Спосіб вимірювання кількості теплоти при плазмовому зварюванні

Спосіб вимірювання кількості теплоти при плазмовому зварюванні, який полягає в тому, що дугу запалюють між неплавким електродом плазмотрона і зразком, а дріт подають аксіально в дугу, який відрізняється тим, що подачу дроту виконують зі швидкістю, яка забезпечує плавлення на видимому зовні плазмотрона вильоті дроту і визначають кількість тепла, що попадає в дріт: 2 3 термопари в плавкий електрод порушує його розміри і властивості, що також може бути джерелом помилок. Відомий також спосіб визначення теплоти нагрівання плавкого електроду [2], в якому рекомендується запалювання плазмової дуги проводити між електродом плазмотрона і мідною водоохолоджуваною оправкою, яка має керамічну втулку. Дріт протягується через плазмотрон і керамічну втулку по осі плазмової дуги. За керамічною втулкою відбувається вимірювання дроту, що нагрівається плазмовою дугою за допомогою термопари, по спаю якої ковзає дріт. Проте і цьому способу властиві недоліки. Точність визначення теплоти нагрівання електрода плазмового дугою не велика, в зв’язку з тим, що теплота не встигає розподілитися по перетину дроту в результаті чого поверхня дроту є більше нагрітою, ніж серцевина. До того ж результати замірів температури являються підвищеними, в зв'язку з тим що в місці контакту при терті термопари об дріт виділяється теплота. Одним із чинників підвищених показників температури також те, що дріт проходить всю довжину плазмової дуги, чого в реальних умовах зварювання не буває. Це приводить до шунтування дуги дротом, що значно збільшує нагрівання дроту, в зв'язку з перебігом по цій частині дроту плазмової дуги, за рахунок виділення енергії в активних плямах, що утворюються на поверхні дроту при шунтуванні дуги. Даний спосіб не дозволяє провести визначення теплоти нагрівання плавкого електрода в середовищі плазмотрона на зовні. Спосіб трудомісткий в зв'язку з тим, що керамічна втулка швидко руйнується плазмовою дугою і потребує заміни. Для цього необхідно припинити виміри, а при запуску після заміни втулки необхідно з початку встановлювати режим горіння плазмової дуги. В основу корисної моделі постановлено задачу підвищення точності визначення теплоти нагрівання електрода плазмовою дугою при плазмовому зварюванні, зниження трудомісткості при виконанні вимірів, розширення можливостей нагрівання плавкого електрода плазмовою дугою при різних режимах горіння дуги на різних ділянках дуги. Поставлена задача досягається тим, що спосіб визначення теплоти нагрівання плавкого електрода плазмовою дугою при плазмовому зварюванні плазмотронами з аксіальною подачею плавкого електрода, при якому запалюють дугу між неплавким електродом плазмотрона і зразком, а дріт подається з швидкістю, що забезпечує його плавлення на видимій ділянці дуги. При цьому вимірюють довжину lb1 видимого зовні плазмотрона вильоту дроту і визначають кількість теплоти, що попадає в дріт по формулі: pd2 Q1 = g VDH , 4 де Q1 - кількість теплоти, що витрачується на розплавлення дроту; γ - густина матеріалу дроту; d - діаметр дроту; V - швидкість подачі дроту; 45631 4 DΗ - питоме підвищення тепловмісту дроту при його нагріванні від початкової температури до температури плавлення з урахуванням теплоти плавлення. В подальшому швидкість подачі дроту змінюють на величину DV: вимірюють нове значення видимого вильоту lb2 і виконують визначення кількості теплоти Q2. Після цього находять питомий тепловий потік q в дріт на ділянці видного вильоту: Q - Q2 q= 1 . lb - lb 1 2 Після цього визначають тепловий потік QB в дріт на ділянці видимого вильоту: QB = qlB. За відомим значенням QB визначають тепловий потік QПЛ в дріт в середині плазмотрона: QПЛ = Q1-QB. Тепловий потік QКС в дріт на ділянці каналу сопла плазмотрона визначають за формулою: QКС = lКСq, де ІКС - довжина каналу плазмоутворюючого сопла плазмотрона. За відомим QKC визначають тепловий потік QНЕС в дріт на ділянці неплавкий електрод-сопло: QНЕС = QПЛ. - QКС. Після цього швидкість подачі плавкого електрода збільшують доки питомий тепловий потік q перестане залишатись постійною величиною і почне збільшуватись. Величину видимого вильоту дроту при цьому приймають за критичну, за якої починається шунтування плазмової дуги. Теплота, що попадає в дріт за рахунок шунтування QШ, визначають за формулою: QШ = Q1 - QПЛ - QB де QB розраховується за умов: q = const. Спосіб, що заявляється більш точно відповідає реальним умовам плазмового зварювання, ніж найближчий аналог. При цьому використовується той же матеріал зразка, що і при реальному зварюванні. Він дозволяє вести заміри за тою швидкістю зварювання, що притаманна реальному зварюванню, в той час, як для відомого способу швидкість руху дуги дорівнює нулю. Спосіб, що заявляється, дозволяє також враховувати реальний видимий вильот дроту, а не повне перекриття дротом дугового проміжку, що дозволяє запобігти шунтування дуги. Спосіб, що заявляється, дозволяє враховувати вплив парів електродного металу на плазмову дугу і нагрівання електродного дроту. Трудомісткість проведення замірів суттєво менше, в зв'язку з тим, що немає необхідності заміняти втулки. Режим зварювання може бути змінений в процесі замірів і можуть бути одержані дані для зміненого режиму, що збільшує швидкість визначення теплоти нагрівання дроту. На Фіг. показана схема нагрівання дроту за способом визначення, що заявляється. Конкретний приклад визначення теплоти нагрівання електроду плазмовою дугою при плазмовому зварюванні з аксіальною подачею плавкого електрода визначається такими вихідними даними: 5 45631 6 Струм плазмової дуги Напруга плазмової дуги Швидкість зварювання Діаметр сопла плазмотрона Довжина каналу сопла Відстань неплавкого клкетроду до сопла Витрати аргону плазмоутворюючого захисного Полярність плазмової дуги Використовувався дріт марки ЗВ-06Х19Н10Т діаметром 1,2мм, для якої: густина γ = 7,81г/см3. Підвищення тепловмісту при нагріванні від 20°С до температури плавлення з урахуванням теплоти плавлення: DН = 1,175кДж/г. Подача дроту виконувалась з швидкістю 68м/год. Підвищена швидкість подачі дроту складала 81м/год. Як встановлено кількість теплоти, що вводиться в дріт при плазмовому зварюванні з аксіальною подачею плавкого електрода, не Комп’ютерна верстка Л. Купенко - 100А, - 48 В, - 42м/год, 9мм, - 7мм, - 4мм, - 5л/хв., -12л/хв., - зворотна. залежить від швидкості подачі, і дорівнює ОПЛ = 385,9 - 385,6 кДж/год. QПЛ визначена по способу, що прийнятий як найближчий аналог складає 405,2 - 366,7 кДж/год. Джерела інформації 1. Ерохин А.А. Основы сварки плавлением. Μ.: Машиностроение, 1973. - 102с. 2. Акулов А.И. Нагрев электродного метала при плазменно-дуговой сварке плавящимся електродом в аргоне // Автоматическая сварка. 1983. - №2. - С.8-10. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601