<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="en"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">donstu</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="en">Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don)</journal-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don)</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="epub">2687-1653</issn><publisher><publisher-name>Don State Technical University</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.23947/2687-1653-2021-21-1-62-70</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">donstu-1743</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>MACHINE BUILDING AND MACHINE SCIENCE</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Consumable electrode – additional filler wire arc interaction control under surfacing (DE-GMAW)</article-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>Регулирование дугового взаимодействия между плавящимся электродом и дополнительной присадочной проволокой при наплавке (DE-GMAW)</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0002-8205-3565</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Полосков</surname><given-names>С. С.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Poloskov</surname><given-names>S. S.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Полосков Станислав Сергеевич, директор Аналитического центра </p><p>Scopus ID 57190177358</p><p>141701, г. Долгопрудный Московской обл., пер. Институтский, 9</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Poloskov, Stanislav S., Director of Analytical Center</p><p>Scopus ID  57190177358</p><p>9, Institutsky per., Dolgoprudny, Moscow Region, 141701</p></bio><email xlink:type="simple">poloskov.ss@mipt.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0003-3756-2640</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Ерофеев</surname><given-names>В. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Erofeev</surname><given-names>V. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Ерофеев Владимир Александрович, профессор кафедры «Сварка, литье и технология конструкционных материалов», кандидат технических наук</p><p>300600, Тула, пр. Ленина, 92</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Erofeev, Vladimir A., professor of the Welding, Casting and Technology of Structural Materials Department, Cand.Sci. (Eng.)</p><p>92, Lenin Ave., Tula, 300600</p></bio><email xlink:type="simple">Va_erofeev@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0002-7666-5645</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Шолохов</surname><given-names>М. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Sholokhov</surname><given-names>M. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Шолохов Михаил Александрович, заведующий кафедрой «Автоматизация и роботизация сварочного производства», доктор технических наук</p><p>620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Sholokhov, Mikhail A., Head of the Welding Production Automation and Robotization Department, Dr.Sci. (Eng.)</p><p>19, Mira St., Ekaterinburg, 620002</p></bio><email xlink:type="simple">M.a.sholokhov@urfu.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-3"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>ФГАОУ ВО «Московский физико-технический институт» — национальный исследовательский университет</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-2"><aff xml:lang="ru"><institution>ФГБОУ ВО «Тульский государственный университет»</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Tula State University</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-3"><aff xml:lang="ru"><institution>ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина»</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Ural Federal University</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2021</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>03</day><month>04</month><year>2021</year></pub-date><volume>21</volume><issue>1</issue><fpage>62</fpage><lpage>70</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Poloskov S.S., Erofeev V.A., Sholokhov M.A., 2021</copyright-statement><copyright-year>2021</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Полосков С.С., Ерофеев В.А., Шолохов М.А.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Poloskov S.S., Erofeev V.A., Sholokhov M.A.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://www.vestnik-donstu.ru/jour/article/view/1743">https://www.vestnik-donstu.ru/jour/article/view/1743</self-uri><abstract><sec><title>Introduction</title><p>Introduction. Arc surfacing through feeding an additional filler wire heated by an additional arc burning between the filler wire and the electrode wire is considered. Under the conditions of such surfacing, the minimization of the input of the remelted substrate metal into the weld metal is studied. The research objectives are to examine the conditions providing self-regulation of this advanced arc surfacing process, and to evaluate control capabilities of the heat impact power on the metal and on the weld metal flow.