Гибридная плазменно-дуговая сварка тонкостенных панелей из алюминиевого сплава

Актуальность данной работы связана с необходимостью разработки доступной высокопроизводительной технологии сварки тонкостенных судовых панелей из сплавов системы Al–Mg, которая позволит минимизировать характерный для традиционных дуговых способов сварки эффект ухудшения прочностных характеристик пол...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2017
Автор:	Коржик, В.Н.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2017
Назва видання:	Автоматическая сварка
Теми:	Производственный раздел
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/148620
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Гибридная плазменно-дуговая сварка тонкостенных панелей из алюминиевого сплава / В.Н. Коржик // Автоматическая сварка. — 2017. — № 7 (765). — С. 29-34. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-148620
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1486202019-02-19T01:31:41Z Гибридная плазменно-дуговая сварка тонкостенных панелей из алюминиевого сплава Коржик, В.Н. Производственный раздел Актуальность данной работы связана с необходимостью разработки доступной высокопроизводительной технологии сварки тонкостенных судовых панелей из сплавов системы Al–Mg, которая позволит минимизировать характерный для традиционных дуговых способов сварки эффект ухудшения прочностных характеристик получаемых соединений, а также уменьшать ширину сварных швов и погонную энергию их сварки без существенного увеличения стоимости сварочного оборудования. На основании проведенных автором исследований предложена технология гибридной плазменно-дуговой сварки плавящимся электродом с осевой подачей проволоки через полый кольцевой электрод, позволяющая получать соединения тонкостенных (5...8 мм) судовых панелей из алюминиевых сплавов системы Al–Mg, с прочностью свыше 80 % прочности основного металла и на 3...6 % выше прочности, обеспечиваемой импульсно-дуговой сваркой плавящимся электродом. Р азработанная технология позволяет повышать производительность изготовления судовых панелей толщиной 5...8 мм по сравнению с применяемой в настоящее время импульсно-дуговой сваркой плавящимся электродом за счет повышения скорости сварки на 25...40 % и устранения необходимости в выполнении разделки кромок. Показано, что использование гибридной плазменно-дуговой сварки по сравнению с традиционной сваркой дугой с плавящимся электродом при одинаковой скорости ведения процесса позволяет уменьшить ширину шва примерно на 20 % и снизить на 10...15 % количество используемой для формирования шва проволоки. При этом на 20...30 % уменьшается величина погонной энергии сварки, что способствует повышению прочностных характеристик и уменьшению ширины зоны разупрочнения основного металла под воздействием тепла сварочной дуги. Актуальність даної роботи пов’язана з необхідністю розробки доступної високопродуктивної технології зварювання тонкостінних суднових панелей зі сплавів системи Al–Mg, яка дозволить мінімізувати характерний для традиційних дугових способів зварювання ефект погіршення міцності отриманих з’єднань, а також зменшувати ширину зварних швів і погонну енергію їх зварювання без істотного збільшення вартості зварювального устаткування. На підставі проведених автором досліджень запропоновано технологію гібридного плазмово-дугового зварювання плавким електродом з осьовою подачею дроту через порожнистий кільцевий електрод, що дозволяє отримувати з’єднання тонкостінних (5...8 мм) суднових панелей із алюмінієвих сплавів системи Al–Mg, з міцністю понад 80 % міцності основного металу і на 3...6 % вище міцності, яка забезпечується імпульсно-дуговим зварюванням плавким електродом. Р озроблена технологія дозволяє підвищувати продуктивність виготовлення суднових панелей товщиною 5...8 мм у порівнянні із застосовуваним на даний час імпульсно-дуговим зварюванням плавким електродом за рахунок підвищення швидкості зварюванням на 25...40 % і усунення необхідності у виконанні обробки кромок. Показано, що використання гібридного плазмово-дугового зварювання в порівнянні з традиційним зварюванням дугою з плавким електродом при однаковій швидкості ведення процесу дозволяє зменшити ширину шва приблизно на 20 % і знизити на 10...15 % кількість використовуваного для формування шва дроту. При цьому на 20...30 % зменшується величина погонної енергії зварювання, що сприяє підвищенню міцності і зменшенню ширини зони знеміцнювання основного металу під впливом тепла зварювальної дуги. The urgency of this work is associated with the need to develop accessible highly efficient technology of welding thin-walled ship panels from Al-Mg system alloys, which will allow minimizing the effect of deterioration