Комбинированные технологии сварки плавлением (Обзор)
Выполнен анализ комбинированных и гибридных технологий сварки с использованием в качестве источников нагрева газового пламени, электрической дуги, лазера, электронного луча и различных способов защиты. Показана целесообразность промышленного использования различных способов двух- и трехдуговой сварк...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Дата: | 2012 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2012
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101263 |
| 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: | Комбинированные технологии сварки плавлением (Обзор) / Г.И. Лащенко // Автоматическая сварка. — 2012. — № 8 (712). — С. 32-38. — Бібліогр.: 27 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859636673232502784 |
|---|---|
| author | Лащенко, Г.И. |
| author_facet | Лащенко, Г.И. |
| citation_txt | Комбинированные технологии сварки плавлением (Обзор) / Г.И. Лащенко // Автоматическая сварка. — 2012. — № 8 (712). — С. 32-38. — Бібліогр.: 27 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Автоматическая сварка |
| description | Выполнен анализ комбинированных и гибридных технологий сварки с использованием в качестве источников нагрева газового пламени, электрической дуги, лазера, электронного луча и различных способов защиты. Показана целесообразность промышленного использования различных способов двух- и трехдуговой сварки плавящимися электродами диаметром 1…2 мм. Предложено использовать в качестве комбинированных источников нагрева дугу и газовое пламя, лазерный и электронный луч.
Analysis of the combined and hybrid welding technologies using gas flame, electric arc, laser, and electron beam as the heat sources, and various shielding methods was performed. The rationality of industrial application of various processes of two- and three-arc welding with 1...2 mm dia. consumable electrodes is shown. It is proposed to use the arc and gas flame, laser and electron beam as the combined heat sources.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:17:39Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 621.791.1/.8+621.791.94
КОМБИНИРОВАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ (Обзор)
Г. И. ЛАЩЕНКО, канд. техн. наук (НТК «Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины)
Выполнен анализ комбинированных и гибридных технологий сварки с использованием в качестве источников
нагрева газового пламени, электрической дуги, лазера, электронного луча и различных способов защиты. Показана
целесообразность промышленного использования различных способов двух- и трехдуговой сварки плавящимися
электродами диаметром 1…2 мм. Предложено использовать в качестве комбинированных источников нагрева дугу
и газовое пламя, лазерный и электронный луч.
К л ю ч е в ы е с л о в а : комбинированные и гибридные тех-
нологии, источники энергии, электрическая дуга, газовое
пламя, лазер, электронный луч, защитная среда
Решение вопросов свариваемости конкретного
материала, обеспечение требуемого качества
швов и соединений сварных конструкций, при до-
статочной производительности, является главной
задачей технологии сварки [1–4]. При различных
технологиях сварки плавлением эту задачу реша-
ют за счет выбора типа, мощности и распреде-
ления между потребителями источников нагрева,
комбинирования электродного и присадочного
материала в части формы и химического состава,
вида и состава защиты зоны сварки, а также дру-
гих способов и приемов [1, 2, 5, 6]. В частности,
в сварочном производстве получили распростра-
нение комбинированные технологические процес-
сы, в которых одновременно используют два и
более одно- или разнородных источников энергии
[7, 8]. В случае применения разнородных источ-
ников энергии, воздействующих на одну зону об-
работки (например, сварочную ванну), вследствие
чего совместный результат превосходит сумму ре-
зультатов действия каждого из составляющих
энергетических источников, процесс называют
гибридным. В последние годы возрос интерес к
гибридным процессам сварки, в которых исполь-
зуют комбинированную энергию лазерного луча,
плазмы, электрической дуги [9].
Целью настоящей работы является анализ су-
ществующих и определение новых возможных нап-
равлений совершенствования технологии сварки
плавлением на основе комбинирования энергии и
защитной среды, подаваемых в рабочую зону.
Комбинирование источников энергии и за-
щитных сред. При сварке основными источни-
ками энергии являются химические реакции, про-
текающие с выделением тепла (экзотермические),
электрическая дуга, низкотемпературная плазма,
электронный луч, лазерное излучение, электро-
контактный, электрошлаковый и индукционный
нагрев, нагрев в электроплитах, трением и уль-
тразвуком [1, 3, 5, 6, 10, 11]. При необходимости
механическую энергию в зону сварки вводят пу-
тем статического, динамического и импульсного
нагружения.
