Расчетное и экспериментальное исследование статических и динамических вольт-амперных характеристик аргоновой дуги с тугоплавким катодом

Abstract

Для обоснованного выбора оптимальных режимов импульсно-дуговой сварки неплавящимся электродом необходимо исследовать динамику горения импульсной дуги. Предложенная ранее модель нестационарной дуги с распределенными параметрами из-за больших вычислительных затрат позволяет рассмотреть воздействие на дугу лишь единичного импульса тока, тогда как практический интерес представляет исследование динамических характеристик дуги при подаче пачек высокочастотных импульсов сварочного тока. В связи с этим представляет интерес разработка динамической модели дуги с сосредоточенными параметрами, которая не имеет ограничений с точки зрения объема вычислений и позволит с достаточной точностью прослеживать динамику изменения характеристик дуги с тугоплавким катодом при высокочастотной модуляции тока. Для сравнения эти же данные были получены расчетным методом на основе модели с распределенными параметрами. Постоянная времени столба дуги определялась исходя из расчетных данных динамики изменения напряжения на дуге, полученных при помощи модели с распределенными параметрами. В совокупности проведенный комплекс расчетных и экспериментальных исследований позволил отработать алгоритм использования модели с сосредоточенными параметрами и идентифицировать их. Приведены результаты экспериментальных исследований динамики изменения тока и напряжения дуги при высокочастотной импульсно-дуговой сварке неплавящимся электродом, которые сопоставляются с результатами расчета по модели с сосредоточенными параметрами.

Well-grounded selection of optimum modes of non-consumable pulse-arc welding requires investigation of dynamics of pulsed arc burning. Proposed earlier model of nonstationary arc with distributed parameters, due to large computing expenses, allows considering effect on arc of only single current pulse. Whereas, investigation of dynamic characteristics of the arc in supply of batches of high-frequency pulses of welding current is of practical interest. In this connection, it is interesting to develop an arc dynamic model with lumped parameters, which does not have limitations from point of view of amount of computations and allows high accuracy tracing of the dynamics of change of characteristics in arc with refractory cathode at high-frequency current modulation. The same data were received for comparison using calculation method based on the model with distributed parameters. Arc column time constant was determined based on calculation data of dynamics of arc voltage change, received employing the model with distributed parameters. In total complex of carried research and experimental investigations allowed working out an algorithms of application of the model with lumped parameters and identifying them. The results are given on expemental investigations of dynamics of change of current and arc voltage in high-frequency non-consumable pulse-arc welding, which are matched with the results of calculations using the model with lumped parameters.