of strength characteristics of the produced joints, characteristic for traditional arc welding methods, as well as reducing weld width and welding heat input without any essential increase of welding equipment cost. Research performed by the author was the base to propose the technology of hybrid plasma-MIG welding with axial feed of wire through hollow circular electrode, allowing production of joints of thin-walled (5-8 mm) ship panels from aluminium alloys of Al-Mg system, with strength higher than 80% of that of base metal and by 3 – 6 % higher than strength provided by consumable electrode pulsed-arc welding. Developed technology allows improvement of the efficiency of manufacturing ship panels 5 – 8 mm thick, compared to currently applied consumable electrode pulsed-arc welding due to improvement of welding speed by 25 – 40% and elimination of the need for edge preparation. It is shown that application of hybrid plasma-arc welding, compared to traditional consumable electrode arc welding allows reducing weld width by approximately 20% and decreasing by 10 – 15% the quantity of wire used for weld formation. Here, welding heat input is reduced by 20 – 30% that promotes an improvement of strength characteristics and reduction of the width of base metal softening zone under the impact of welding arc heat. 2017 Article Гибридная плазменно-дуговая сварка тонкостенных панелей из алюминиевого сплава / В.Н. Коржик // Автоматическая сварка. — 2017. — № 7 (765). — С. 29-34. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 0005-111X DOI: https://doi.org/10.15407/as2017.07.05 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/148620 621.793.7 ru Автоматическая сварка Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Производственный раздел Производственный раздел
spellingShingle	Производственный раздел Производственный раздел Коржик, В.Н. Гибридная плазменно-дуговая сварка тонкостенных панелей из алюминиевого сплава Автоматическая сварка
description	Актуальность данной работы связана с необходимостью разработки доступной высокопроизводительной технологии сварки тонкостенных судовых панелей из сплавов системы Al–Mg, которая позволит минимизировать характерный для традиционных дуговых способов сварки эффект ухудшения прочностных характеристик получаемых соединений, а также уменьшать ширину сварных швов и погонную энергию их сварки без существенного увеличения стоимости сварочного оборудования. На основании проведенных автором исследований предложена технология гибридной плазменно-дуговой сварки плавящимся электродом с осевой подачей проволоки через полый кольцевой электрод, позволяющая получать соединения тонкостенных (5...8 мм) судовых панелей из алюминиевых сплавов системы Al–Mg, с прочностью свыше 80 % прочности основного металла и на 3...6 % выше прочности, обеспечиваемой импульсно-дуговой сваркой плавящимся электродом. Р азработанная технология позволяет повышать производительность изготовления судовых панелей толщиной 5...8 мм по сравнению с применяемой в настоящее время импульсно-дуговой сваркой плавящимся электродом за счет повышения скорости сварки на 25...40 % и устранения необходимости в выполнении разделки кромок. Показано, что использование гибридной плазменно-дуговой сварки по сравнению с традиционной сваркой дугой с плавящимся электродом при одинаковой скорости ведения процесса позволяет уменьшить ширину шва примерно на 20 % и снизить на 10...15 % количество используемой для формирования шва проволоки. При этом на 20...30 % уменьшается величина погонной энергии сварки, что способствует повышению прочностных характеристик и уменьшению ширины зоны разупрочнения основного металла под воздействием тепла сварочной дуги.
format	Article
author	Коржик, В.Н.
author_facet	Коржик, В.Н.
author_sort	Коржик, В.Н.
title	Гибридная плазменно-дуговая сварка тонкостенных панелей из алюминиевого сплава
title_short	Гибридная плазменно-дуговая сварка тонкостенных панелей из алюминиевого сплава
title_full	Гибридная плазменно-дуговая сварка тонкостенных панелей из алюминиевого сплава
title_fullStr	Гибридная плазменно-дуговая сварка тонкостенных панелей из алюминиевого сплава
title_full_unstemmed	Гибридная плазменно-дуговая сварка тонкостенных панелей из алюминиевого сплава
title_sort	гибридная плазменно-дуговая сварка тонкостенных панелей из алюминиевого сплава
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate	2017
topic_facet	Производственный раздел
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/148620
citation_txt	Гибридная плазменно-дуговая сварка тонкостенных панелей из алюминиевого сплава / В.Н. Коржик // Автоматическая сварка. — 2017. — № 7 (765). — С. 29-34. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.
