Визначення закономірностей створення магнітних полів при різних способах дугового зварювання

This paper reports a study into the levels of magnetic fields induced by arc welding equipment in various ways in order to assess their impact on the body of welders. It is known that welders are exposed to a magnetic field of high intensity. Depending on the welding technique and the type of welding equipment, it may exceed the maximum permissible levels (MPL). Note that new Ukrainian sanitary standards for magnetic fields have been introduced, which regulate their levels depending on the frequency range. Therefore, it became necessary to carry out their hygienic assessment according to the new standards in order to devise appropriate methods for protecting welders. To this end, it was required to choose a new generation of devices to determine the intensity of magnetic fields induced by welding equipment. Based on the analysis of the constructed oscillograms and spectrograms of magnetic fields, it was found that semi-automatic welding with a metal electrode in carbon dioxide is characterized by an increased level of magnetic field in the frequency range of 50‒1000 Hz. With automatic arc welding under the flux, there are no excess of the maximum permissible levels of individual harmonics of the magnetic field but there is an excess of the total value of all harmonic components of the magnetic field. Manual arc welding with direct current involving a non-melting electrode in argon is characterized by a moderate level of magnetic field in workplace. During manual arc welding with coated electrodes, the exceeded level of the magnetic field is observed only on the electrode cable itself. It is shown that the spectral composition of the magnetic field signal is determined mainly by the welding technique itself, the peculiarities of arc combustion, and the nature of the transfer of electrode metal in the arc gap, as well as the initial parameters of the power supplies of the welding arcДосліджено рівні магнітних полів, що створюються обладнанням дугового зварювання різними способами, для оцінювання їх впливу на організм зварників. Відомо, що зварники  піддаються дії магнітного поля великої інтенсивності. У залежності від способу зварювання і виду зварювального обладнання вони можуть перевищувати гранично допустимі рівні. Разом з тим в дію уведено нові українські санітарні норми на магнітні поля, які регламентують їх рівні в залежності від діапазону частот. Тому виникла необхідність у проведенні їх гігієнічної оцінки за новими нормами з метою розроблення відповідних методів захисту зварників. Для цього необхідно було вибрати прилади нового покоління для визначення напруженості магнітних полів, що створюються саме зварювальним обладнанням. На основі аналізу отриманих осцилограм та спектрограм магнітних полів встановлено, що напівавтоматичне зварювання металевим електродом у вуглекислому газі характеризується підвищеним рівнем магнітного поля в частотному діапазоні 50–1000 Гц. При автоматичному дуговому зварюванні під флюсом перевищення гранично допустимих рівнів окремих гармонік магнітного поля відсутні, але є перевищення сумарного значення усіх гармонічних складових магнітного поля. Ручне дугове зварювання постійним струмом неплавким електродом в аргоні характеризується помірним рівнем магнітного поля на робочому місці. Під час ручного дугового зварювання покритими електродами перевищений рівень магнітного поля має місце лише на самому електродному кабелі. Показано, що спектральний склад сигналу магнітного поля визначається, переважно, самим способом зварювання, особливостями горіння дуги і характером переносу електродного металу в дуговому проміжку, а також вихідними параметрами джерел живлення зварювальної дуг

Determining patterns in the generation of magnetic fields when using different contact welding techniques

The object of this study is the quantitative characteristics of magnetic fields induced during electric contact welding in various ways: contact point, arc-butt, capacitor point, contact-butt continuous, and pulsating fusion. The problem to be solved is the lack of necessary information regarding the electromagnetic safety of these welding techniques. A description of the proposed methodological approaches to determining the levels of magnetic fields, their measurement tools, and methods for assessing their impact on the welder's body is given. Based on the analysis and processing of the acquired oscillograms and spectrograms of magnetic fields, their quantitative characteristics were measured. To determine the general level of the polyfrequency magnetic field arising at contact welding, the proposed generalized indicator of the level of the magnetic field was used. It was established that during contact point welding by a stationary machine, the level of the magnetic field exceeds the maximum permissible value at the workplace in the range of 50–1000 Hz at a distance of 0.3 m from the welding electrodes. When manually welding in this way, the magnetic field level exceeds the permissible level in the frequency bands of 5–50, 50–1000 Hz directly near the electrical cable. Capacitor spot welding with direct current is characterized by exceeding the maximum permissible MP at the workplace in the high-frequency range of 1000–10000 Hz. During arc-butt welding, no excess of the maximum permissible levels of the magnetic field was detected at the workplace. It is shown that the spectral composition and magnitude of the magnetic field signal is determined by the welding technique and the initial parameters of power supplies. Orimani results can be used in the field of welding production and labor protection