В табл. 1 приведены существующие и возмож-
ные сочетания способов сварки на основе двой-
ных комбинаций источников энергии и видов ме-
ханического нагружения применительно к соеди-
нению металлических материалов.
Естественно, что количество возможных спо-
собов сварки может быть расширено за счет трой-
ных комбинаций источников термической энер-
гии и видов механического нагружения.
Внутри конкретного способа сварки плавлени-
ем могут применяться различные способы защиты
металла от воздуха (табл. 2) [9, 12].
В случае применения нескольких источников
нагрева для каждого из них могут быть исполь-
зованы как одинаковые, так и различные по сос-
таву и конструктивному исполнению способы за-
щиты.
Защитные среды, выполняя свою основную
функцию защиты расплавленного металла от воз-
духа, оказывают огромное влияние на физические,
металлургические и технологические характерис-
тики процесса сварки.
Ниже рассмотрены некоторые известные и
предлагаемые автором способы сварки с комби-
нированием источников нагрева и защитных сред.
Двух- и трехдуговая сварка плавящимися
электродами. Механизированная дуговая сварка
плавящимся электродом занимает лидирующие
позиции среди других сварочных технологий. На-
иболее широко применяют однодуговую сварку.
Менее распространены двух-, трех-, четырех- и
пятидуговая сварка в общую ванну [9]. Последние
две технологии в основном используют при про-
изводстве труб большого диаметра. Двух- и трех-
дуговую сварку под флюсом проволоками диа-
метром 3…5 мм применяют в судо-, резервуарос-
троении, трубном производстве, при изготов-
© Г. И. Лащенко, 2012
32 8/2012
лении балочных и листовых конструкций различ-
ного назначения с протяженными швами.
В работе [13] показано, что двух- и трехдуго-
вую сварку в защитных газах и под флюсом элек-
тродными проволоками диаметром 1…2 мм, учи-
тывая их технологические возможности, целесо-
образно применять более широко, взамен одно-
дуговой сварки проволоками диа-
метром 3…5 мм, в том числе для
решения таких важных задач, как
повышение производительности
труда (в 2...3 раза), снижение теп-
ловложения (в 1,7…2,0 раза),
уменьшение остаточных деформа-
ций и обеспечение требуемых слу-
жебных характеристик различных
металлоконструкций.
Главным недостатком двух- и
трехдуговой сварки в защитных га-
зах считается повышенное разбрыз-
гивание металла и нарушение ста-
бильности процесса в результате
магнитного взаимодействуя дуг. В
то же время эта и другие проблемы
могут быть успешно решены бла-
годаря возможностям, которыми в
настоящее время располагает элек-
тротехника, электроника и свароч-
ная металлургия (рациональное пи-
тание дуг, специальные источники
тока, системы управления, защит-
ные газовые среды, порошковые
проволоки и др.).
Одним из направлений дальнейшего совер-
шенствования двухдуговой сварки открытыми ду-
гами может быть использование двухскоростной
газовой защиты одной (первой) или обеих дуг
(рис. 1).
В первом варианте, приведенном на рис. 1, а,
первую по ходу сварки дугу 1, питаемую пос-
Т а б л и ц а 2. Виды защиты расплавленного металла от воздуха при раз-
личных способах сварки плавлением
Способ защиты
Способ сварки
Газовая Дуговая Плаз-
менная
Лазер-
ная
Элект-
ронно-
лучевая
Элект-
рошла-
ковая
Газами: –
инертными – + + + + –
активными + + + + – –
смесями + + + + – –
парами – + – – – –
сплошная струя + + + + + –
кольцевая струя – + – + – –
двухслойные струи – + + + – –
двухскоростные струи – + + – – –
импульсная струя – + + + – –
в камерах – + + + – –
Газами и шлаками + + + + + –
Шлаками (под флюсом) – + – – – +
Созданием вакуума – + + + + –
Пр и м е ч а н и е . Знак «+» обозначает возможность применения способа защиты;
«–» — способ защиты не используется.
