Станки и машины станут прочнее: ученые ПНИПУ повысили эффективность плазменной сварки

Специалисты Пермского Политеха предложили метод, который обеспечит стабильность формирования сварочных валиков и высокое качество соединения деталей

Плазменная сварка применяется во многих сферах промышленности. С ее помощью соединяют металлические детали для медицинской аппаратуры, приборов, автомобилей, самолетов и ракет. Однако достичь постоянного качества сварного шва удается не всегда, а его дефекты уменьшают надежность и срок службы изделий.

Плазменная сварка — это способ неразрывного соединения металлов при помощи плазменного потока. В чем принцип его работы? В устройство, называемое плазмотроном, загоняется специальный плазмообразующий газ (азот, аргон и др.). При подаче тока на конце электрода возникает электрическая дуга. Попадая на нее, газ нагревается и в результате теплового расширения начинает на высокой скорости истекать из сопла устройства. Получившийся поток плазмы нагревает и плавит металл, температура в нем может достигать 30000 градусов Цельсия. Метод подходит для сварки практически любого металла: стали, меди, алюминия, чугуна и других, в том числе и тугоплавких — вольфрама, рения и молибдена.

Политехники выявили недостаток данного метода: некоторые материалы, например, титановые сплавы, не удается сваривать достаточно качественно (наплавляемые валики формируются нестабильно, шов содержит дефекты). Ученые ПНИПУ модернизировали метод. Для формирования дуги они предложили использовать два независимых импульсных источника питания и перемещать плавящийся электрод возвратно-поступательными движениями.

«Под действием импульсного тока на конце плавящегося электрода образуются капли расплава. За счет перемещения электрода их можно принудительно отделять: частота переноса расплава растет, а размер капель, наоборот, уменьшается, что повышает качество наплавляемого валика. Кроме того, применение импульсного тока уменьшает разбрызгивание металла в процессе сварки, благодаря чему сварные швы получаются аккуратнее, ровнее, прочнее», — объяснил кандидат технических наук, доцент кафедры автоматики и телемеханики ПНИПУ Игорь Безукладников.

Запатентованный учеными ПНИПУ метод будет востребован в приборо-, автомобиле-, машино- и авиастроении, космической промышленности и других отраслях. Выход в коммерческую эксплуатацию готовится в 2024 году. На исследование выдан патент № 2806358. Разработка проводилась в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

Источник: Научная Россия.