series	Автоматическая сварка
work_keys_str_mv	AT koržikvn gibridnaâplazmennodugovaâsvarkatonkostennyhpanelejizalûminievogosplava
first_indexed	2025-07-12T19:47:50Z
last_indexed	2025-07-12T19:47:50Z
_version_	1837471812490887168
fulltext	РОИ ВО СТВЕ РА Е 29ISSN 0005-111X АВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА, №7 (765), 2017 doi.org/10.15407/as2017.07.05 УДК 621.793.7 гиБриДная плаЗменно-ДУговая сварКа тонКостенных панелей иЗ алЮминиевого сплава В. Н. КОРЖИК иэс им. е. о. патона нан Украины. 03680, г. Киев-150, ул. Казимира малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua актуальность данной работы связана с необходимостью разработки доступной высокопроизводительной технологии сварки тонкостенных судовых панелей из сплавов системы Al–Mg, которая позволит минимизировать характерный для традиционных дуговых способов сварки эффект ухудшения прочностных характеристик получаемых соединений, а также уменьшать ширину сварных швов и погонную энергию их сварки без существенного увеличения стоимости сва- рочного оборудования. на основании проведенных автором исследований предложена технология гибридной плазмен- но-дуговой сварки плавящимся электродом с осевой подачей проволоки через полый кольцевой электрод, позволяющая получать соединения тонкостенных (5...8 мм) судовых панелей из алюминиевых сплавов системы Al–Mg, с прочностью свыше 80 % прочности основного металла и на 3...6 % выше прочности, обеспечиваемой импульсно-дуговой сваркой плавящимся электродом. разработанная технология позволяет повышать производительность изготовления судовых панелей толщиной 5...8 мм по сравнению с применяемой в настоящее время импульсно-дуговой сваркой плавящимся электродом за счет повышения скорости сварки на 25...40 % и устранения необходимости в выполнении разделки кро- мок. показано, что использование гибридной плазменно-дуговой сварки по сравнению с традиционной сваркой дугой с плавящимся электродом при одинаковой скорости ведения процесса позволяет уменьшить ширину шва примерно на 20 % и снизить на 10...15 % количество используемой для формирования шва проволоки. при этом на 20...30 % умень- шается величина погонной энергии сварки, что способствует повышению прочностных характеристик и уменьшению ширины зоны разупрочнения основного металла под воздействием тепла сварочной дуги. Библиогр. 10, табл. 3, рис. 5. К л ю ч е в ы е с л о в а : алюминиевые сплавы, плазма прямого действия, дуга с плавящимся электродом, гибридная сварка, режим сварки, твердость швов, прочность соединений алюминий и его сплавы широко применяются в современном судостроении. из них изготовляют корпуса кораблей, палубные надстройки, комму- никационные системы и различного рода судо- вое оборудование [1]. основное преимущество, получаемое при этом, снижение массы судов до 50...60 % по сравнению с применением стали. в результате появляется возможность повысить грузоподъемность судна или улучшить его такти- ко-технические характеристики (маневренность, скорость и т. д.). наиболее широкое применение среди алюми- ниевых сплавов для изготовления конструкций речного и морского флота находят сплавы систе- мы Al–Mg (например, 1530 (амг3), 1550 (амг5), 1560 (амг6) и 1561 (амг61)). эти сплавы харак- теризуются хорошей свариваемостью. с повы- шением содержания магния коэффициент трещи- нообразования при сварке уменьшается. однако сварные соединения этих сплавов, полученные традиционными дуговыми способами сварки, ос- лаблены по сравнению с основным материалом [2]. это, в первую очередь, относится к характери- стикам прочности и пластичности, что может при- вести к негативным последствиям при изготовле- нии морских судов. Целесообразно разработать доступную высокопроизводительную сварочную технологию, позволяющую минимизировать эф- фект ухудшения прочностных характеристик по- лучаемых соединений сплавов системы Al–Mg, а также уменьшать ширину сварных швов и погон- ную энергию их сварки без существенного увели- чения стоимости сварочного оборудования. одним из сварочных процессов, позволяющих решить поставленную задачу, является гибридная плазменно-дуговая сварка дугой с плавящимся электродом [3]. этот процесс впервые был пред- ставлен в апреле 1972 