ГІБРИДНЕ ЗВАРЮВАННЯ АЛЮМІНІЄВИХ СПЛАВІВ 1561 ТА 5083 З ВИКОРИСТАННЯМ ПЛАЗМОВОЇ ДУГИ І ДУГИ ПЛАВКОГО ЕЛЕКТРОДА (PLASMA-MIG)
ПІДГОТУВАЛА ВИКЛАДАЧ ПРОФЕСІЙНО – ТЕОРЕТИЧНОГО НАВЧАННЯ О.ЯЦЕНКО
Дослідження процесу гібридного плазмово-дугового зварювання плавким електродом
Мета дослідження
Відповідно до цієї моделі теплове джерело представляли
у вигляді подвійного еліпсоїда. Розрахунок розглянутих термічних процесів зварювання проводився за допомогою кінцево-елементного моделювання.
В якості основного допущення приймалося, що необмежена пластина алюмінієвого сплаву товщиною δ (наприклад, δ = 10 мм) проварюється наплавочним швом. При цьому обсяг металу, що привноситься плавким електродом, враховувався як обсяг металу пластини, що проварюють, переплавленого дугою цього електрода.
Для підвищення точності розрахунків в зоні дії теплового джерела використовувалася сітка з меншим кроком, а в інших зонах – з порівняно великим.
Рис. 1. Схема моделі розподіленого об'ємного джерела нагріву,
що має форму двійного еліпсоїда
Застосований в ході розрахунків метод кінцевих елементів заснований на припущенні, що тіло можна уявити у вигляді набору елементів, з'єднаних один з одним тільки в вузлах. Взаємозв'язок вузлових змін температури в часі задається за допомогою температурної матриці елемента.
Рис. 2 Блок-схема лабораторного комплексу Plasma-MIG зварювання
Лабораторна модель технологічного комплексу
Рис.3. Зовнішній вигляд лабораторного комплексу Plasma-MIG зварювання
Рис. 4. 3D-модель (а) і зовнішній вигляд (б) інтегрованого плазмотрона
3D-модель і зовнішній вигляд інтегрованого плазмотрона
Спочатку провели серію експериментів для верифікації результатів розрахунків.
Було встановлено, що точність розрахункового визначення загальної висоти шва лежить в межах 5…10 %, що є задовільним результатом для технологічних розрахунків.
Рис. 5. Поперечний переріз наплавочного шва, виконаного на пластині сплаву 1561 (δ = 8 мм) зі швидкістю 16,7 мм/с:
IMIG = 200 А,
UMIG = 20 В,
IPL = 176 А,
UPL = 30 В
Рис. 6. Зовнішній вигляд (а) і поперечний перетин (б) стикового з'єднання сплаву 5083 (δ = 8 мм), виконаного Plasma - MIG зварюванням зі швидкістю 6,67 мм/с: IMIG = 142 А, UMIG = 20 В, IPL = 182 А, UPL = 30 В, ЕΣ ≈ 1230 Дж/мм
Зовнішній вигляд і поперечний перетин стикового з'єднання сплаву 5083
Рис. 7. Поперечні перерізи стикових з'єднань сплаву 1561 (δ = 5 мм): а – MIG зварювання V = 10 мм/с, I= 253 А, UMIG = 26 В, Е MIG ≈ 660 Дж/мм; б – Plasma-MIG зварювання елементів може певною мірою бути пов'язано із�V = 10 мм/с, IMIG = 165 А, UMIG = 17,4 В, IPL = 100 А, UPL = 24,6 В,
ЕΣ ≈ 530 Дж/мм; в – Plasma-MIG зварювання V = 16,7 мм/с,
IMIG = 154 А, UMIG = 18,2 В, IPL = 178 А, UPL = 29,2 В, ЕΣ ≈ 480 Дж/мм
Рис. 8. Послідовне високошвидкісне відеозображення перенесення краплі металу під час Plasma-MIG зварювання при швидкості 7,4 м/хв. подачі дроту діаметром 1,6 мм (IMIG = 165 А, IPL = 100 А, час переносу краплі – близько 20 мс)
ВИСНОВКИ
Використані джерела