CC BY
8
В1СНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХН1ЧНОГО УН1ВЕРСИТЕТУ 2007 р. Вип. № 17
УДК 621.791.927.5
Размышляев А.Д.1, Миронова М.В.2, Дели A.A.3
ВЛИЯНИЕ ЧАСТОТЫ ПРОДОЛЬНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА КОЭФФИЦИЕНТ РАСПЛАВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ПРИ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ НАПЛАВКЕ ПОД ФЛЮСОМ
Уточнены причины повышения производительности процесса расплавления электродной проволоки при дуговой наплавке под флюсом на обратной полярности в продольном магнитном поле в диапазоне частот до 50 Гц (включительно). Показано, что максимальное повышение коэффициента расплавления проволоки происходит при наплавке с воздействием постоянного магнитного поля. Эффект влияния снижается при увеличении частоты до 4 - б Гц и практически не изменяется при дальнейшем увеличении частоты поля до 50 Гц.
Важной задачей является повышение производительности процесса электродуговой наплавки. В работе [1] показано, что при воздействии продольного магнитного поля (ПРМП) коэффициент расплавления электродной проволоки (ар), который в значительной степени определяет производительность процесса наплавки, повышается для постоянного ПРМП на 30 % на обратной полярности и на 50 % при прямой полярности процесса наплавки.
В работе [2] установлено, что указанное в работе [1] повышение ар электрода происходит в том случае, если электродная проволока из ферромагнитного материала, а для проволок из немагнитных материалов повышение ар не происходит. Кроме того, в отличие от утверждений, высказанных в работе [1], ар повышается при использовании ПРМП промышленной частоты (50 Гц). Данные о влиянии ПРМП в диапазоне частот до 50 Гц на ар электродов в настоящее время отсутствуют. Эти данные необходимы не только с целью достижения максимальной производительности дуговой наплавки под флюсом, но и для более глубокого понимания процессов, определяющих эффект повышения (или не повышения) ар электродной проволоки при наплавке с воздействием ПРМП.
С этой целью в настоящей работе была поставлена задача по определению влияния частоты ПРМП на коэффициент расплавления проволоки при дуговой наплавке под флюсом.
Выполняли экспериментальные наплавки на обратной и прямой полярности проволокой СВ-08А (ферромагнетик) диаметром 4 мм под флюсом АН-348А, а также порошковой проволокой 1111-12X13 диаметром 3,6 м под флюсом АН-26, обеспечивающей наплавленный металл ферритного, либо ферритно-мартеситного класса и широко используемой для повышения износостойкости роликов МНЛЗ. Наплавку осуществляли на пластины из малоуглеродистой стали Ст. 3 толщиной 20 мм на режимах (устанавливаемых предварительно до воздействия ПРМП) при использовании проволоки СВ-08А: /„ = 500 - 530 А; II,, = 30 - 32 В; при использовании проволоки 1111-12X13: /„ = 380 - 410 А; II,, = 28 - 30 В. Наплавку осуществляли автоматом АДС-1002 с независимой от напряжения дуги скоростью подачи электрода. Скорость наплавки VH = 30 м/ч сохраняли неизменной при выполнении всех наплавок. В качестве источника питания использовали выпрямитель типа ВДУ-1202. Оценку повышения ар электрода при воздействии ПРМП определяли по общеизвестной методике, изложенной, в частности, в работе [2].
Установлено (рис.1), что при обратной полярности максимальный эффект повышения ар проволоки (Аар/ар ) имеет место при воздействии постоянного ПРМП (Аар /ар = 30 - 32%),
1 ПГТУ, д-р техн. наук, профессор
2 ПГТУ, аспирант
3 ПГТУ, ассистент
40
30
20
10
\ —о-- --- ■--о
\ V г о _ о__ 4 ---о
L .4 ■
1 ■ ■
• у3 •
—•-
Дщ % при увеличении частоты ПРМП от 1
О? * ' _
Гц до 4 Гц эффект повышения а„ электрода уменьшается до Аар/ар = 22 % и при увеличении частоты до 50 Гц остается на этом уровне.
Аналогично и при плавлении порошковой проволоки ПП- 12X13 максимальное значение Аар /ар = 25 % имеет место при воздействии постоянного ПРМП, а в области частот/= 4... 50 Гц - Аар /ар = 11%. Менее эффективное повышение ар порошковой проволоки ПП-12Х13, чем СВ-08А, обусловлено тем, что первая имеет более низкие значения магнитной проницаемости (¡и), чем вторая проволока (значения и для этих материалов приведены в работе [3]).
При прямой полярности плавления проволоки СВ-08А с воздействием постоянного ПРМП, а также переменного ПРМП в диапазоне частот /= 0,5...50 Гц эффект повышения ар электрода весьма значителен (Аар/ар= 45 %) и не зависит от частоты ПРМП (рис.1). При наплавке порошковой проволокой Аар /ар = 46 % с использованием постоянного ПРМП, затем эффект снижается до Аар/ар = 32 % при/= 6 Гц и не изменяется при дальнейшем увеличении частоты ПРМП до 50 Гц.
