Совершенствование способа плазменной наплавки с боковой подачей присадочной проволоки
Усовершенствован способ плазменной наплавки с боковой подачей проволок сплошного сечения и порошковых проволок. Отличительной особенностью способа является попеременно чередующийся импульсный характер горения дуг прямой полярности неплавящийся электрод плазмотрона – изделие и неплавящийся электрод п...
Saved in:
| Published in: | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Date: | 2012 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2012
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101091 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Совершенствование способа плазменной наплавки с боковой подачей присадочной проволоки / К.П. Шаповалов, Н.А. Макаренко, Л.А. Грановская // Автоматическая сварка. — 2012. — № 2 (706). — С. 57-59. — Бібліогр.: 4 — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860149801101819904 |
|---|---|
| author | Шаповалов, К.П. Макаренко, Н.А. Грановская, Л.А. |
| author_facet | Шаповалов, К.П. Макаренко, Н.А. Грановская, Л.А. |
| citation_txt | Совершенствование способа плазменной наплавки с боковой подачей присадочной проволоки / К.П. Шаповалов, Н.А. Макаренко, Л.А. Грановская // Автоматическая сварка. — 2012. — № 2 (706). — С. 57-59. — Бібліогр.: 4 — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Автоматическая сварка |
| description | Усовершенствован способ плазменной наплавки с боковой подачей проволок сплошного сечения и порошковых проволок. Отличительной особенностью способа является попеременно чередующийся импульсный характер горения дуг прямой полярности неплавящийся электрод плазмотрона – изделие и неплавящийся электрод плазмотрона – проволока, что увеличивает производительность наплавки и уменьшает глубину проплавления основного металла.
A method of plasma surfacing with side feeding of solid and flux-cored wires was improved. A feature of this method is an alternating pulsed nature of arcing of straight polarity arcs between «plasmatron nonconsumable electrode – item» and «plasmatron nonconsumable electrode – wire» that increases surfacing efficiency and decreases base metal penetration depth.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:51:28Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 621.791.042.4
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБА ПЛАЗМЕННОЙ
НАПЛАВКИ С БОКОВОЙ ПОДАЧЕЙ
ПРИСАДОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ
К. П. ШАПОВАЛОВ, инж. (ПАО «НКМЗ», г. Краматорск),
Н. А. МАКАРЕНКО, д-р техн. наук (Донбас. гос. машиностроит. акад., г. Краматорск),
Л. А. ГРАНОВСКАЯ, инж. (ОАО «СИС-Сода», г. Славянск)
Усовершенствован способ плазменной наплавки с боковой подачей проволок сплошного сечения и порошковых
проволок. Отличительной особенностью способа является попеременно чередующийся импульсный характер горения
дуг прямой полярности неплавящийся электрод плазмотрона – изделие и неплавящийся электрод плазмотрона –
проволока, что увеличивает производительность наплавки и уменьшает глубину проплавления основного металла.
К л ю ч е в ы е с л о в а : плазменная наплавка, присадочная
проволока, магнитное дутье, плазменная дуга прямой поляр-
ности, попеременно чередующийся режим горения, повыше-
ние производительности наплавки, проплавление основного
металла
Для промышленного применения разработаны
несколько способов плазменной наплавки с бо-
ковой подачей присадочной проволоки [1–3]:
наплавка плазменной струей с токоведущей
присадочной проволокой при электрически нейт-
ральном изделии (рис. 1, а);
наплавка плазменной дугой с нейтральной
присадочной проволокой (рис. 1, б);
наплавка двойной дугой, при которой плаз-
мотрон, проволока и изделие находятся под нап-
ряжением (рис. 1, в).
