный объем сварочных работ выполняется на открытых площадках. Под действием ветра, дождя, снега и сквозняка нарушается защита расплавленного металла, изменяются параметры сварочной дуги, что приводит к ухудшению показателей механических и коррозионных свойств сварного соединения [13].
Горелка с конфузорной проточной частью, выполненной по параболической двухасимптотной кривой, значительно увеличивает устойчивость дуги при сносящих потоках воздуха (ветра), обеспечивая при этом удовлетворительную защиту сварочной ванны [4] .
Для исследования эффективности газовой защиты на разработанном универсальном стенде выполнена наплавка в среде аргона с использованием горелок с цилиндрическими и конфузорными соплами [5].
Скорость истечения защитного газа определяли по формуле:
Vc = №
где Q - расход газа через сопло, л/мин; S - площадь поперечного сече-
2 2 2
ния среза сопла горелки, м , S=п(D0 -с1 )/4, где Do и d - диаметры сопла и электрода [6].
Эффективность газовой защиты оценена визуальным способом по методике «пробы на пятно». Результаты исследований эффективности газовой защиты приведены в табл. 1.
Таблица 1. Характеристика эффективности газовой защиты при использовании методики «проба на пятно» с горелками
с различной проточной частью
Горелка Я/Д) Q, л/мин Яв Ус, м/с 8, м2
Промышленная (с цилиндрическим соплом) 0,5 3,5 430 0,3 0,0002
25 2857 2
0,6 7,5 857 0,6
22,5 2571 1,8
0,7 12,5 1429 1
20 2286 1,6
Разработанная (с конфузорным соплом) 1 2,5 451 0,2 0,0001
2 4 650 0,6
3 5 935 0,8
29 4800 4,3
4 7 1090 1
22 3615 3,2
5 9 1455 1,3
15 2585 2,3
И/0
0.7 0.6 0.5
Ш 857 %29 2286 2571 2857 № Рис.2. Зависимость соотношений Я/Д0 и чисел Рейнольдса, характеризующая эффективность газовой защиты при использовании горелки с цилиндрическим соплом
И/О
5
4
j
2
1
iSt 650 93S Ю90 *S5 2&S МЯ tSBO .Qe .
Рис.3. Зависимость соотношений H/D0 и чисел Рейнольдса, характеризующая эффективность газовой защиты при использовании горелки с конфу-
зорным соплом
По результатам исследований построены зависимости эффективности газовой защиты для различных соотношений H/Do и чисел Рейнольдса (рис. 2, 3).
Постоянство размеров зоны газовой защиты D3 и предела эффективности при Re > 10 000 указывает на автомодельность течения струи, то есть независимость безразмерных параметров защитной струи от чисел Re.
Горелки с кривыми эффективности Н/D = f (Re), ниспадающими до нуля, показанные на рис. 2, не могут быть использованы при сварке на открытых площадках. Только горелки с эффективностью защиты, не зависящей от чисел Re, обеспечивают качественную газовую защиту на ветру. У подобных струй можно существенно увеличить скорость истечения защитного газа, что важно для сварки в условиях ветра. Результаты исследований доказывают необходимость использования горелок с конфузорной проточной частью для сварки на открытых площадках.
Список литературы
1. Федоренко Г. А., Иванова И.В., Синяков К. А. Совершенствование технологического процесса сварки в защитных газах на ветру. Сварочное производство. М. «Технология машиностроения», 2010. № 1. С. 6-13.
2. Завьялов В.Е., Иванова И.В., Калинина В.И., Кобецкой Н.Г., Развитие технологии и оборудования сварки на ветру. Сборник научных статей 4-й Международной научно-практической конференции «Современные материалы, техника и технология». ЮЗГУ, ЗАО «Университетская книга», Курск, 2014. С. 175-178.
3. Иванова И.В., Янулинас В.Ю. Исследование возможности управления
сварочными процессами в среде защитных газов в условиях ветровой нагрузки // Сб. докладов молодежной науч-пр. конференции в рамках Недели науки СПбПУ, 2014. С. 183-190.
4. Иванова И.В. Горелка для сварки в защитных газах - инструмент эффективности газовой защиты. «Инструмент и технологии». Изд-во ПИМаш. № 32-33, 2010. С. 32-38.
5. Иванова И.В., Паршин С.Г., Калинина В.И., Кобецкой Н.Г. Устройство для электродуговой сварки в среде защитных газов на ветру. Сборник научных трудов 12-й Международной научно-практической конференции «Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации». ЮЗГУ, ЗАО «Университетская книга», Курск, 2015. С. 101-103.
6. Паршин С.Г., Кобецкой Н.Г., Иванова И.В. Исследование эффективности газовой защиты при дуговой сварке в условиях воздействия воздушных потоков // Сварка и диагностика, 2015. № 3. С. 31-34.
Ivanova Irina Vladimirovna, engineer
irinalev2407@yandex.ru
Kalinina Vera Ivanovna, PhD, ass. professor
kalininavi@zavod-vtuz.ru
Parshin Sergey Georgievich, Dr., professor
schweissen@mail.ru
Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University
PROPERTIES INVESTIGATION FOR WELDING TORCHES EXPLOITABLE IN
OPEN AIR CONDITIONS
Abstract. The paper reviews the testing results of investigation of welding gas protection effectiveness. In open air conditions, there is experimentally proved high quality of welding torch with confusor nozzle.
Keywords: welding torch, gas protection, confusor nozzle, entraining air flow
