ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність роботи, визначена мета і завдання дослідження, розкрита наукова новизна і практична цінність отриманих результатів.

У першому розділі дисертації міститься аналіз літературних даних, на основі якого показано, що для пояснення процесів, які відбуваються у дуговому розряді при зварюванні, часто використовуються дані, що отримані для фізичних умов, які не характерні для процесів електродугового зварювання. Наслідком цього є протиріччя у поглядах на механізм виникнення дугового розряду та його існування при зварюванні, критеріях оцінки стабільності та механізму впливу компонентів зварювальних матеріалів на ці параметри, тощо. Особливо це відноситься до зварювальної дуги змінного струму. Існуючі методики, концепції та алгоритми визначення характеристик процесу існування дугового розряду при електродуговому зварюванні не дозволяють проводити оцінку його стабільності. Пов’язане це зі складністю і динамічністю процесів, які обумовлені постійною зміною довжини дугового проміжку, флуктуаційних процесів переміщення зварювальної ванни та, як наслідок, постійною зміною енергетичних параметрів дугового розряду. Визначено, що оцінка характеристик дугового розряду при зварюванні за окремими показниками: розривна довжина дуги (К.К. Хрєнов), піки запалювання (Є.О. Патон), швидкість зміни параметрів струму та напруги при використанні фазових діаграм траєкторії дуги змінного струму (Г.І. Лєсков, В.А. Троїцький та інші), не дозволяє зв’язати технологічні параметри дуги, тобто її еластичність з фізичними особливостями дугового розряду, які визначають процеси її запалювання та існування.

Пов’язане це з тим, що основними недоліками усіх цих існуючих критеріїв є те, що ні один із них не оцінює дуговий розряд в процесі його горіння, а тільки на етапі його виникнення, або в крайньому випадку, ще і на етапі його зникнення. Також знижує адекватність цих критеріїв те, що у якості первинних матеріалів дослідниками використовувалися отримані за допомогою електронних та шлейфних осцилографів осцилограми, які фізично не могли забезпечити достатню точність на необхідному для дослідження рівні, тим паче на них відсутня спільна нульова лінія (вісь) між струмом та напругою.

На відміну від різних форм дугового розряду, що існують у парах металів та іонізованих газів, дуговий розряд при зварюванні є процесом існування плазми, яка характеризується підвищеним струмом, а основним його параметром є можливість його постійної регенерації.

В результаті у теперішній час не існує методів дослідження зварювальної дуги змінного струму і, як наслідок, критеріїв оцінювання її стабільності.

Сформовані наукові та практичні задачі дисертаційної роботи, вирішення яких дозволить отримати нові наукові експериментальні дані про процеси, що супроводжують дуговий зварювальний розряд змінного струму, та отримати практичні критерії оцінювання стабільності існування дуги при застосуванні та створенні різних зварювальних матеріалів.

У другому розділі розглянуті питання, що пов’язані з розробкою методики комп’ютерного осцилографування енергетичних параметрів дугового розряду. На основі проведених досліджень технологічних характеристик зварювального дугового розряду показано, що стабільність його існування залежить не тільки від можливості виникнення дугового розряду та його еластичності, а і від незмінності параметрів його існування у період, який близький до часу формування краплі електродного металу. Тому методологія оцінки технологічних властивостей дугового розряду при зварюванні повинна поєднувати наступні параметри: еластичність (довжину) зварювальної дуги, характеристику загальної форми осцилограм, величину піків запалювання та швидкість зростання струму, характеристики опору плазми при підпалюванні дуги та у процесі її існування, швидкість наростання електричної провідності дуги в процесі її існування, амплітудне значення струму зварювання при існуванні дугового розряду та напругу, що їй відповідає; час до запалювання дугового розряду і його існування (t_з, t_с,), опір залишкової плазми, а саме середню швидкість зростання електричної провідності міжелектродного проміжку безпосередньо перед утворенням дугового розряду, – струм та напругу зварювання у момент запалювання (I_з, U_з ).

В результаті проведених досліджень вибрані типи датчиків, джерела живлення дуги, з’єднувальні елементи, вимоги до АЦП та фіксації сигналів (частота дискретизації ³20 кГц, розрядність запису ³12 біт), які гарантують відсутність спотворення сигналу при його перетворенні з аналогового образу у цифровий. На основі цих вимог створений вимірювальний комплекс для фіксації та наступної обробки енергетичних параметрів зварювального дугового розряду змінного струму