Анализ показывает, что каждый из способов
имеет свои преимущества и недостатки. При нап-
лавке с электрически нейтральным изделием плаз-
менная дуга горит между присадочной проволо-
кой и неплавящимся электродом плазмотрона. В
этом случае производительность наплавки возрас-
тает, однако из-за малого тепловложения в основ-
ной металл существует вероятность появления
несплавлений. Основными недостатками второго
способа плазменной наплавки с электрически
нейтральной присадочной проволокой является
малая производительность процесса. Наибольшее
распространение получил третий способ, предус-
матривающий горение двух дуг: одной между
неплавящимся электродом плазмотрона и издели-
ем, второй — между неплавящимся электродом
плазмотрона и присадочной проволокой. При
этом при изменении тока двух дуг можно осу-
ществлять регулировку тепловложения как в про-
волоку, так и в изделие.
Однако при одновременном горении двух дуг
и их электромагнитном взаимодействии наблю-
дается явление магнитного дутья, вследствие чего
необходимо ограничивать ток дуги неплавящий-
ся электрод плазмотрона — присадочная прово-
лока. Ее максимальное значение можно выбрать
из соотношения [4]:
© К. П. Шаповалов, Н. А. Макаренко, Л. А. Грановская, 2012
Рис. 1. Схемы плазменной наплавки с боковой подачей присадочной проволоки плазменной струей с токоведущей присадоч-
ной проволокой (а), плазменной дугой с нейтральной присадочной проволокой (б) и двойной дугой (в) [3]: 1, 2 —
соответственно защитное и плазмообразующее сопло; 3, 4 — соответственно защитный и плазмообразующий газ; 5 —
электрод; 6, 7 — соответственно источник питания косвенной дуги и дуги прямого действия; 8 — проволока; 9 — изделие
2/2012 57
Iпр(А) = 0,266I + 90.
При этом невозможно получить производите-
льность наплавки более 10 кг/ч [4], а также умень-
шить глубину проплавления основного металла,
что приводит к увеличению затрат на наплавку.
Таким образом, известные способы плазмен-
ной наплавки с боковой подачей присадочной
проволоки имеют те или иные недостатки и задача
повышения технико-экономических показателей
этого процесса остается актуальной.
Цель данной работы заключалась в повышении
эффективности процесса плазменной наплавки с
присадочной проволокой путем увеличения теп-
ловложения в присадочную проволоку при конт-
ролируемом тепловложении в основной металл.
Для достижения поставленной цели требова-
лось свести к минимуму эффект магнитного
дутья, возникающий при взаимодействии двух
дуг. Для решения этой задачи был разработан
способ плазменной наплавки с попеременно че-
редующимся горением дуги прямой полярности.
Способ предусматривает в каждый из моментов
времени горение только одной дуги: неплавящий-
ся электрод плазмотрона – изделие или неплавя-
щийся электрод плазмотрона – присадочная про-
волока (рис. 2), что позволяет исключить взаим-
ное электромагнитное влияние дуг.
Регулируя длительность импульсов тока и их
значение, можно легко изменять количество теп-
лоты, которая вкладывается в присадочную про-
волоку и изделие, добиваясь при этом необходи-
мой производительности наплавки и уменьшения
глубины проплавления основного металла. Уме-
ньшение глубины проплавления основного метал-
ла в ряде случаев позволяет заменить многослой-
ную наплавку однослойной, что существенно вли-
яет на себестоимость наплавляемых деталей.
Для реализации разработанной технологии бы-
ла создана установка ТОР-350 для плазменной
наплавки плоских деталей. Принципиальная схе-
ма источника питания установки приведена на
рис. 3. Источник питания функционирует следу-
ющим образом. Дежурная дуга зажигается воз-
будителем дуги, импульсный трансформатор Т2
которого включен последовательно в цепь непла-
вящегося электрода плазмотрона. При этом кон-
тактор K2 замкнут, ток дежурной дуги ограничен
резистором R3 и составляет около 60 А. При ка-
сании присадочной проволоки изделия возбужда-
ется основная дуга, при этом контактор K2 раз-
мыкается и ток дежурной дуги дополнительно
ограничивается резистором R4 до 20...25 А. Схема
управления (СУ) поочередно включает группы ти-
ристоров VS1–VS3 либо VS4–VS6, подающих пи-
тание на присадочную проволоку или изделие.