г. вильгельмом эссерсом и другими в исследовательском центре Philips (ни- дерланды) [4]. при таком способе сварки образу- ется гибридный источник нагрева, состоящий из сжатой дуги прямого действия, охватывающей дугу с плавящимся электродом. Дополнитель- ное сжатие последней обеспечивает высокую скорость плавления проволоки и значительное снижение разбрызгивания. применение такого процесса для изготовления конструкций из алю- миниевых сплавов может обеспечить формирова- ние мелкозернистых структур швов, а также вы- сокие качество и производительность сварки [5]. в ранних конструкциях головок для гибрид- ной плазменно-дуговой сварки дугой с плавя- щимся электродом применялся обычный шты- ревой неплавящийся электрод. в современных конструкциях для повышения стабильности про- цесса сварки его заменили на полый — трубча- тый или кольцевой [6]. современный модифици- © в. н. Коржик, 2017 РОИ ВО СТВЕ РА Е 30 ISSN 0005-111X АВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА, №7 (765), 2017 рованный процесс гибридной плазменно-дуговой сварки еще не получил достаточно широкого рас- пространения, однако активно изучается исследо- вателями [7]. технологии сварки различных мате- риалов этим способом также находятся на стадии разработки. Целью данной работы послужило создание такой технологии изготовления тонкостенных (5...8 мм) судовых панелей из алюминиевых спла- вов системы Al-Mg на основе гибридной плаз- менно-дуговой сварки плавящимся электродом с осевой подачей проволоки, которая позволит устранить характерное для дуговых способов раз- упрочнение металла сварных соединений. Для достижения поставленной цели был про- веден ряд технологических исследований про- цессов гибридной плазменно-дуговой сварки (плазма-миг) и импульсной сварки плавящимся электродом на токе обратной полярности (миг), в которых использовали алюминиево-магниевые сплавы марок 5083 и 1561 толщиной 5 и 8 мм с прочностью до 370 мпа. в качестве электродных проволок применяли проволоки из сплавов марки 5356 (для сплава 5083), а также св-амг61 или ее европейский аналог Ok. Autrod 18.22 (производ- ство фирмы «ESAB») (для сварки сплава 1561). химические составы указанных сплавов приведе- ны в табл. 1, 2. режимы подбирали на образцах размером 400×200×δ мм, выполненных из указанных в табл.1 сплавов. отрабатывали режимы сварки стыковых соединений листов толщиной δ = 5 и 8 мм. Для предварительной подборки режимов выполняли наплавочные швы, после выбора па- раметров режима проводили сварку стыков. Для толщины 5 мм разделку кромок не выполняли. Для толщины 8 мм выполняли Y-образную раз- делку кромок с углом раскрытия 60° и притупле- нием 2 мм только в случае импульсной сварки плавящимся электродом, поскольку гибридный процесс и в этом случае обеспечивал качествен- ную сварку без разделки. Для формирования ниж- него валика усиления использовали удаляющие- ся подкладки из немагнитной аустенитной стали — для сварки образцов δ = 5 мм размер канавки в подкладке составлял 6,0×2,0 мм, а для сварки об- разцов δ = 8 мм — 8,0×3,0 мм. Для проведения экспериментов применяли разработанный в иэс им. е. о. патона специа- лизированный комплекс оборудования, в состав которого входили [8]: инверторный сварочный источник питания для аргонодуговой сварки не- плавящимся электродом тиг AC-DC EVO 450/T Robot, плазменный модуль FPM, EVO Speed Star 520 TS Robot, блоки автономного охлажде- ния, плазмотрон для машинной гибридной плаз- менно-дуговой сварки плавящимся электродом с осевой подачей проволоки, многопозиционный лабораторный манипулятор на базе сварочной ко- лонны и вращателя, общая система управления комплексом гибридной сварки. сварку выполня- ли согласно технологической схеме, приведенной на рис. 1, а. при этом достигался эффект допол- нительного обжатия дуги с плавящимся электро- дом сжатой дугой полого неплавящегося электро- да рис. 1, б [9]. Диаметр плазмообразующего сопла изменяли в пределах 6…10 мм. Конструкция анода была со- ставной, представляющей собой медный корпус со вставкой из вольфрама диаметром 6,0 мм. Для подачи электродной проволоки в вольфраме было выполнено отверстие диаметром 4,0 мм. во всех опытах расстояние между плазмообразующим соплом и образцом составляло 6,0 