Abstract

The paper considers the features of energy release in a tungsten electrode under the reverse polarity TIG welding. The study substantiates the statement that the chemical composition of an electrode does not significantly affect the transfer of anode power to it. The specific effective power of an electrode is substantiated and taken as 6 W/A. The authors analyzed the features of arcing on the flat tip of a 3 mm diameter electrode using high-speed video. The analysis identified that at limiting currents ensuring tip melting, the tip heating is uniform over the cross-section. As a design scheme, the authors selected a continuous flat heat source on the semi-infinite rod surface with surface heat transfer. The authors obtained averaged values for volumetric heat capacity сρ=3.2 J/(cm3∙°С) and heat transfer coefficient а=0.3 cm2/s. The current at which the tip melting temperature is reached was taken as a limiting current. Using the limiting current value and start time of the electrode tip melting, the authors calculated the electrode heat transfer coefficient value b. The calculated melting depth for the over-limiting current welding mode showed good coincidence with an experiment. The authors recalculated the b value for the electrodes of 4-, 5-, and 6-mm diameter and calculated limiting currents for these diameters. The design limiting currents for these diameters also showed good coincidence with experimental results. The study showed that the increase of a coefficient up to 0.4 cm2/s does not cause changes in temperature and limiting currents at simultaneous сρ adjustment according to the constant thermal and physical properties сρа0.5. As a result, the authors obtained temperature dependencies for the electrode over time and length. Time dependence of the electrode tip heating allows calculating limiting currents with the decrease in arcing time.

Highlights

  • По результатам видеосъемки было установлено, что на докритическом режиме опыта 1, не приведшем к расплавлению торца, анодная область дуги и нагретая до высокой температуры область электрода на начальном этапе были смещены от оси электрода

  • Через 0,9 с после включения дуги анодная зона скачком переместилась на противоположную сторону торца

  • Изменение свечения дуги и электрода во времени и внешний вид торца после отключения дуги: a – начальная стадия; b – завершающая стадия; с – торец электрода после опыта

Read more

Summary

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Для расчета приращения температур ΔТ в вольфрамовом электроде в начальный период горения дуги в качестве исходной была выбрана формула распространения тепла от действия мгновенного плоского источника тепла в бесконечном стержне [6]: где q – эффективная мощность теплового воздействия дуги на торец электрода-анода, так как энергию мгновенного источника тепла можно записать в виде. В качестве примера таких температур можно использовать измерение глубины расплавления вольфрама при различных значениях мощности и времени действия дуги. Это более высокий для металла коэффициент по сравнении со сталью (а=0,08 см2/с), что приводит к быстрому распространению температуры вглубь электрода и снижает тепловую нагрузку в зоне, близкой к его торцу. Режимы горения дуги регулировали как изменением ее тока, так и соотношением длительности протекания импульсов обратной и прямой полярности. При включении дуги с прямоугольными разнополярными импульсами тока преобладали по времени импульсы обратной полярности. 1. Режим, близкий к критическому по образованию температуры плавления на торце, использовали для расчета из (3) коэффициента температуроотдачи b. Полученное значение b для диаметра электрода 3 мм использовали для его перерасчета для других диаметров (таблица 6) и рассчитывали для них критические токи в дуге обратной полярности, при которых на торце электрода достигается температура плавления.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Начальная температура
No опыта
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call