Следует отметить, что тиристоры работают в клю-
чевом режиме, а регулировка тока в каждой из
дуг осуществляется балластными реостатами.
Внешний вид источника питания установки по-
казан на рис. 4.
При включенных тиристорах VS1–VS3 и вык-
люченных тиристорах VS4–VS6 установка рабо-
тает в режиме с электрически нейтральным изде-
лием, в случае постоянного включения тиристо-
ров VS4–VS6 при выключенных VS1–VS3 — в ре-
жиме с электрически нейтральной присадочной
проволокой. При постоянно включенных тирис-
торах VS1–VS3 и VS4–VS6 установка работает в
обычном режиме плазменной наплавки с токове-
дущей присадочной проволокой. Источник пита-
ния включает автономную систему охлаждения
плазмотрона.
Рис. 2. Диаграмма работы установки ТОР-350: а — ток дуги
неплавящийся электрод плазмотрона – изделие; б — ток ду-
ги неплавящийся электрод плазмотрона – присадочная про-
волока
Рис. 3. Упрощенная принципиальная схема источника пита-
ния установки ТОР-350: Т1 — силовой трансформатор; Т2
— трансформатор возбудителя дуги; VD1–VD3 — диоды; К1,
К2 — контакторы; R1, R2 — балластные реостаты; R3, R4 —
резисторы
58 2/2012
Предварительные исследования показали, что,
применяя плазменную наплавку с попеременно
чередующимся горением дуг, можно повысить
производительность до 16 кг/ч, при этом глубина
проплавления основного металла составляет не
более 2 мм.
Установка применяется в производственных
условиях для наплавки пластин высокохромистым
сплавом на основе железа, стойким к абразивно-
му изнашиванию. Наплавка пластин из стали 20
толщиной 40 мм ведется с предварительным по-
догревом до 600 оС в печи, после наплавки они
выдерживаются в печи при той же температуре
в течение 20 мин, после чего охлаждаются вмес-
те с печью. При этом использовали следующий
режим наплавки: ток импульса дуги неплавящий-
ся электрод плазмотрона – изделие 160 А, неплав-
ящийся электрод плазмотрона – проволока 210 А;
длительность импульса тока дуги неплавящийся
электрод плазмотрона – изделие 0,1 с; неплавя-
щийся электрод плазмотрона – проволока 0,3 с;
скорость наплавки 8,72 м/ч; расход аргона: плаз-
мообразующего 4,0, защитного 18 л/мин.
Следует отметить, что с увеличением длитель-
ности импульсов происходит ухудшение качества
формирования наплавленного валика.
Выводы
1. Показано, что плазменная наплавка двойной
дугой с боковой подачей присадочной проволоки
и с попеременно чередующимся горением им-
пульсной дуги прямой полярности увеличивает
производительность и уменьшает глубину проп-
лавления основного металла.
2. Установлено, что для обеспечения хорошего
формирования наплавленного металла длитель-
ность импульсов тока не должна превышать 0,3 с.
3. Создана установка для плазменной наплавки
присадочной проволокой с попеременно череду-
ющимся горением импульсной дуги. Установка
универсальна, так как позволяет реализовывать
и другие способы плазменной наплавки.
1. Плазменная наплавка металлов / А. Е. Вайнерман, М. Х.
Шоршоров, В. Д. Веселков, В. С. Новосадов. — Л.: Ма-
шиностроение, 1969. — 192 с.
2. Сидоров А. И. Восстановление деталей машин напыле-
нием и наплавкой. — М.: Машиностроение, 1987. —
192 с.
3. Гладкий П. В., Переплетчиков Е. Ф., Рябцев И. А. Плаз-
менная наплавка. — Киев: Екотехнологія, 2007. — 292 с.
4. Characteristics of plasma arc welding with wire addition /
T. Hiroya, M. Misuaki, I. Shaji, S. Itsuhiko // Trans. Sap.
Welding Sos. — 1978. — № 1. — P. 35–40.