мм. это рас- стояние выбрано из условия обеспечения вылета электрода (расстояния от токоподводящего нако- нечника для электродной проволоки) в диапазоне 16…18 мм. при этом достигается минимальное забрызгивание плазмообразующего и защитных сопел гибридного плазмотрона. Критерием пригодности швов для последую- щих механических испытаний являлось соответ- ствие требованиям к допустимым поверхностным дефектам согласно результатам внешнего осмо- тра и измерений согласно требований [10] и гост 14806–80. после выполнения наплавочных швов были выбраны режимы гибридной плазменно-дуго- Т а б л и ц а 1 . Химический состав свариваемых образцов (δ = 5 и 8 мм), мас. % сплав норма- тивный документ Mg Mn Cu Fe Si Cr Zn Ti Zr Be 5083 EN 573-3 4,0...4,9 0,4...1,0 0,1 0,4 0,4 0,05...0,25 0,25 0,10...0,15 - 0,005 1561 (амг61) ост 1 92014-90 5,5...6,5 0,7...1,1 0,1 0,4 0,4 - 0,2 - 0,02...0,12 0,0001...0,003 Т а б л и ц а 2 . Химический состав электродной проволоки (диаметром 1,2 и 1,6 мм), мас. % марка Mg Mn Cu Fe Si Cr Zn Ti Zr Be ER5356 4,5...5,5 0,08...0,2 0,1 0,4 0,4 0,05...0,25 0,1 0,06...0,20 - 0,0005 св-амг61 5,8...6,8 0,5...0,8 0,1 0,4 0,25 - 0,2 0,02...0,10 - 0,0002...0,005 Ok. Autrod 18.22 5,5...6,2 0,8...0,9 0,05 0,2 0,4 - 0,2 0,02...0,20 0,02...0,10 0,005 РОИ ВО СТВЕ РА Е 31ISSN 0005-111X АВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА, №7 (765), 2017 вой сварки, на которых затем проводилась встык сварка образцов для механических испытаний. аналогичные образцы были получены традици- онной импульсно-дуговой сваркой с использо- ванием дуги с плавящимся электродом (табл. 3). сварку вели в нижнем положении в защитной сре- де аргона с расходом 25…30 л/мин при скоростях 0,3…0,6 м/мин. сравнивали результаты примене- ния обоих методов (рис. 2, 3). сравнение погонных энергий сварки плавя- щимся электродом и гибридной плазменно-дуго- вой сварки алюминиевых сплавов толщиной 5 мм, выполненных с одинаковой скоростью, показы- вает снижение этого параметра во втором слу- чае примерно на 20...30 % (табл. 3). сварка ги- бридным способом сплава 1561 (δ = 5,0 мм) без разделки кромок позволила повысить скорость процесса до 1,0 м/мин, что на 40 % превосходит традиционную импульсно-дуговую сварку плавя- щимся электродом (табл. 3). в случае сварки об- разцов толщиной 8 мм примерное соответствие погонных энергий в обоих случаях делает право- мочным сравнение результатов этих процессов, несмотря на различные скорости сварки (табл. 3). сварные швы, полученные сваркой плавя- щимся электродом образцов из сплава 5083 (δ = 8,0 мм), имели пористость в верхней части швов, при этом их ширина составляла 18,0 мм при рис. 1. технологическая схема процесса (а) гибридной плазменно-дуговой сварки: 1 — свариваемый образец, 2 — дуга с пла- вящимся электродом, 3 — сжатая дуга прямого действия, 4 — плазмообразующее сопло, 5 — трубчатый электрод плазмотро- на (анод), 6 — защитное сопло, 7 — подающий мундштук плавящегося электрода; фотография совместного действия сжатой дуги и дуги с плавящимся электродом (б) рис. 2. поперечные шлифы сварных соединений листов из сплава 1561 (δ = 5,0 мм), выполненных импульсно-дуговой сваркой плавящимся электродом (а) и гибридной плазмен- но-дуговой сваркой с электродной проволокой диметром 1,2 (б) и 1,6 мм (в) рис. 3. поперечные шлифы сварных соединений листов из сплава 1561 (δ = 8,0 мм), выполненных импульсно-дуговой сваркой плавящимся электродом (а) и гибридной плазмен- но-дуговой сваркой плавящимся электродом (б) РОИ ВО СТВЕ РА Е 32 ISSN 0005-111X АВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА, №7 (765), 2017 высоте усиления 3,0 мм. Уменьшение геометриче- ских размеров швов при выбранной разделке сва- риваемых кромок было невозможным из-за того, что для достижения соответствующей проплавля- ющей способности дуги необходим был свароч- ный ток порядка 250 а, напрямую связанный со скоростью подачи электродной проволоки и, соот- ветственно, определенным количеством вводимо- го в сварочную ванну металла. при гибридной плазменно-дуговой сварке плавящимся электродом за счет подбора соотно- шения величин погонных энергий каждой из со- ставляющих имеется возможность дозировать скорость подачи проволоки так, чтобы обеспе- чить