Та б л и ц а 1. Комбинирование источников термической энергии и видов механического нагружения при сварке
Источник термической энергии и
вид механического нагружения ГП ТР ЭД НП ЭЛ ЛЛ ЭКН ЭШН НЭ ИН Т УЗ СН ДН ИмН
Газовое пламя (ГП) + + + + + + + + +
Термитная реакция (ТР) + + + + + + + +
Электрическая дуга (ЭД) + + + + + + + + + + +
Низкотемпературная плазма (НП) + + + + + + +
Электронный луч (ЭЛ) + + + + + + +
Лазерный луч (ЛЛ) + + + + + + + + + +
Электроконтактный нагрев (ЭКН) + + + + + + + + +
Электрошлаковый нагрев (ЭШН) + + + + + + + +
Нагрев в электролитах (НЭ) + + + + + + +
Индукционный нагрев (ИН) + + + + + + + + + + + +
Трение (Т) + + + + + +
Ультразвук (УЗ) + + + + + + + + + +
Статическое нагружение (СН) + + + + + + + + + + + +
Динамическое нагружение (ДН) + + + + + + + + + + + + +
Импульсное нагружение (ИмН) + + +
Пр и м е ч а н и е . Знак «+» обозначает, что процесс применяется или возможен.
8/2012 33
тоянным током обратной полярности, дополни-
тельно сжимают потоком защитного газа, пода-
ваемого по соплу 2 со скоростью, значительно
превышающей скорость потока основного защит-
ного газа, подаваемого по соплу 3. Основной за-
щитный газ используется для защиты расплав-
ленного металла и второй дуги 4.
Во втором варианте (рис. 1, б) скоростной по-
ток используют и для сжатия второй дуги 4. В
этом случае концентрация нагрева больше, чем в
предыдущем случае. Эффективность использова-
ния дополнительного скоростного потока газа ар-
гона впервые была исследована при однодуговой
сварке алюминия плавящимся электродом [13,
14]. При этом глубина проплавления и полный
тепловой КПД процесса сварки на оптимальных
режимах увеличились примерно в два раза. По
сути речь идет о плазменно-дуговой сварке пла-
вящимся электродом, а улучшение энергетичес-
ких характеристик связано с дополнительным
сжатием дуги и улучшением теплопередачи к ос-
новному металлу под воздействием скоростного
потока газа.
В работе [15] показано, что повышение ско-
рости дополнительного потока защитного газа до
40 м/с позволяет увеличить глубину проплавле-
ния стали в 1,5…2,0 раза по сравнению с глубиной
проплавления при обычном способе сварки элек-
тродной проволокой диаметром 1…1,2 мм. При
сварке с высокой скоростью истечения дополни-
тельной струи CO2 образуется узкий шов с коэф-
фициентом проплавления 0,71…0,33, высоким
усилением без плавного перехода к основному
металлу.
На наш взгляд, формирование швов может
быть улучшено за счет использования двух дуг,
горящих в общую ванну и питаемых от отдельных
источников.
В этом случае для дополнительного сжатия дуги
(дуг) и защиты зоны сварки могут быть использо-
ваны как одно-, так и разнородные газы (смеси га-
зов). Улучшение формирования швов и уменьшение
разбрызгивания также возможно за счет разнопо-
лярного горения первой и второй дуги (вариант В2),
питание второй дуги переменным током (вариант
В3) (рис. 1, а), использования одной или двух по-
рошковых проволок.
Эффект, аналогичный использованию порош-
ковой проволоки, может быть достигнут за счет
подачи в зону сварки, в том числе посредством
скоростной струи газа, небольшого количества
флюса соответствующего состава. Такой процесс
может быть использован как при сварке сталей,
так и других сплавов, в частности, алюминиевых.
Трехдуговая сварка плавящимися электродами
диаметром 1…2 мм в защитных газах в общую ван-
ну пока недостаточно исследована. В случае трех-
дуговой сварки большую роль играет схема питания
дуг, минимизирующая их магнитное взаимодейс-
твие. Три возможных варианта подключения дуг к
независимым источникам тока представлены на
рис. 2. Согласно варианту, представленному на
рис. 2, а, первая и третья по ходу сварки дуги пи-
таются постоянным током обратной полярности, а
вторая дуга — постоянным током прямой поляр-
ности. Поскольку направление тока, протекающего
по первой и третьей дуге не совпадает с направле-
нием тока, который протекает по второй дуге, то
они будут отталкиваться от нее, а сварка будет про-
текать более стабильно, чем при питании всех дуг
током обратной полярности.