</p></sec><sec><title>Materials and Methods</title><p>Materials and Methods. In solving a wide range of welding and surfacing tasks, it is advisable to use engineering analysis methods based on physicomathematical modeling of processes and phenomena. These include:</p></sec><sec><title>Results</title><p>Results. New mathematical dependences are proposed that describe physical phenomena under surfacing with an arc interaction between the electrode and filler wire. A physicomathematical model of the joint melting of the electrode and filler wire is developed. It provides determining the values of the control parameters. In addition, you can find out how much heat affects the substrate from:</p><p>Discussion and Conclusions. It is established how the current and the lengths of the main and additional arcs are affected by the supply voltages. The feed rate of the electrode and filler wire with a diameter of 1.6 mm and 1.2 mm made of Inconel 625 alloy is determined. It is shown what thermal effect the substrate undergoes in this case. It is noted that due to the larger value of the main arc current, the diameter of the electrode wire should be larger than that of the filler wire. The heat flow in the substrate is created mainly by the flow of the weld metal droplets.</p></sec></abstract><trans-abstract xml:lang="ru"><sec><title>Введение</title><p>Введение. Рассмотрена дуговая наплавка путем подачи дополнительной присадочной проволоки, подогреваемой дополнительной дугой, горящей между присадочной и электродной проволокой. В условиях такой наплавки исследована минимизация поступления металла переплавляемой подложки в наплавляемый металл. Цели работы: изучение условий, обеспечивающих саморегулирование данного перспективного процесса дуговой наплавки, а также оценка возможности управления мощностью теплового воздействия на металл и на поток наплавляемого металла.</p></sec><sec><title>Материалы и методы</title><p>Материалы и методы. При решении широкого круга задач сварки и наплавки целесообразно использовать методы инженерного анализа, основанные на физико-математическом моделировании процессов и явлений. К их числу относятся:</p><p>В работе рассмотрены особенности дуговой наплавки антикоррозионных хромоникелевых сталей на низколегированную сталь.</p></sec><sec><title>Результаты исследования</title><p>Результаты исследования. Предложены новые математические зависимости, описывающие физические явления при наплавке с дуговым взаимодействием между электродной и присадочной проволокой. Разработана физико-математическая модель совместного плавления электродной и присадочной проволок. Она позволяет определять значения регулирующих параметров. Кроме того, можно узнать, с какой мощностью на подложку воздействует тепло от:</p></sec><sec><title>Обсуждение и заключения</title><p>Обсуждение и заключения. Установлено, каким образом на ток и длины основной и дополнительной дуг воздействуют напряжения питания. Определена скорость подачи электродной и присадочной проволок диаметром 1,6 мм и 1,2 мм из сплава Inconel 625. Показано, какое тепловое воздействие в этом случае испытывает подложка. Отмечено, что ввиду большего значения тока основной дуги диаметр электродной проволоки должен быть больше, чем у присадочной. Тепловой поток в подложке создается преимущественно потоком капель наплавляемого металла.</p></sec></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>физико-математическая модель</kwd><kwd>дуговое взаимодействие</kwd><kwd>наплавка</kwd><kwd>плавящийся электрод</kwd><kwd>присадочная проволока</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>physico-mathematical model</kwd><kwd>arc interaction</kwd><kwd>surfacing</kwd><kwd>consumable electrode</kwd><kwd>filler wire</kwd></kwd-group><funding-group><funding-statement xml:lang="ru">Работа выполнена в рамках инициативной НИОКР по формированию научно-технического задела наукоемкой продукции</funding-statement><funding-statement xml:lang="en">The research is done within the framework of the independent R&amp;D on the formation of the scientific and technological groundwork for science-intensive products</funding-statement></funding-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Zhang, Y. M. Double electrodes improve GMAW heat input control / Y. M. Zhang, M. Jiang, W. Lu // Welding Journal. — 2004. — Vol. 83, no. 11. — P. 39–41.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zhang YM, Jiang M, Lu W. Double electrodes improve GMAW heat input control. Welding Journal. 2004;83(11):39–41.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Li, K. H. Consumable double-electrode GMAW. Part 1: The process / K. H. Li, Y. M. Zhang // Welding Journal. — 2008. — Vol. 87, no. 1. — P. 11–17.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Li KH, Zhang YM. Consumable double-electrode GMAW. Part 1: The process. Welding Journal. 2008;87(1):11–17.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Li, K. H. Consumable double-electrode GMAW. Part II: Monitoring, modeling and control / K. H. Li, Y. M. Zhang // Welding Journal. — 2008. — Vol. 87, no. 2. — P. 44–50.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Li KH, Zhang YM. Consumable double-electrode GMAW. Part II: Monitoring, modeling and control. Welding Journal. 2008;87(2):44–50.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Lu, Y. Double-Electrode Arc welding process: Principle, variants, control and developments / Yi Lu, Shu Jun Chen, Yu Shi [et al.] // Journal of Manufacturing Processes. — 2014. — Vol. 16, no. 1. — P. 93–108.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Yi Lu, Shu Jun Chen, Yu Shi, et al. Double-Electrode Arc welding process: Principle, variants, control and developments. Journal of Manufacturing Processes. 2014;16(1):93–108.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Günther, K. Hot wire-assisted gas metal arc welding of hypereutectic FeCrC hardfacing alloys: Microstruc- ture and wear properties / K. Günther, J. P. Bergmann, D. Suchodoll // Surface and Coatings Technology. — 2018. — Vol. 334. — P. 420–428.