формирование верхнего и нижнего валиков усиления. при этом необходимая для сквозно- го проплавления соединяемых листов погонная энергия обеспечивается за счет действия сжатой дуги с неплавящимся электродом. это позволило при гибридной плазменно-дуговой сварке листов Т а б л и ц а 3 . Параметры режимов сварки плавящимся электродом (МИГ) и гибридной плазменно-дуговой сварки (Плазма-МИГ) сплавов 5083 и 1561 ско- рость сварки, м/мин ток сжа- той дуги, а напря- жение сжатой дуги, в расход плазмо- образую- щего газа, л/мин ток дуги с плавя- щимся электро- дом, а напряже- ние дуги с плавящим- ся электро- дом, в скорость подачи электрод- ной прово- локи, м/мин расход цен- траль- ного газа, л/мин тол- щина образ- ца δ, мм погонная энергия (плазма-миг) + + миг, кДж/м Диаметр элект- родной проволо- ки, мм сплав 5083 0,6 -- -- -- 280 26,5 8,4 -- 5,0 0+740 1,6 0,6 115 26 5,0 165 18 7,6 7,0 5,0 300+297 0,3 -- -- -- 251 27,0 9,5 -- 8,0 0+1350 0,4 168 22,8 5,0 213 23,0 7,0 7,0 8,0 570+730 сплав 1561 0,6 -- -- -- 253 25,8 8,0 -- 5,0 0+650 1,6 0,6 100 25,4 5,0 155 17,4 12,5 7,0 5,0 255+270 1,2 0,6 100 24,6 5,0 165 17,4 7,4 7,0 5,0 246+287 1,6 1,0 178 29,2 3,5 154 18,2 7,5 6,5 4,5 311+170 1,6 0,3 -- -- -- 251 27,0 9,5 -- 8,0 0+1350 1,6 0,4 155 21,8 5,0 213 23,0 7,0 7,0 8,0 505+730 рис. 4. распределение твердости в поперечном сечении сварных соединений, полученных сваркой миг (1) и плаз- ма-миг (2) образцов: а — из сплава 1561 (δ = 5,0 мм) при скорости сварки 0,6 м/мин; б — из сплава 5083 (δ = 8,0 мм) при скоростях сварки 0,3 и 0,4 м/мин, соответственно рис. 5. показатели прочности при статическом растяжении сварных соединений, полученных сваркой миг (1) и плаз- ма-миг (2) образцов: а — из сплава 1561 (δ = 5,0 мм) при скорости сварки 0,6 м/мин; б — из сплава 5083 (δ = 8,0 мм) на скоростях 0,3 и 0,4 м/мин, соответственно (1 — сварное соединение; 2 — металл шва) РОИ ВО СТВЕ РА Е 33ISSN 0005-111X АВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА, №7 (765), 2017 из сплава 5083 (δ = 8,0 мм) достичь ширины шва 15,0 мм при высоте усиления шва в 1,7 мм, т. е. уменьшить эти параметры примерно на 20 и 45 % соответственно. из стыковых сварных соединений, полученных сравниваемыми способами, вырезали темплеты для проведения микродюраметрического анализа, а так- же образцы типа XIIIa для испытаний на статиче- скую прочность согласно гост 6996–66. сравнение распределений твердости в поперечных сечениях сварных соединений, полученных традиционной импульсно-дуговой сваркой плавящимся электро- дом в среде аргона и гибридной сваркой плавящим- ся электродом, представлено на рис. 4. из него сле- дует, что гибридная сварка приводит к некоторому (до 4 % для сплава 1561 и до 8 % для сплава 5083) увеличению твердости соединений. сравнение показателей прочности сварных об- разцов при статическом нагружении со снятым валиком нижнего усиления шва (проплавом), а также со снятыми нижним и верхним усиления- ми шва для импульсно-дуговой сварки плавящим- ся электродом и гибридной плазменно-дуговой сварки плавящимся электродом, представлены на рис. 5. из этого сравнения следует, что исследу- емый способ сварки по сравнению с традицион- ным позволяет повышать прочность соединений из сплава 1561 до 3 %, а из сплава 5083 до 6 %. Выводы 1. на основании проведенных исследований раз- работана технология гибридной плазменно-дуго- вой сварки плавящимся электродом с осевой по- дачей проволоки через полый кольцевой электрод, позволяющая получать соединения тонкостенных (5...8 мм) судовых панелей из алюминиевых спла- вов системы Al–Mg, с прочностью свыше 80 % прочности основного металла и на 3...6 % выше прочности, обеспечиваемой импульсно-дуговой сваркой плавящимся электродом. 2. разработанная технология позволяет повы- шать производительность изготовления судовых панелей толщиной 5...8 мм по сравнению с при- меняемой в настоящее время импульсно-дуговой сваркой плавящимся электродом за счет повыше- ния скорости сварки на 25...40 % и устранения не- обходимости в выполнении разделки кромок. 