Eng
Ukr
Rus
Триває друк
2020 №01 (08) DOI of Article
10.37434/as2020.01.01
2020 №01 (02)

Автоматичне зварювання 2020 #01
Журнал «Автоматичне зварювання», № 1, 2020, с.3-14

Процеси зварювання неплавким електродом з модуляцією зварювального струму (Огляд). Частина III. Моделювання процесів TIG зварювання модульованим струмом

У. Боі1, І.В. Крівцун2
1Гуандунський інститут зварювання (Китайсько-український інститут зварювання ім. Є.О. Патона). 510650, м. Гуанчжоу, Тіаньхе, вул. Чансін, 363. E-mail: wuby@gwi.gd.cn
2ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua

Виконано огляд робіт, присвячених процесам зварювання неплавким електродом у інертному газі з модуляцією зварювального струму. Третя частина огляду присвячена аналізу робіт, що стосуються теоретичного дослідження та математичного моделювання процесів тепло-, масо- і електропереносу в дуговій плазмі та зварюваному металі при TIG зварюванні модульованим струмом. Описано різні підходи до теоретичного дослідження зазначених процесів, а також відповідні математичні моделі, з урахуванням умов зварювання неплавким електродом з низькочастотною (до 10 Гц) та високочастотною (вище 10 кГц) імпульсною модуляцією зварювального струму. Наведено результати чисельного аналізу розподілених та інтегральних характеристик аргонової дуги з тугоплавким катодом при імпульсній зміні струму, виконаного на основі моделей нестаціонарної дуги з розподіленими та зосередженими параметрами. Проаналізовано результати комп'ютерного моделювання теплових, гідродинамічних та електромагнітних процесів у зварюваному металі (в тому числі при самоузгодженому врахуванні процесів, що протікають в дуговій плазмі) для випадку точкового TIG зварювання з низькочастотною імпульсною модуляцією струму. Представлено аналітичні залежності, що описують вплив форми та параметрів імпульсів зварювального струму на характеристики динамічної дії дуги з тугоплавким катодом на метал зварювальної ванни. Бібліогр. 21, табл. 4, рис. 19.
Ключові слова: дуга з тугоплавким катодом, TIG зварювання, дугова плазма, зварюваний метал, проплавлення, модуляція зварювального струму, імпульс, частота, коефіцієнт заповнення, амплітуда, математичне моделювання

Надійшла до редакції 21.12.2019

Список літератури

1. Бои У., Кривцун И.В. (2019) Процессы сварки неплавящимся электродом с модуляцией сварочного тока (Обзор). Часть I. Особенности горения нестационарных дуг с тугоплавким катодом. Автоматическая сварка, 11, 29–39.
2. Бои У., Кривцун И.В. (2019) Процессы сварки неплавящимся электродом с модуляцией сварочного тока (Обзор). Часть II. Эффекты дугового воздействия на свариваемый металл. Там же, 12, 12–24.
3. Yamaoto, T., Shimada, W., Gotoh, T. (1976) Characteristics of high frequency pulsed DC TIG welding process. Doc. IIW 212-628-76, 11–23.
4. Cook G.E., Eassa H. E.-D. E. H. (1985) The effect of high-frequency pulsing of a welding arc. IEEE Transactions on Industrial Application, 1A-21, 5, 1294–1299.
5. Сидорец В.Н., Кривцун И.В., Демченко В.Ф. и др. (2016) Расчетное и экспериментальное исследование статических и динамических вольт-амперных характеристик аргоновой дуги с тугоплавким катодом. Автоматическая сварка, 2, 7–13.
6. Kim, W.H., Na, S.J. (1998) Heat and fluid flow in pulsed current GTA weld pool. Int. J. of Heat and Mass Transfer., 41(21), 3213–3227.
7. Lee S.Y., Na S.J. (1996) A numerical analysis of a stationary gas tungsten welding arc considering various electrode angle. Weld. J., Res. Suppl., 269–279.
8. Kim W.H., Fan H.G., Na S.J. (1997) A mathematical model of gas tungsten arc welding considering the cathode and the free surface. Metall. Trans., 28B, 679–686.
9. Wu, C.S., Zheng, W., Wu, L. (1999) Modelling the transient behaviour of pulsed current tungsten-inert-gas weld pools. Modelling and Simul. Mater. Sci. Eng., 7(1), 15–23.
10. Wu C.S. (2008) Welding heat process and pool geometry. Beijing, China Machine Press, pp. 102–104.
11. Traidia A., Roger F., Guyot E. (2010) Optimal parameters for pulsed gas tungsten arc welding in partially and fully penetrated weld pools. Int. J. of Thermal Sciences, 49, 1197–1208.
12. Traidia A., Roger F. (2011) Numerical and experimental study of arc and weld pool behaviour for pulsed current GTA welding. Int. J. of Heat and Mass Transfer, 54, 2163–2179.
13. Yang M., Qi B., Cong B. et al. (2013) Study on electromagnetic force in arc plasma with UHFP-GTAW of Ti–6Al–4V. IEEE Transactions on Plasma Science, 41, (9), 2561–2568.
14. Кривцун И.В., Крикент И.В., Демченко В.Ф. (2013) Моделирование динамических характеристик импульсной дуги с тугоплавким катодом. Автоматическая сварка, 7, 14–25.
15. Крикент И.В., Кривцун И.В., Демченко В.Ф. (2012) Моделирование процессов тепло-, массо- и электропереноса в столбе и анодной области дуги с тугоплавким катодом. Там же, 3, 7–11.
16. Yang M., Yang Z., Cong B. et al. (2014) A study on the surface depression of the molten pool with pulsed welding. Welding J., Res. Suppl., 93, (8), 312–319.
17. Yang, M., Yang, Z., Qi, B. (2015) The effect of pulsed frequency on the plasma jet force with ultra high frequency pulsed arc welding. IIW, 8, 875–882.
18. Сидорец В.Н., Пентегов И.В. (2013) Детерминированный хаос в нелинейных цепях с электрической дугой. Киев, Международная Aссоциация «Сварка».
19. Соколов О.И., Гладков Э.А. (1977) Динамические характеристики свободной и сжатой сварочных дуг постоянного тока с неплавящимся электродом. Сварочное производство, 4, 3–5.
20. Трофимов Н.М., Синицкий Р.В. (1967) Динамические характеристики импульсной дуги при сварке в аргоне. Там же, 8, 18–19.
21. Демченко В.Ф., Бои У., Кривцун И.В. и др. (2017) Действующие значения электродинамических характеристик процесса сварки неплавящимся электродом с импульсной модуляцией тока дуги. Автоматическая сварка, 8, 3–14.

>