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Günther K, Bergmann JP, Suchodoll D. Hot wire-assisted gas metal arc welding of hypereutectic FeCrC hardfacing alloys: Microstructure and wear properties. Surface and Coatings Technology. 2018;334:420–428.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Полосков, С. С. Проблемы наплавки уплотнительных поверхностей трубопроводной арматуры и пути их решения / С. С. Полосков // Вестник Донского государственного технического университета. — 2019.— Т. 19, № 4. — С. 349−356. DOI: https://doi.org/10.23947/1992-5980-2019-19-4-349-356.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Poloskov SS. Problemy naplavki uplotnitel'nykh poverkhnostei truboprovodnoi armatury i puti ikh resheniya [Problems of weld overlay of sealing surfaces of pipe fitting and solutions]. Vestnik of DSTU. 2019;19(4):349−356. DOI: https://doi.org/10.23947/1992-5980-2019-19-4-349-356 (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Физико-математическая модель орбитальной сварки неплавящимся электродом в инертных газах: концепция и возможности / А. В. Шипилов, В. А. Ерофеев, Е. М. Вышемирский, С. И. Полосков // Сварка и диагностика. — 2011. — № 2. — С. 3–9.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Shipilov AV, Erofeev VA, Vyshemirsky EM, et al. Fiziko-matematicheskaya model' orbital'noi svarki neplavyashchimsya ehlektrodom v inertnykh gazakh: kontseptsiya i vozmozhnosti [Physical and mathematical model of orbital non-consumable electrode welding in inert gases: concept and possibilities]. Welding and Diagnostics. 2011;2:3–9. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Winczek, J. Modelling of a temporary temperature field during arc weld surfacing of steel elements taking into account heat of the weld / J. Winczek, G. Rygal // Journal of Applied Mathematics and Computational Mechanics. — 2015. — Vol. 14, no. 1. — P. 111–120.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Winczek J, Rygal G. Modelling of a temporary temperature field during arc weld surfacing of steel elements taking into account heat of the weld. Journal of Applied Mathematics and Computational Mechanics. 2015;14(1):111– 120.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Murphy, A. B. A perspective on arc welding research: The importance of the arc, unresolved questions and future directions / A. B. Murphy // Plasma Chemistry &amp; Plasma Processing. — 2015. — Vol. 35, no. 3. — P. 471–489.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Murphy AB. A perspective on arc welding research: The importance of the arc, unresolved questions and fu- ture directions. Plasma Chemistry &amp; Plasma Processing. 2015;35(3):471–489.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Полосков, С. С. Физико-математическая модель дугового взаимодействия при наплавке плавящимся электродом с дополнительной присадочной проволокой / С. С. Полосков, В. А. Ерофеев, М. А. Шолохов // Сварка и диагностика. — 2019. — № 6. — С. 27–31.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Poloskov SS, Yerofeyev VA, Sholokhov MA. Fiziko-matematicheskaya model' dugovogo vzaimodeistviya pri naplavke plavyashchimsya ehlektrodom s dopolnitel'noi prisadochnoi provolokoi [Physics-mathematical model of arc interaction when smelting a melting electrode with additional additive wire]. Welding and Diagnostics. 2019;6:27–31(In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Физико-математическая модель системы «источник питания — дуга» для сварки плавящимся элек- тродом в защитных газах / О. Б. Гецкин, С. И. Полосков, В. А. Ерофеев, О. П. Витько // Тяжелое машинострое- ние. — 2008. — № 6. — С. 18–20.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Getskin OB, Erofeev VA, Poloskov SS, et al. Fiziko-matematicheskaya model' sistemy «istochnik pitaniya — duga» dlya svarki plavyashchimsya ehlektrodom v zashchitnykh gazakh [Physical and mathematical model of the system “power source – arc” for MIG/MAG welding]. Tyazheloe Mashinostroenie. 2008;6:18–20. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Waszink, H. Heat generation and heat flow in the filler metal in GMA welding / H. Waszink, C. J. P. M. Van den Heuvel // Welding Journal. — 1982. — Vol. 61, no. 8. — P. 269–280.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Waszink H, Van den Heuvel CJPM. Heat generation and heat flow in the filler metal in GMA welding. Welding Journal. 1982;61(8):269–280.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ленивкин, В. А. Технологические свойства сварочной дуги в защитных газах / В. А. Ленивкин, Н. Г. Дюргеров, Х. Н. Сагиров. — Москва : Машиностроение, 1989. — 264 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Lenivkin VA, Dyurgerov NG, Sagirov KhN. Tekhnologicheskie svoistva svarochnoi dugi v zashchitnykh gazakh [Technological properties of the welding arc in protective gases]. Moscow: Mashinostroenie; 1989. 264 p. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Chuan Song Wu. Computer simulation of three-dimensional convection in traveling MIG weld pools / C. S. Wu // Engineering Computations. — 1992. — Vol. 9, iss. 5. — P. 529–537.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Chuan Song Wu. Computer simulation of three-dimensional convection in traveling MIG weld pools. En- gineering Computations. 1992;9(5):529–537.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