В варианте подключения дуг, представленном
на рис. 2, б, первая дуга питается постоянным
током обратной полярности, третья — прямой по-
Рис. 1. Схема двухдуговой сварки с двухскоростной газовой
защитой одной (а) и двух (б) дуг: 1, 4 — соответственно
первая и вторая дуга; 2 — сопло для подачи высокоскорост-
ного потока газа; 3 — сопло для подачи защитного газа с
обычной скоростью
Рис. 2. Схемы подключения электродов при трехдуговой сварке в защитных газах на постоянном токе (а), постоянном и
переменном токе (б, в)
34 8/2012
лярности, а вторая дуга — переменным током. В
этом случае первая и третья дуга поочередно, с
частотой переменного тока, притягиваются и от-
талкиваются относительно второй дуги.
Вариант питания дуг, представленный на
рис. 2, в, может иметь некоторые преимущества
при сварке ферромагнитных материалов по срав-
нению с вариантом на рис. 2, б.
Во всех рассмотренных вариантах повышению
стабильности процесса способствуют оптимиза-
ция параметров режима сварки, выбор соответс-
твующего защитного газа (смеси газов) и исполь-
зование в качестве одного, двух или трех элект-
родов порошковой проволоки. В случае, предс-
тавленном на рис. 2, а, рациональной может быть
комбинация, при которой в качестве второго элек-
трода используется неплавящийся вольфрамовый
электрод, подключенный к источнику постоянно-
го тока или питающийся модулированным током.
Трехдуговая сварка может обеспечить пример-
но трехкратное повышение производительности
и существенно расширить диапазон регулирова-
ния тепловложения при соединении различных
материалов. В практике сварочного производства
часто возникает необходимость более тонкого ре-
гулирования тепловложения и локального пере-
распределения тепла в границах образующейся
сварочной ванны. С этой целью при однодуговой
сварке в защитных газах и под флюсом исполь-
зуют питание дуги модулированным током или
колебания конца электрода по различным траек-
ториям [9].
При двух- и многодуговой сварке появляются
дополнительные возможности реализации эффек-
та модуляции тока и колебания электрода. В ка-
честве такого примера можно привести способ
сварки, представленный на рис. 3, где предложено
использовать две дуги, которые существенно от-
личаются мощностью, а именно — мощность вто-
рой по ходу сварки дуги значительно ниже мощ-
ности первой дуги. При этом базовые характе-
ристики процесса (тепловложение, производи-
тельность) в основном определеляются мощ-
ностью первой дуги, а вторая, относительно ма-
ломощная дуга, служит для более тонкого регу-
лирования термических, гидродинамических и
металлургических процессов в сварочной ванне.
Такое влияние второй дуги усиливается за счет
использования механических колебаний второго
электрода (рис. 4) или модуляции тока, которым
питается эта дуга.
Тот или иной вид колебаний и его параметры
выбирают в зависимости от того, какой техноло-
гический эффект хотят достигнуть (улучшить
формирование швов, увеличить скорость сварки,
уменьшить содержание вредных газов в свароч-
ной ванне, повысить стойкость против образова-
ния трещин, пор, снизить количество неметалли-
ческих включений, улучшить механические
свойства и служебные характеристики сварных
соединений).
Вариант двухдугового процесса с питанием вто-
рой дуги модулированным током, когда первая дуга
горит стационарно, позволяет, не изменяя базовых
параметров режима первой дуги, а значит и основ-
ных условий образования шва (в частности, глуби-
ны провара), активно влиять на его кристаллизацию
за счет подачи импульсов тока на вторую дугу,
Рис. 3. Схема способа двухдуговой сварки двумя дугами
асимметричной мощности: 1, 2 — соответственно первый и
второй электрод; 3, 4 — соответственно первая и вторая дуга;
5 — сварочная ванна; 6 — свариваемое изделие; A — рассто-
яние между электродами
Рис. 4. Схема двухдуговой сварки с колебаниями второго
электрода вдоль (а), поперек (б) шва и по кругу (в)
8/2012 35
расположенную в хвостовой, более холодной, час-
ти сварочной ванны. При этом создаются более
благоприятные условия и расширяются возмож-
ности для регулирования процесса формирования
и кристаллизации шва в сравнении с однодуговой
сваркой модулированным током.
