Пошук академічних текстів

Інформація × Реєстраційний номер 0219U003155, 0117U007259 , Науково-дослідна робота Назва роботи Нове високотехнологічне енергоощадне джерело енергії для прецизійного зварювання, паяння та поверхневої обробки матеріалів Назва етапу роботи Керівник роботи Болотов Максим Геннадійович, Дата реєстрації 23-01-2019 Організація виконавець Чернігівський державний технологічний університет МОН України Опис етапу Даний проект спрямований на вирішення актуальної науково-технічної проблеми створення нового високотехнологічного, енерго- та ресурсозберігаючого джерела енергії для дифузійного зварювання та паяння на основі розподіленої газорозрядної плазми тліючого розряду. Об'єкт наукової роботи - низькотемпературна розподілена газорозрядна плазма як джерело енергії для процесів дифузійного зварювання та суміжних процесів. Предмет наукової роботи - фізико-технологічні та енергетичні характеристики тліючого розряду та способи керування ними в умовах зварювального нагріву. Метою даного проекту є визначення та вдосконалення технологічних властивостей та енергетичних показників плазми тліючого розряду середніх тисків та засобів керування ними в умовах високотемпературного нагріву і обробки металів. Основні завдання роботи: 1) Дослідження області стійкого існування потужнострумового тліючого розряду в умовах зварювального нагріву; 2) Дослідження електричних, енергетичних та теплофізичних характеристик плазми тліючого розряду в умовах зварювання; 3) Розробка способів та засобів керування енергетичними та теплофізичними характеристиками тліючого розряду в технологічних процесах зварювання, паяння та поверхневої обробки матеріалів. При виконанні проекту передбачається комплексний підхід із використанням методів теорії фізики газового розряду, електродинаміки, електромагнетизму та перехідних процесів в електричних колах. Основною ідеєю розробки даного джерела нагріву є забезпечення високої енергетичної ефективності та технологічності процесів дифузійного зварювання та паяння, що досягається за рахунок реалізації в вакуумній камері потужнострумового тліючого розряду середніх тисків (1,3…13,3 кПа) в якості джерела поверхневого нагріву, що дозволяє здійснювати нагрів як металевих, так і неметалевих виробів в різних варіаціях їх поєднань із енергетичним ккд на рівні 75…80%. На основі аналізу специфіки дифузійного зварювання та наявних даних про тліючий розряд середніх тисків (1,3…13,3 кПа) в якості робочої гіпотези при розробці нового джерела нагріву при дифузійному зварюванні, були прийняті наступні положення: 1) масивні катоди (якими є вироби) є активним тепловим стоком по відношенню до плазми розряду і впливають на процес плазмового нагріву; 2) стан газорозрядної плазми та її переходи у контрагований режим (електричну дугу) визначаються процесами на катоді розряду; 3) розрядна плазма, як засіб нагріву, володіє високою технологічною адаптивністю; 4) існування газорозрядної плазми в широкому діапазоні тисків газу дозволяє здійснювати за її допомогою в єдиному технологічному циклі послідовно операції очищення та активації з'єднуваних поверхонь, дифузійного зварювання та термічної або хіміко-термічної обробки зварних виробів; 5) основні параметри тліючого розряду регулюються за допомогою електричних сигналів, що є основою для автоматизації процесу; 6) застосування квазіімпедансних інверторів напруги у складі джерел живлення середньої потужності для дифузійного зварювання тліючим розрядом дозволить підвищити к.к.