V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

На сегодняшний день существует целый ряд достижений по улучшению качества сварки титановых конструкций представленных в таблице 1.

Таблица 1

Современные достижения в области улучшения качества сварных титановых конструкций.

Вид дефектов и технологических несовершенств	Достижения по исключению недостатков
Сварка погруженным вольфрамовым электродом (СПВЭ)
1.Вольфрамовые включения 2.Поры	- Установка Рыбинского завода - Тороидальный электрод - Автополировка электрода
3.Кратеры 4.Подрезы	- Разработка режимов корректировки процесса сварки
5. Большое количество переналадок при сварке изделия	- Разработка универсального приспособления для сварки - Автоматизация процесса сварки
6.Термические вакуумные печи	- Термообработка в воздушной среде с последующим удалением окисной пленки
Электронно-лучевая сварка (ЭЛС)
1.Поры	- Повышение чистоты поверхности - Удаление влаги предварительной термообработкой в вакууме - Лазерное оплавление поверхности после мехобработки - Предварительный прогрев расфокусированным электронным лучом
2.Несплошности, пустоты	- Разработка режимов корректировки процесса сварки - Горизонтальное расположение электронного луча
3.Подрезы 4.Кратеры 5.Непровар	- Дополнительные операции формирования шва - корня и усиления - Разработка режимов корректировки процесса сварки
6.Перезагрузки вакуумной камеры	- Использование нового оборудования с манипуляторами и компьютерным программированием - Выполнение за одну загрузку операций прогрева, очистки, прихватки, сварки, формирования усиления и корня шва и термообработки.

 Продолжение таблицы 1

Вид дефектов и технологических несовершенств	Достижения по исключению недостатков
7.Большая трудоемкость создания вакуума в камере, ограничение габаритов конструкции, габаритами камеры	- Использование местного вакуумирования

 СПВЭ:

1.Вольфрамовые включения и поры. Вредные включения возникают вследствие неудовлетворительной стойкости традиционного электрода. Достижение по применению тороидального электрода позволило увеличить площадь рабочей поверхности электрода, что существенно увеличивает стойкость и допустимую силу тока. Автополировка электрода во время процесса сварки путем кратковременного переключения полярности тока с прямой на обратную существенно снижает эрозию электрода , повышает работоспособность. Поры являются следствием образования нерасплавленной проставки, вследствие недостаточной мощности сварочной установки. Установка, разработанная на Рыбинском заводе, обладает увеличенной мощностью, что в сочетании с тороидальным электродом существенно повышает величину провара.

2.Кратеры, подрезы - являются следствием нарушения режимов сварки. Требуется разработка режимов корректировки процесса сварки.

3.Необходимость переналадки для сварки каждой подсборки. Разработка специального приспособления и системы автоматизированного управления позволяет снизить трудоемкость и увеличить производительность процесса сварки.

4.Термические вакуумные печи. Термообработка после сварки в вакуумных печах обладает высокой трудоемкостью, тем большей, чем больше габариты печи. Термообработка в воздушной среде с последующим удалением окисной пленки травлением или опескоструиванием значительно снижает затраты времени и трудоемкость снятия напряжения после сварки.

ЭЛС:

1.Поры. Причиной пор является капиллярно конденсированная влага попадающая в капилляры образующиеся на поверхности металла после мехобработки. Для борьбы с этим используют такие методы как: повышение чистоты поверхности, удаление влаги предварительной термообработкой в вакууме, лазерное оплавление поверхности после мехобработки; однако эти способы весьма трудоемки и усложняют технологический процесс дополнительными операциями. Самый эффективный способ удаления влаги - предварительный прогрев поверхности расфокусированным электронным лучом.

2.Несплошности, пустоты. Нарушение режимов сварки, режимы корректировки. Применение горизонтального расположения луча.

3.Подрезы, кратеры, непровар. Нарушение режимов сварки, режимы корректировки. Дополнительные операции формирования корня и усиления шва.

4.Перезагрузки вакуумной камеры. Новая установка KL-138 обладает 6 степенями свободы пушки, возможностью перемещать и вращать заготовку, автоматическое регулирование режима сварки по заданной программе, контроль качества соединения в процессе сварки (система слежения за стыком Растр 6), точное позиционирование луча и дает возможность выполнять за одну загрузку операций прогрева, очистки, прихватки, сварки, формирования усиления и корня шва и термообработки.

5.Трудоемкость создания вакуума. Использование передвижного местного вакуума снижает затраты времени на создание вакуума в камере и позволяет вести сварку конструкций любых габаритов.

Зависимость изменения геометрических параметров сварного шва (рисунок 1,а) и макроструктуры (рисунок 1,б) от режимов ЭЛС. Режимы ЭЛС и полученная геометрия представлены в таблице 2

Таблица 2 - Зависимость геометрии от режимов сварки

Номер режима	Режимы сварки		Размеры сварного шва				Макроструктура
	Iсв, мА	Iф, мА	h1	S1	h2	S2	h1	h2	h3	h
1	50	900	1,1	8	2,5	5,5	6	3	1,5	15
2	40	900	1	8	3	6,5	4,5	2,5	1,25	12
3	30	900	0,2	6	1,5	3,2	3,5	1,75	0,75	8,5
4	30	800	0	4,8	1	1,5	5	2	1,75	12,5
5	50	800	1,2	9	1,5	3,5	4,5	2,25	1,75	12,5

Рисунок 1 - Зависимость изменения геометрических параметров: а) сварного шва; б) макроструктуры от режимов ЭЛС

Полученные зависимости позволяют создать систему автоматического контроля и корректирования режимов в процессе сварки.  

Код для цитирования: Скопировать