A method of plasma surfacing with side feeding of solid and flux-cored wires was improved. A feature of this method
is an alternating pulsed nature of arcing of straight polarity arcs between «plasmatron nonconsumable electrode – item»
and «plasmatron nonconsumable electrode – wire» that increases surfacing efficiency and decreases base metal penetration
depth.
Поступила в редакцию 18.11.2011
Рис. 4. Источник питания установки ТОР-350 для плазменной
наплавки плоских изделий с использованием противофазно-
импульсного тока
Международная конференция
«Ti- 2012 в СНГ»
22–25 апреля 2012 г. Казань, Россия
Очередная ежегодная международная конференция «Ti-2012 в СНГ» будет проведена
в Казани с 22 по 25 апреля 2012 г.
Контакты: www.titan-association.com
2/2012 59
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-101091 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0005-111X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:51:28Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Шаповалов, К.П. Макаренко, Н.А. Грановская, Л.А. 2016-05-31T05:32:49Z 2016-05-31T05:32:49Z 2012 Совершенствование способа плазменной наплавки с боковой подачей присадочной проволоки / К.П. Шаповалов, Н.А. Макаренко, Л.А. Грановская // Автоматическая сварка. — 2012. — № 2 (706). — С. 57-59. — Бібліогр.: 4 — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101091 621.791.042.4 Усовершенствован способ плазменной наплавки с боковой подачей проволок сплошного сечения и порошковых проволок. Отличительной особенностью способа является попеременно чередующийся импульсный характер горения дуг прямой полярности неплавящийся электрод плазмотрона – изделие и неплавящийся электрод плазмотрона – проволока, что увеличивает производительность наплавки и уменьшает глубину проплавления основного металла. A method of plasma surfacing with side feeding of solid and flux-cored wires was improved. A feature of this method is an alternating pulsed nature of arcing of straight polarity arcs between «plasmatron nonconsumable electrode – item» and «plasmatron nonconsumable electrode – wire» that increases surfacing efficiency and decreases base metal penetration depth. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Производственный раздел Совершенствование способа плазменной наплавки с боковой подачей присадочной проволоки Modernization of method of plasma surfacing with side feeding of filler wire Article published earlier |
| spellingShingle | Совершенствование способа плазменной наплавки с боковой подачей присадочной проволоки Шаповалов, К.П. Макаренко, Н.А. Грановская, Л.А. Производственный раздел |
| title | Совершенствование способа плазменной наплавки с боковой подачей присадочной проволоки |
| title_alt | Modernization of method of plasma surfacing with side feeding of filler wire |
| title_full | Совершенствование способа плазменной наплавки с боковой подачей присадочной проволоки |
| title_fullStr | Совершенствование способа плазменной наплавки с боковой подачей присадочной проволоки |
| title_full_unstemmed | Совершенствование способа плазменной наплавки с боковой подачей присадочной проволоки |
| title_short | Совершенствование способа плазменной наплавки с боковой подачей присадочной проволоки |
| title_sort | совершенствование способа плазменной наплавки с боковой подачей присадочной проволоки |
| topic | Производственный раздел |
| topic_facet | Производственный раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101091 |
| work_keys_str_mv | AT šapovalovkp soveršenstvovaniesposobaplazmennoinaplavkisbokovoipodačeiprisadočnoiprovoloki AT makarenkona soveršenstvovaniesposobaplazmennoinaplavkisbokovoipodačeiprisadočnoiprovoloki AT granovskaâla soveršenstvovaniesposobaplazmennoinaplavkisbokovoipodačeiprisadočnoiprovoloki AT šapovalovkp modernizationofmethodofplasmasurfacingwithsidefeedingoffillerwire AT makarenkona modernizationofmethodofplasmasurfacingwithsidefeedingoffillerwire AT granovskaâla modernizationofmethodofplasmasurfacingwithsidefeedingoffillerwire |