При прямой полярности плавления эффект значительного повышения ар электродов при воздействии ПРМП, вероятно, обусловлен тем, что при прямой полярности процесса плавления на торце электродов образуются капли, размер которых не уменьшается при увеличении
тока наплавки. При воздействии ПРМП, как
0
10
20
30
40
/;гц
Рис. 1 - Влияние частоты ПРМП на относительное приращение (Аар/ар) коэффициента расплавления электродов:
1,3- обратная полярность; 2, 4 - прямая полярность; 1,2 - проволока СВ-08А; 3,4- порошковая проволока ПП - 12X13
Ла„
30
20
10
7\ ^ 2 а ■—
у* ^ 1
25
50
75
100
В„ мТл
Рис. 2 - Влияние продольной компоненты индукции (В:) ПРМП на относительное прираще-ние( А ар/ар) коэффициента расплавления электродов:
1 - постоянное ПРМП; 2 - ПРМП частотой/= 50 Гц;
знакопостоянного (/ = 0), так и знакопеременного (/' = 0,5...50 Гц) размер капель значительно уменьшается с с оот в ст ст в у ю щ им эффектом увеличения ар. Механизм влияния ПРМП на ар электродов, вероятно, соответствует установленному в работе [1].
Тот факт, что при обратной полярности процесса происходит значительное увеличение ар при воздействии переменного ПРМП частотой /= 50 Гц свидетельствует о том, что уменьшение размера капель (в осевом направлении) происходит не только из-за их вращения при воздействии ПРМП, но из-за воздействия в осевом направлении давления дуги, которое, как известно, значительно увеличивается при наплавке в ПРМП. При ПРМП частотой 50 Гц маловероятным представляется, что капля на торце электрода осуществляет реверс вращения. Эффект
увеличения ар (Аар /ар) электрода в этом случае, вероятно, обусловлен возросшим давлением дуги при воздействии ПРМП. При воздействии постоянного ПРМП повышение ар (Аар /ар) электрода значительнее, чем переменного ПРМП частотой 50 Гц (рис.1), вероятно, потому, что капля на торце не только испытывает возросшее давление дуги, но и вращается вокруг своей оси (оси электрода).
Таким образом, частота ПРМП существенно влияет на коэффициент расплавления электродных проволок.
Эффект повышения ар электродных наплавок зависит от величины индукции ПРМП (ее осевой компоненты - Bz) (рис. 2). Как и в работе [1], при превышении некоторого уровня индукции Bz наблюдается эффект прекращения роста ар электрода. В наших исследованиях этот уровень составил Bz = 80 мТл, в отличие от данных работы [1], где этот уровень составлял Bz = 40 мТл.
Выполненные исследования позволяют не только назначить рациональные параметры ПРМП при дуговой наплавке, но и уточнить механизм влияния ПРМП на производительность расплавления электродов при дуговой наплавке под флюсом.
Необходимо проведение дальнейших исследований в этом направлении, в частности, по установлению влияния на ар электрода ПРМП частоты свыше 50 Гц, а также влияния скважности импульсов тока в катушке соленоида, генерирующего ПРМП, в диапазоне исследованных в настоящей работе частот.
Выводы
1. Коэффициент расплавления электродной проволоки (ар) при дуговой наплавке под флюсом существенно повышается при воздействии ПРМП. Эффект повышения ар проволоки максимален при применении постоянного ПРМП, снижаясь при увеличении частоты до 4...6 Гц и не изменяется при дальнейшем увеличении частоты поля до 50 Гц.
2. Полученные данные позволяют определить оптимальные частоту и величину индукции ПРМП для процесса дуговой наплавки проволокой под флюсом и могут быть рекомендованы для выбора режимов наплавки.
Перечень ссылок
1. Болдырев А.М. Повышение производительности расплавления электродной проволоки при сварке в продольном магнитном поле / А.М. Болдырев, В.А. Биржев, A.B. Черных II Сварочное производство. - 1989. - № 4. - С. 18-19.
2. Размышляев А.Д. Влияние продольного магнитного поля на производительность расплавления проволоки при электродуговой наплавке под флюсом / А.Д.Размышляев, А.А.Дели, М.В. Миронова II Автоматическая сварка. - 2007. - № 7. - С. 31 - 35.
3. Влияние температуры на магнитные свойства электродного и основного металлов / АД. Размышляев, A.A. Дели, М.В. Миронова, A.A. Бахтин II Вюник Призов, держ. техн. ун-ту.. 36. наук. пр. - Мар1уполь, 2006. - Вип. 16. - С. 153-156.
Рецензент А.Н. Серенко
канд. техн. наук, проф. Статья поступила 01.03.2007
