Investigation of changes in geometrical parameters of GMAW surfaced specimens under the influence of longitudinal magnetic field on electric arc

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 1 2024 7 TECHNOLOGY применения данной технологии, является невысокая точность формируемых деталей, характеризуемая большой величиной погрешности формы (иногда более 10 мм), а также неоднородная структура материала получаемых изделий, что отрицательно сказывается на физико-механических свойствах материалов и, как следствие, на эксплуатационных свойствах готовых изделий [1–7]. Одним из направлений исследования в этой области является осуществление процесса наплавки с дополнительным воздействием на электрическую дугу внешнего магнитного поля, которое принято разделять на продольное [8–18] и поперечное [19–29], что нашло своё применение при повышении качества процессов различных видов электродуговой сварки и наплавки. Во множестве работ было установлено, что под воздействием магнитного поля повышается скорость расплавления проволоки, улучшается микроструктура, уменьшается глубина и площадь зоны проплавления, что благоприятно сказывается на качестве сварных соединений [8–29]. В работах [8, 12, 14, 16, 18] также было отмечено, что воздействие продольного магнитного поля приводит во вращение вокруг своей оси столб дуги и стягивает его, уменьшая сечение столба дуги; дуга становится более жесткой, а нагрев – более концентрированным, что улучшает технологические свойства дуги и повышает качество процесса сварки и сварных швов. Однако, несмотря на положительное воздействие продольного магнитного поля на качество сварки, проведенный анализ работ в рассматриваемой области показал, что процесс аддитивного формообразования электрической дугой с аксиальной подачей стальной присадочной проволоки в среде защитных газов при дополнительном воздействии на электрическую дугу, в частности, продольного магнитного поля был исследован недостаточно [30–35]. Например, малоизученным является вопрос об изменении геометрических характеристик единичных наплавляемых слоев и формируемых таким способом образцов с применением проволоки из конструкционных сталей. Поэтому целью настоящей работы является экспериментальное исследование влияния продольного магнитного поля при аддитивном формообразовании электрической дугой с аксиальной подачей присадочной проволоки из конструкционных сталей в среде защитных газов на изменение геометрических характеристик наплавляемых слоёв, а именно на изменение размеров единичных наплавляемых слоёв; изменение габаритных размеров образцов, состоящих из нескольких слоев; изменение величины отклонения от прямолинейности в вертикальном направлении для боковых стенок образцов; изменение погрешности ширины стенок образцов. Методика исследований Для проведения данного исследования на кафедре машиностроительных технологий и оборудования Юго-Западного государственного университета была разработана установка на базе станка с ЧПУ, реализующая технологию GMAW, или технологию аддитивного формирования изделий электрической дугой с аксиальной подачей присадочной проволоки в среде защитных газов (рис. 1). Разработанная установка состоит из последовательной кинематической цепи, включающей в себя алюминиевое основание (раму) 1 с закрепленными на нем линейными направляющими 2, по которым с помощью шарико-винтовой передачи и шаговых моторов 3 приводятся в движение следующие части: вдоль оси X (координата X) – стол станка с ЧПУ 4 с расположенным на нём поворотным столом 5, вдоль оси Y (координата Y) – модуль оси Z 6, вдоль оси Z (координата Z) – подающий механизм 7. Поворотный стол обеспечивает вращение заготовки относительно оси Y (угловая координата B) и вращение заготовки относительно оси Z (угловая координата C). Управление станком осуществляется с помощью блока управления 8, включающего в себя плату управления Arduino Mega 2560 с надстройкой Ramps 1.6 (прошивка grbl-Mega-5X), шесть драйверов шаговых двигателей TB 6600 и блок питания с параметрами 12 В, 30 А. Для реализации управляющих программ используется открытое ПО GrblGru_v5.1.0. Разработанная установка обеспечивает одновременную 5-осевую наплавку (5-осевую непрерывную обработку). Подающий механизм 7 состоит из шагового мотора, прижима и стальных роликов, подающих сварочную (наплавочную) проволоку от катушки 9 через стальную трубку к сварочной головке в зону сварки (наплавки). На сварочной

RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1