ЕНЕРГО-І МАТЕРІАЛОЗБЕРІГАЮЧИЙ ПРОЦЕС ОДНОСТОРОННЬОГО ВИСОКОШВИДКІСНОГО ЗВАРЮВАННЯ

Анотація

Енерго- і матеріалозберігаючий процес одностороннього високошвидкісного зварювання  обмежено витіканням рідкого металу з ванни та утворенням підрізів, що призводить до зниження ударної в’язкості зварних з’єднань. Тому, розробка одностороннього високошвидкісного зварювання, що забезпечує підвищення ударної в’язкості зварних з’єднань,   є важливою науково-технічною проблемою. Ефектвним способом  підвищення ударної в’язкості зварних з’єднань є зростання швидкості зварювання та кристалізації, що обмежено утворенням підрізів, природа яких повністю не встановлена.

На основі дослідження магнітного поля зварювального струму при односторонньому зварюванні встановлено, що з підвищенням швидкості зварювання індукція попереду дуги не задежить від швидкості, позаду дуги зменшується, а в зоні сплавлення, де утворюються підрізи, збільшується. Встановлено, що індукція магнітного поля в зоні сплавлення,  при зварюванні  зростає,  внаслідок зменшення кількості теплоти в бокових кромках, зниження електричного опору і збільшення струму, що тече  кромками ванни. Індукція  визначає  магнітний тиск на метал в зоні сплавлення. При збільшенні швидкості зварювання, зростає спрямований вниз  магнітний тиск, під дією якого рідкий метал стікає з кромок ванни, що призводить до утворення підрізів.

Розроблена електромагнітна теорія утворення підрізів, згідно якої при підвищенні швидкості зварювання посилюється охолодження активних плям, концентрується дуга і  зменшується тепловкладення в бокові кромки ванни, електричний опір яких знижується. В результаті зростає величина струму, що тече  боковими кромками ванни, індукція магнітного поля і в квадратичній залежності магнітний тиск,  під дією якого рідкий метал стікає з кромок ванни, что призводить до утворення підрізів.Електромагнітна теорія утворення підрізів підтверджується тим, що при зварюванні тонкого металу підрізи не утворюються, при збільшенні товщини зварювального металу схильність до утворення підрізів зростає, що є результатом  зростання феромагнітної маси, індукції магнітного поля зварювального струму  і магнітного тиску, максимальне значення якого розташовується на поверхні, де утворюються підрізи.              

Розроблено енерго- і матеріалозберігаючий процес одностороннього високошвидкісного зварювання складовим електродом, що складається з дроту і  U-подібної стрічки, прямолінійні ділянки якої розташовуються попереду дроту, по напрямку зварювання. Дуга, що горить на прямолінійних ділянках стрічки, збільшує тепловкладення в бокові кромки ванни. В результаті, електричний опір зростає, зменшується струм, що тече боковими кромками, і спрямований вниз магнітний тиск, що запобігає утворенню підрізів та забезпечує підвищення ударної в’язкості зварних з’єднань в 2–2,5 рази.