Тюменский индустриальный

ГАЛИНСКИЙ А. А., ГУБЕНКО А. С., ИГНАТЬЕВ С. А., ГОРБАНЬ Ю. А.
 
К ВОПРОСУ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗРАСТАНИЯ ДАВЛЕНИЯ ДУГИ 
ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ПОТОЛОЧНЫХ ШВОВ СПОСОБОМ 
РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ 
Галинский А. А., старший преподаватель, [e-mail] 
Губенко А. С., бакалавр, [e-mail] 
Игнатьев С. А., магистрант, [e-mail]
Горбань Ю. А., магистрант, [e-mail] 
г. Тюмень, Тюменский индустриальный университет 
Аннотация. 
В настоящий момент существует проблема сложного процесса 
формообразования сварочной ванны, зависящей от множества факторов, которые 
необходимо учитывать исходя из угла работы во избежание дефектов сварного шва. 
Целью работы является определение параметров, при которых сварочная ванна будет 
находиться в равновесии при работе с различными углами наклона. В данной работе 
получено уравнение равновесия всех сил, действующих на сварочную ванну при 
различных углах работы. В ходе выполнения работы выявлена следующая 
закономерность, заключающаяся в том, что при достаточно большом повышении 
давления со стороны сварочной дуги, сварочная ванна будет переходить в состояние 
равновесия. Также установлено то, что при сварке потолочных швов угол наклона может 
увеличиваться и поэтому появляется необходимость в компенсации большей части 
равнодействующей силы, однако если увеличить угол наклона слишком сильно металл 
может вытечь из сварочной ванны. Поэтому для задержки жидкого метала в сварочной 
ванне необходимо стабилизировать ее. 
Ключевые слова:
сварка, сварочная ванна, металл, давление дуги,
уравнение равновесия 
всех сил. 
Во время протекания процесса сварки параметры формы и размера 
изменяются в зависимости от действующих на них силовых факторов. Во 
время сварки возникают силы поверхностного натяжения, сила тяжести, 
вес жидкого метала и давление сварочной дуги, действующие на 
сварочную ванну. 
Участок сварочной ванны, находящийся снаружи значительно 
зависит от действия этих сил. Данным комплексом сил можно пренебречь 
в случае выполнения работы в отличном от потолочного положения с 
небольшими углами. Однако, при сварке потолочных швов под большим 
углом, они являются основными формообразующими факторами шва.
При исследовании сложного процесса формирования шва при 
различных рабочих углах необходимо рассмотреть каждую силу в 
отдельности. В процессе формообразования участвуют такие силы, как 
поверхностное натяжение жидкого металла, силовое воздействие дуги, вес 
сварочной ванны, влияние фронта плавления на удержание металла в 
194 

---

ванне. Также следует учесть результирующую силу, оказывающую 
влияние на сварочную ванну при изменении угла наклона и 
компенсировать ее с помощью изменения угла работы электрода. 
Поддержание состояния равновесия сварочной ванны с помощью 
изменения угла работы электрода на данный момент является одной из 
главных проблем при работе с неповоротными стыками. Из-за изменения 
угла наклона возможно вытекание металла из сварочной ванны, который 
нарушает процесс образования шва, соответственно, могут возникнуть 
дефекты. Металл вытекает из ванны под воздействием неуравновешенной 
силы от веса расплавленного металла. Для того, чтобы установить условия 
достаточные для равновесия сварочной ванны при работе под различными 
углами были составлены уравнения равновесия всех сил, действующих на 
ванну и на ось, которая сонаправлена вытекающему металлу. 
 
При сварке с углами от 0 до 90 градусов металл будет стекать по 
касательной (Рис. 1, Рис. 2). 
Рис. 1. Силы, действующие на сварочную ванну при работе с углами от 0
0
-90
0 
Рис. 2. Силы, действующие на сварочную ванну при работе с углами от 90°-180°
Уравнение равновесия при работе с углами от 0 до 90 градусов: 
sin
sin
0
n
d
G
P
P
τ
α
β
∗
−
− ∗
=
(1) 
195 

---

С углами от 90 до 180 градусов: 
cos
sin
sin(
) 0
n
n
n
d
G P
P
P
τ
α
α
α β
− ∗
− ∗
− ∗
+
=
(2) 
В результате проделанной работы было выявлено, что ванна 
находится в равновесном состоянии при условии того, что давление 
сварочной дуги возрастет до достаточной для этого степени. Также, при 
сварке потолочных швов, угол наклона возрастает для того, чтобы 
компенсировать равнодействующую силу, но при слишком большом 
увеличении угла наклона металл будет выдуваться дугой, образуя натеки. 
Для решения проблем удержания наплавленного метала в сварочной 
ванне, необходимо динамически стабилизировать ее.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 
1. 
Галинский, А. А. Способ формирования швов без провисания при 
дуговой сварке плавящимся электродом / А. А. Галинский, М. В. Кожин, В. 
С. Прошин // Энергосбережение и инновационные технологии в топливно-
энергетическом комплексе: материалы Международной научно-
практической конференции студентов, аспирантов, молодых ученых и 
специалистов. – Тюмень, 2018. – С. 203-207. 
2. 
Мамадалиев, Р. А. Алгоритм расчета состава наплавленного 
металла при легировании через электродное покрытие / Р. А. Мамадалиев, 
В. Н. Кусков В. Н. // Теоретические и прикладные вопросы науки и 
образования: 
материалы 
Международной 
научно-практической 
конференции. – Тюмень, 2015. – С. 37-39.
3. 
Мамадалиев, Р. А. Переход легирующих элементов в 
наплавленный металл при использовании инверторного источника питания 
/ Р. А. Мамадалиев // Сборник трудов Всероссийской научно-практической 
конференции молодых ученых, аспирантов и студентов. – Томск, 2015. – 
С. 152-156. 
4. 
Кусков, В. Н. Технология и оборудование физико-технической и 
механической обработки : учебное пособие / В. Н. Кусков, Р. А. 
Мамадалиев, Р. Ю. Некрасов. – Тюмень : ТИУ, 2017. – 161 с. 
5. 
Гуляев А. П. Металловедение: учебник для студентов вузов / А. П. 
Гуляев. – Москва : Металлургия, 1978. – 647 с. 
6. 
Колганов Л. А. Сварочное производство / Л. А. Колганов. – 
Ростов-на-Дону: Феникс, 2002. – 512 с. 
196 

---

УДК 620.3