3. использование гибридной плазменно-дуго- вой сварки по сравнению с традиционной сваркой дугой с плавящимся электродом при одинаковой скорости ведения процесса позволяет уменьшить ширину шва примерно на 20 % и снизить на 10...15 % количество используемой для форми- рования шва проволоки. при этом на 20...30 % уменьшается величина погонной энергии сварки, что способствует повышению прочностных харак- теристик и уменьшению ширины зоны разупроч- нения основного металла под воздействием тепла сварочной дуги. Работ а выполнял ась при подд ерж - ке Программы иностранных экспертов КНР № WQ20124400119 (Chinese Program of Foreign Experts № WQ20124400119), Программы ин- новационной группы провинции Гуандун, КНР № 201101C0104901263 (Guangdong Innovative Research Team Program No.201101C0104901263, China), проекта Гуандунской ключевой лаборатории современной технологии сварки № 2012A061400011, КНР (Project of Guangdong Provincial Key Laboratory № 2012A061400011, China). Список литературы 1. Зусин в. я., серенко в. а. (2004) Сварка и наплавка алю- миния и его сплавов. мариуполь, рената. 2. рабкин Д. м. (1986) Металлургия сварки плавлением алюминия и его сплавов. Киев, наукова думка. 3. Essers W. G., Jelmorini G. U.S. Philips Corporation (1975) Method of plasma-MIG-welding, New York, NY, USA, пат. US3891824. 4. Essers W. G., Liefkens A. C. (1972) Plasma-MIG welding deve- loped by Philips. Machinery and Production Engineering, 12, 632–633. 5. Essers W. G., Willemes G. A. (1984) Plasma-MIG – schweiben von Aluminium aufragschweiben und Zweielektadens schweiben, von autahl. DVS-Berichte, 90, 9–14. 6. Дедюх р. и. (2014) особенности процесса плазменной сварки плавящимся электродом (обзор). Сварочное про- изводство, 5, 34–39. 7. Yang Tao, Gao Hongming, Zhang Shenghu et al. (2013) The study on plasma-mig hybrid arc behaviour and droplet transfer for mild steel welding. Reviews on advanced materials science, 33, 459–464. 8. гринюк а. а., Коржик в. н., Шевченко в. е. и др. (2016) гибридные технологии сварки алюминиевых сплавов на основе дуги с плавящимся электродом и сжатой дуги. Ав- томатическая сварка, 5-6, 107–113. 9. http://www.dvs-aft.de/AfT/V/V2/V2.3/V2.3.5. Deutscher Ver- band für Schweißen und verwandte Verfahren e. V. Ausschuss für Technik. Arbeitsgruppe V 2.3.5 «Plasma-MIG-Schweißen». 10. нД 2-020101-040. (2013) Правила Технического наблю- дения за постройкой судов и изготовлением материалов и изделий для судов. т. 2. санкт-петербург, российский морской регистр судоходства. References 1. Zusin, V.Ya., Serenko, V.A. (2004) Welding and surfacing of aluminium and its alloys. Mariupol, Renata. 2. Rabkin, D.M. (1986) Metallurgy of fusion welding of aluminium and its alloys. Kiev, Naukova Dumka. 3. Essers, W.G., Jelmorini, G. (1975) Method of plasma-MIG- welding. U.S. Philips Corp. Pat. US3891824. 4. Essers, W.G., Liefkens, A.C. (1972) Plasma-MIG welding developed by Philips. Machinery and Production Engineering, 12, 632-633. 5. Essers, W.G., Willemes, G.A. (1984) Plasma-MIG- Schweissen von Aluminium Auftragschweissen und Zweielektrodenschweissen. DVS-Berichte, 90, 9-14. 6. Dedyukh, R.I. (2014) Peculiarities of consumable electrode plasma welding (Review). Svarochn. Proizvodstvo, 5, 34-39. 7. Yang Tao, Gao Hongming, Zhang Shenghu et al. (2013) The study on plasma-mig hybrid arc behaviour and droplet transfer for mild steel welding. Rev. on Advanced Materials, 33, 459-464. РОИ ВО СТВЕ РА Е 34 ISSN 0005-111X АВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА, №7 (765), 2017 8. Grinyuk, A.A., Korzhik, V.N., Shevchenko, V.E. et al. (2016) Hybrid technologies of welding aluminium alloys based on consumable electrode arc and constricted arc. The Paton Welding J., 5-6, 98-103. 9. http://www.dvs-aft.de/Aft/V/V2/V2.3/V2.3.5. Deutscher Verband fuer Schweissen und verwandte Verfahren e.V. Ausshuss fuer Technik. Arbeitsgruppe V 2.3.5 Plasma-MIG- Schweissen. 10. ND 2-020101-040 (2013) Rules of technical supervision in construction of ships and manufacture of materials and products for ships. Vol. 2. St.-Petersburg, Russian Maritime Register of Shipping. в. м. Коржик ІеЗ ім. Є. о. патона нан України. 