д. системи та покращити якість струму, що споживатиметься від електромережі. Вперше показана та експериментально підтверджена ефективність стабілізації енерговиділення розподіленої плазми потужнострумового тліючого розряду в умовах високотемпературного нагріву при зварюванні, паянні та поверхневій хіміко-термічній обробці різнорідних металів формуванням у міжелектродному проміжку діючих паралельно окремих розрядних каналів із підвищеним електричним опором, що забезпечує здатність до саморегулювання розрядного струму та обмежує непрогнозований перерозподіл його густини з досягненням критичних значень у зоні нагріву на поверхні деталей, що зварюються. Вперше встановлено, що запобігання розвитку і стабілізації дугового розряду в будь-якій точці зони нагріву при розподіленій багатоканальній розрядній системі досягається шляхом послідовного увімкнення живлення електродів розрядних секцій, що забезпечується застосуванням рухомого електричного поля, періодичність якого визначається забезпеченням умов в розрядному проміжку, при яких ускладнене повторне формування каналу провідності із дуговим розрядом, що у діапазоні режимів зварювання відповідає частоті обертання електричного поля 500-2000 Гц. Вперше запропоновано можливість підвищення стабілізації потужнострумового тліючого розряду в умовах прецизійного зварювання та паяння шляхом увімкнення в розрядне коло зовнішнього активного опору. Експериментально встановлено, що розрахункова величина такого опору в діапазоні струмів розряду 2…8 А, тисків газу 2,66… 13,3 кПа складає 0,8…1,1 величини опору розрядного проміжку і при відсутності технологічних збурень забезпечує стабільність встановленого режиму нагріву для обмежених потужностей розряду - до 4…5 кВт. Відмінними рисами розробленого пристрою для стабілізації потужнострумового тліючого розряду в установках для зварювання, паяння та поверхневої обробки матеріалів із застосуванням мультисекційної електродної системи від найближчого зарубіжного аналога [Троусил З. Зонная плавка в тлеющем разряде /Чехословацкий физический журнал. -1962. -№3, Т.12., серия В (на англ. языке).] в якому з метою попередження формування на поверхні з'єднуваних деталей дугового розряду та зменшення її шкідливого впливу окремі анодні секції переміщуються відносно виробу вручну є те, що окремі секції аноду оснащують трансформаторним датчиком імпульсів струму дуги, первинна обмотка якого ввімкнена послідовно у електричне коло живлення тліючого розряду, та електромагнітом, феромагнітним осердям якого слугує металевий стержень тримача анодної секції. Для підвищення чутливості пристрою до сигналу виникаючої дуги котушка електромагніту може бути ввімкнена у вихідне коло підсилювача напруги виконаного за схемою електронного ключа вхідне коло якого з'єднується із виходом датчика імпульсів струму дуги. Застосування даного пристрою дозволяє значно зменшити габарити джерела живлення тліючого розряду, підвищити швидкодію спрацювання пристрою в моменти виникнення електричної дуги, підвищити якість зварних виробів та забезпечити високу продуктивність процесу. Отримані в ході виконання другого етапу науково-дослідної роботи результати дозволять забезпечити стабільне існування потужнострумового тліючого розряду середніх тисків в межах обраної форми в процесах зварювання та паяння протягом всього ізотермічного циклу нагріву шляхом застосування технічних засобів стабілізації струму розряду на основі дугогасячої багатоелектродної системи. В свою чергу, останнє дозволить значно підвищити продуктивність процесу отримання дифузійно-зварних з'єднань деталей, виконаних з матеріалів, що суттєво відрізняються фізико-механічними властивостями і мають обмежену або незадовільну здатність до зварювання. Отримані в ході виконання другого етапу науково-дослідної роботи результати, зокрема засоби стабілізації тліючого розряду шляхом дугогасіння застосовуються в учбовому процесі кафедри зварювального виробництва та автоматизованого проектування будівельних конструкцій при виконанні лабораторних робіт з дисципліни "Електротехнологічні процеси та установки". Опис продукції Автори роботи Болотов Геннадій Павлович Гречка Володимир Миколайович Деркач Олег Леонідович Меркулов Владислав Олександрович Нагорна Ірина В'ячеславівна Петрушинець Лідія Вячеславівна Ювченко Андрій Сергійович Ющенко Світлана Михайлівна Додано в НРАТ 2020-04-02 Закрити