Раздел 2
Выбор направления и методов исследований
Эффективность применения защитных покрытий и возможности сварки по ним зависят
от общей стабильности процесса, определяемой постоянством формирования шва,
характером переноса и потерями электродного металла [66,67]. В этой связи
разработка состава покрытия должна основываться на компромиссе между созданием
условий, минимизирующих интенсивность налипания трудноотделимых брызг и влияние
на сварочно-технологические показатели [68] при соблюдении условия, что
эксплуатационные характеристики покрытия аддитивно складываются из свойств его
составляющих [69]. При составлении оптимальной рецептуры защитных покрытий
необходимо учитывать следующие их свойства [68]. Общие – характеризующие
покрытия в целом как дисперсную систему и ее отдельные составляющие
(седиментационная устойчивость, химический состав наполнителя, плотность и
вязкость покрытия); технологические – определяющие пригодность покрытий для
нанесения на защищаемую поверхность (основной металл, технологическая оснастка)
и придание этой поверхности требуемых свойств (кроющая способность,
продолжительность высыхания, способ сушки, адгезия к основному металлу,
прочность на истирание, прочность сцепления с металлической поверхностью);
эксплуатационные – свойства покрытий, проявляющиеся при выполнении сварочных
работ и оказывающие непосредственное влияние на сварочно-технологические
характеристики (термическая стойкость, теплопроводность, смачиваемость,
газотворность, прочность сцепления с поверхностью при высоких температурах,
дефекты металла шва, механические свойства и состав металла шва, эффективность
защиты).
Ниже изложены методики исследований, применявшиеся для решения задач,
поставленных в работе. При этом собственно экспериментальные исследования с
целью повышения точности и расширения объема предоставляемой информации были
проведены в лабораторных, а с целью максимального приближения к физическим
объектам – в промышленных условиях ОАО «Мариупольский металлургический комбинат
им. Ильича», ОАО «Дружковский машиностроительный завод», ОАО «Завод
«Днепропресс», опытного завода Украинского научно-исследовательского института
металлургического машиностроения.
Влияние защитного покрытия на интенсивность разбрызгивания электродного металла
определяли по методике [70]. Экспериментальные защитные покрытия (различного
состава и толщины) наносили на поверхность предварительно очищенной
металлической пластины в виде поперечных полос шириной L1=45-50мм и с таким же
расстоянием между двумя соседними полосами L2 (рис.2.1). При нанесении защитных
композиций полосами с расстояниями между ними дуга последовательно проходит по
всем полосам и можно определить, на какой из полос процесс был наиболее
стабильным.
Рис.2.1. Схема проведения испытаний: 1…5 – точки начала отсчета
Указанное расстояние между полосами позволяет повысить точность определения,
обеспечивает чистоту эксперимента при прохождении дугой каждой из полос. Сварку
производили в направлении, перпендикулярном оси полос. На тележке сварочного
автомата установлен путевой датчик, в качестве которого использовался
магнитоуправляемый контакт КМ1. Датчик срабатывает при подходе к постоянным
магнитам, установленным в точках начала измерений 1...n (см. рис.2.1). В
условиях деионезирующего действия экспериментальных составов покрытия может
существенно снизиться область устойчивых режимов и стабильность процесса. Эти
внешние возмущения, воздействуя на процесс, приводят к получению
некачественного наплавленного металла. Длительность некачественного участка шва
(валика) определяется временем установления устойчивого процесса. Поэтому время
срабатывания датчика КМ1 (для включения измерительной системы) запланировано
через 1,5-2с после начала сварки. Измерения выполняется в течение заданного
времени с последующим переходом в режим ожидания. При перемещении дуги на
следующий участок система вновь включается на это же время. На сварочной
горелке, входящей в комплект установки АДГ-515, устанавливались изолированные
от нее медные измерительные индикаторы. Индикаторы располагались симметрично с
двух сторон горелки и посредством защищенного фторопластом кабеля марки МГТФ
через клемные разъемы подключались ко входу измерительной системы.
Использование такой компоновки индикаторов позволяло, кроме суммарного
показателя, анализировать влияние исследуемого состава защитного покрытия,
нанесенного по обе стороны разделки кромок. Это важно при сварке в реальных
условиях, например, при сварке таврового шва в угол, при несимметричной
разделке кромок. Поскольку более 80% брызг вылетают из дугового промежутка под
углом 35-55°, индикаторы закреплялись под углом 45° к горелке. На индикаторы
И1, И2 подавалось напряжение питания Uп порядка 100В (рис.2.2). Этот источник
подключен минусом к земле измерительной системы и плюсом к металлическому
образцу. Поэтому брызги электродного металла несут заряд, который определяется
их размерами и приложенным напряжением. Касаясь индикаторов И1, И2
измерительной системы брызги передают им свой заряд. Заряд с индикаторов
снимается при помощи гасящих сопротивлений R1, R2, шунтирующих индикаторы на
землю измерительной системы. Подключенный к индикаторам двухлучевой осциллограф
позволял определить параметры импульсного напряжения, возникающего на
индикаторах (рис.2.3). Установлено, что сигналы от брызг имеют амплитуду от 10
до 100 мВ и длительность от 0.05 до 5 мс.
Анализ влияния защитного покрытия на стабильность процесса сварки выполнялся с
использованием схемы отсчета количества брызг (ри
- Київ+380960830922