03680, м. Київ-150, вул. Казимира малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua гІБриДне плаЗмово-ДУгове ЗварЮвання тонКостІнних панелей З алЮмІнІЄвого сплавУ актуальність даної роботи пов’язана з необхідністю розроб- ки доступної високопродуктивної технології зварювання тон- костінних суднових панелей зі сплавів системи Al–Mg, яка дозволить мінімізувати характерний для традиційних дуго- вих способів зварювання ефект погіршення міцності отри- маних з’єднань, а також зменшувати ширину зварних швів і погонну енергію їх зварювання без істотного збільшення вар- тості зварювального устаткування. на підставі проведених автором досліджень запропоновано технологію гібридного плазмово-дугового зварювання плавким електродом з осьо- вою подачею дроту через порожнистий кільцевий електрод, що дозволяє отримувати з’єднання тонкостінних (5...8 мм) суднових панелей із алюмінієвих сплавів системи Al–Mg, з міцністю понад 80 % міцності основного металу і на 3...6 % вище міцності, яка забезпечується імпульсно-дуговим зварю- ванням плавким електродом. розроблена технологія дозволяє підвищувати продуктивність виготовлення суднових панелей товщиною 5...8 мм у порівнянні із застосовуваним на даний час імпульсно-дуговим зварюванням плавким електродом за рахунок підвищення швидкості зварюванням на 25...40 % і усунення необхідності у виконанні обробки кромок. показа- но, що використання гібридного плазмово-дугового зварю- вання в порівнянні з традиційним зварюванням дугою з плав- ким електродом при однаковій швидкості ведення процесу дозволяє зменшити ширину шва приблизно на 20 % і знизити на 10...15 % кількість використовуваного для формування шва дроту. при цьому на 20...30 % зменшується величина по- гонної енергії зварювання, що сприяє підвищенню міцності і зменшенню ширини зони знеміцнювання основного металу під впливом тепла зварювальної дуги. Бібліогр. 10, табл. 3, рис. 5. Ключові слова: алюмінієві сплави, плазма прямої дії, дуга з плавким електродом, гібридне зварювання, режим зварюван- ня, твердість швів, міцність з’єднань V. N. Korzhik E.O.Paton Electric Welding Institute of NASU. 11 Kazimir Malevich str., 03680, E-mail: office@paton.kiev.ua HYBRID PLASMA-ARC WELDING OF THIN-WALLED PANELS FROM ALUMINUIM ALLOY The urgency of this work is associated with the need to develop accessible highly efficient technology of welding thin-walled ship panels from Al-Mg system alloys, which will allow minimizing the effect of deterioration of strength characteristics of the produced joints, characteristic for traditional arc welding methods, as well as reducing weld width and welding heat input without any essential increase of welding equipment cost. Research performed by the author was the base to propose the technology of hybrid plasma-MIG welding with axial feed of wire through hollow circular electrode, allowing production of joints of thin-walled (5-8 mm) ship panels from aluminium alloys of Al- Mg system, with strength higher than 80% of that of base metal and by 3 – 6 % higher than strength provided by consumable electrode pulsed-arc welding. Developed technology allows improvement of the efficiency of manufacturing ship panels 5 – 8 mm thick, compared to currently applied consumable electrode pulsed-arc welding due to improvement of welding speed by 25 – 40% and elimination of the need for edge preparation. It is shown that application of hybrid plasma-arc welding, compared to traditional consumable electrode arc welding allows reducing weld width by approximately 20% and decreasing by 10 – 15% the quantity of wire used for weld formation. Here, welding heat input is reduced by 20 – 30% that promotes an improvement of strength characteristics and reduction of the width of base metal softening zone under the impact of welding arc heat. 10 Ref., 3 Tables, 5 Figures. Keywords: aluminium alloys, direct action plasma, consumable electrode arc, hybrid welding, welding mode, weld hardness, joint strength поступила в редакцию 06.04.2017 1-я МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО СВАРКЕ И НЕРАЗРУШАЮЩЕМУ КОНТРОЛЮ 2018 1st ICWNDT-2018 22 2 октября 201 г. г. фин , Греция Адресс: WGI: Trapezountos & Digeni Akrita, Elefsina 192 00, Attikis, Greece. Phone (+30) 210 3630050, Fax (+30) 2103636917, Website:www.wgi.gr, E-mail: tzaferis@wgi.gr

Гибридная плазменно-дуговая сварка тонкостенных панелей из алюминиевого сплава

Репозитарії

Схожі ресурси