| 2026 №05 (09) | 2026 №05 (02) |
Журнал «Автоматичне зварювання», № 5, 2026, с. 3-9
Оптимізація форми та параметрів імпульсів струму при TIG зварюванні з ВЧІ модуляцією струму
І.В. Крiвцун1, В.Ф. Демченкo1, Д.А. Номіровський2, O. Moкров3, Д.В. Koваленко1
1ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул Казимира Малевича, 11. Е-mail: d_v_kovalenko@ukr.net2Київський національний університет імені Тараса Шевченка. 01033, м. Київ, вул. Володимирська, 60.
3RWTH Aachen University, ISF – Welding and Joining Institute Pontstr. 49, 52062 Aachen, Germany.
Експериментальними дослідженнями встановлено, що високочастотна модуляція зварювального струму дозволяє збільшити проплавну здатність процесу зварювання з тугоплавким катодом. Цей ефект пояснюється інтенсифікацією конвективних потоків у зварювальній ванні, які збуджуються силовою дією високочастотного електромагнітного поля. У статті розглядається проблема визначення форми та параметрів імпульсів зварювального струму, які забезпечують максимальну силову дію модульованого струму на метал зварювальної ванни. У якості інтегральної міри силового впливу електромагнітного поля на розплавлений метал зварювальної ванни приймається квадрат ефективного значення зварювального струму. Різниця квадратів ефективного та середнього значень модульованого струму, яка характеризує перевищення силової дії дуги з імпульсною модуляцією струму над силовою дією дуги постійного струму, приймається як критерій оптимізації форми імпульсу струму. Розв’язується задача варіаційного числення про знаходження такої форми імпульсів струму, за якої досягається максимум зазначеної різниці. Розглядаються два способи оптимізації: при заданій амплітуді модуляції та при заданому середньому значенні модульованого струму. Математично строго показано, що в першому випадку оптимальною формою імпульсу є меандр, у другому випадку – прямокутний імпульс струму, шпаруватість і амплітуда якого визначаються величиною максимального струму зварювального генератора. Проведено оптимізацію параметрів імпульсів струму трапецеїдальної та трикутної форм, які генеруються існуючими генераторами зварювального струму. Запропонована теорія слугує орієнтиром для розробки ефективних генераторів імпульсного струму та проєктування режимів ВЧІ TIG процесу з метою збільшення глибини проплавлення та підвищення продуктивності зварювання. Бібліогр. 12, табл. 2, рис. 4.
Ключові слова: TIG зварювання, дугова плазма, зварювальна ванна, електромагнітна сила, постійний струм, імпульсний струм, форма імпульсу, шпаруватість, амплітуда, частота
Отримано 17.12.2025
Отримано у переглянутому вигляді 03.02.2026
Підписано до друку 30.09.2026
Оприлюднено 20.10.2026
Список літератури
1. Lucas, W. (1992) Shielding gases for arc welding. Pt 1. Welding and Metal Fabrication, 6, 218–225.2. Lu, S., Fujii, H., Nogi, K. (2004) Marangoni convection and weld shape variations in Ar-O2 and Ar-CO2 shielded GTA welding. Mater. Sci. Eng.: A, 380(1-2), 290–297. DOI: https://doi.org/10.1016/j.msea.2004.05.057
3. Lucas, W. (2000) Activating flux – improving the performance of the TIG process. Welding and Metal Fabrication, 68(2), 7–10. https://www.twi-global.com/technical-knowledge/published-papers/activating-flux-improving-the-performance-of-the-tig-process-february-2000
4. Yushchenko, K.A., Kovalenko, D.V., Kovalenko, I.V. (2001) Application of activators for TIG welding of steels and alloys. The Paton Welding J., 7, 37–43.
5. Jarvis, B., Ahmed, N. (2000) Development of keyhole mode gas tungsten arc welding process. Sci. and Techn. of Welding and Joining, 5(1), 1–7. DOI: https://doi.org/10.1179/136217100322910624
6. Omar, A.A., Lundin, C.D. (1979) Pulsed plasma – pulsed GTA arcs: A study of the process variables. Welding J., Res. Suppl., 4, 97–105.
7. Saedi, H.R., Unkel, W. (1988) Arc and weld pool behavior for pulsed current GTAW. Welding J., Res. Suppl., 11, 247‒255.
8. Onuki, J., Anazawa, Y., Nihei, M. et al. (2002) Development of a new high-frequency, high-peak current power source for high constricted arc formation. Jpn. J. Appl. Phys., 41(9R), 5821–5826. DOI: https://doi.org/10.1143/JJAP.41.5821
9. Qi, B.J., Yang, M.X., Cong, B.Q. et al. (2013) The effect of arc behavior on weld geometry by high-frequency pulse GTAW process with 0Cr18Ni9Ti stainless steel. Int. J. Adv. Manuf. Technol., 66, 1545–1553. DOI: https://doi.org/10.1007/s00170-012-4438-z
10. 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.
11. Krivtsun, I., Demchenko, V., Krikent, I. et al. (2024) Comparative numerical analysis of electromagnetic forces in DC and HFPC TIG welding. Applied Mathematical Modelling, 127, 366–378. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apm.2023.12.016
12. Yang, M., Yang, Z., Qi, B. (2015) The effect of pulsed frequency on the plasma jet force with ultra high frequency pulsed arc welding. Welding in the World, 8, 875–882. DOI: https://doi.org/10.1007/s40194-015-0261-0
Ця стаття у відкритому доступі за Creative Commons Attribution Non-Commercial 4.0 International (CC-BY-NC).
Рекомендоване цитування
І.В. Крiвцун, В.Ф. Демченкo, Д.А. Номіровський, O. Moкров, Д.В. Koваленко (2026) Оптимізація форми та параметрів імпульсів струму при TIG зварюванні з ВЧІ модуляцією струму. Автоматичне зварювання, 05, 3-9.Реклама в цьому номері:
