Визначення меж енергетичної стабільності тліючого розряду в умовах зварювального нагріву

Abstract

Актуальність теми дослідження. Для отримання зварних з’єднань із високолегованих сталей, тугоплавких та активних металів, твердих та надтвердих сплавів ефективно застосовують способи зварювання тиском, зокрема, дифузійне зварювання, яке має суттєві переваги поряд з іншими видами зварювання та дозволяє отримувати зварні конструкції складної форми з мінімальними деформаціями. Постановка проблеми. Серед джерел енергії, що застосовують для дифузійного зварювання, найбільш перспективним є нагрів тліючим розрядом, що горить у середовищі інертних або активних газів при їх тиску нижче за атмосферний і який забезпечує можливість регулювати в широких межах інтенсивність і локальність нагріву. Однак суттєвим недоліком тліючого розряду є його недостатня стабільність і здатність переходити в дугову форму, що може призводити до оплавлення і руйнування деталей. Аналіз останніх досліджень і публікацій. Широка номенклатура зварних виробів визначає необхідність регулювання енергетичних характеристик розряду в значних межах. У цих умовах проблема керованості тліючого розряду стає безпосередньо пов’язаною із проблемою забезпечення його стабільності. Питанню підвищення стійкості тліючого розряду присвячена значна кількість досліджень, однак у своїй більшості вони відносяться до процесів хіміко-термічної або лазерної обробки матеріалів і не відповідають режимам горіння тліючого розряду, що застосовуються в умовах зварювання. Виділення недосліджених частин загальної проблеми. До теперішнього часу, всі спроби забезпечити стабільне існування потужнострумового тліючого розряду в межах обраної форми в різних технологічних процесах не є вельми ефективними, оскільки не беруть до уваги мультифакторність проблеми, головним чином зосереджуючись лише на енергетичних аспектах. Постановка завдання. Метою роботи є вдосконалення методів керування і стабілізації потужнострумового тліючого розряду в процесах дифузійного зварювання. Виклад основного матеріалу. Для забезпечення стабільності тліючого розряду в роботі запропоновано використовувати певний критерій, який поєднує параметри режиму горіння розряду з умовами переходу його в електричну дугу. Таким критерієм у роботі обрано співвідношення середньої напруги на розрядному проміжку, що визначається частотою виникнення дугових пробоїв, до напруги горіння стабільного тліючого розряду. За відсутності дугових пробоїв значення критерію наближається до максимального К = 1, зі збільшенням частоти імпульсів дуги величина К поступово знижується. Оскільки стійкість тліючого розряду суттєво залежить від основних параметрів режиму, у роботі визначено інтегральний показник, який поєднаний із критерієм стійкості. У ролі такого показника застосовано добуток струму розряду та тиску газу. Встановлено аналітичну залежність критерію стійкості від обраного показника. Розроблено схему автоматичного пристрою переривання процесу нагрівання за умови, якщо фактичне значення коефіцієнта стійкості опуститься нижче його заданого значення. Висновки відповідно до статті. Оптимальне регулювання тліючого розряду в процесах дифузійного зварювання за умов забезпечення його стабільності може ефективно здійснюватися на основі критерію стійкості, що визначається як співвідношення середнього значення напруги на розрядному проміжку до напруги горіння стабільного тліючого розряду, і величина якого при оптимальному процесі становить 0,5…1.