Реализация предлагаемого способа возможна
и в варианте совместного использования колеба-
ний второй маломощной дуги и ее питания мо-
дулированным током. При этом подача импульсов
тока может осуществляться как постоянно на всей
траектории движения дуги, так и в отдельных ее
точках, в том числе с использованием мгновенных
остановок электрода в этих точках. В последнем
случае появляются дополнительные возможности
для термоциклической обработки различных зон
сварного соединения в зависимости от вида и сос-
тава свариваемых материалов.
Упомянутый способ может быть реализован
как при сварке под флюсом, так и в защитных
газах материалов различного назначения не толь-
ко без снижения производительности, но и с ее
увеличением в 1,3…1,5 раза.
Гибридная сварка (дуга + газовое пламя).
В сварке и родственных процессах для получения
тепла широко используют реакцию сгорания уг-
леводородов.
Низшая теплота сгорания основных горючих
газов и температура пламени в смеси с кислоро-
дом приведены в табл. 3 [16]. Эффективная теп-
ловая мощность пламени может регулироваться
в весьма широких пределах.
В серийной огневой аппаратуре (сварочных,
линейных закалочных горелках и резаках для кис-
лородной резки) скорость истечения смеси нахо-
дится в пределах 40…160 м/с, в горелках ракет-
ного типа — 800…1000 м/с, а в установках де-
тонационного напыления — до 3000 м/с [16, 17].
Максимальное давление газовой струи на сва-
рочную ванну при скоростях истечения горючей
смеси 120…150 м/с может достигать 1 Па, а глу-
бина проплавления при большой тепловой мощнос-
ти пламени — 15 мм [17]. Давление дугового по-
тока, как известно, пропорционально квадрату силы
тока. При дуговой сварке вольфрамовым электро-
дом в аргоне при силе тока 200 А давление на оси
дугового потока составляет 5⋅10–2 Па [5]. С возрас-
танием силы тока до 500 А давление увеличива-
ется примерно в 2 раза, оставаясь на порядок ни-
же, чем в рассматриваемом выше случае газовой
сварки.
Хотя газовое пламя и является менее сосредо-
точенным источником нагрева (102…103 Вт/см2)
чем электрическая дуга (103…105 Вт/см2), оно ха-
рактеризуется рядом преимуществ:
возможностью весьма гибко регулировать рас-
пределение теплоты по заданным поверхностям
изделия, а также между основным и присадочным
металлом при сварке и наплавке;
не подвержено влиянию магнитных полей;
газодинамическое воздействие на поверхность
расплавленного металла может изменяться в ши-
роких пределах и использоваться для регулиро-
вания глубины провара, формирования шва и
удержания жидкого металла в сварочной ванне,
в том числе при различных положениях шва в
пространстве.
Еще в 1930 г. Г. Мюнтер предложил способ
сварки «аркоген», объединявший нагрев ацетиле-
но-кислородным пламенем и электрической дугой.
Из-за сложности существующей тогда техники руч-
ной сварки этот способ не составил конкуренции
распространенным в то время более простым спо-
собам с одним источником нагрева [18].
Можно привести только один известный при-
мер промышленного использования комбиниро-
ванной технологии сварки электрической дугой
и газовым пламенем — дуговая сварка с предва-
рительным или сопутствующим подогревом газо-
вым пламенем. Правда, в этом случае источник
газопламенного нагрева действует за пределами
сварочной ванны. Гибридный же способ сварки
предполагает, что два разнородных источника
нагрева (в данном случае дуга и газовое пламя),
воздействуют на одну зону обработки (сварочную
ванну). Такое воздействие может осуществляться
различным образом (рис. 5).
На рис. 5, а представлен вариант гибридной
сварки электрической дугой и газовым пламенем,
при котором газовое пламя расположено перед
электрической дугой в непосредственной близос-
ти от нее. В этом случае газовое пламя может
способствовать увеличению глубины провара,
скорости плавления электродной проволоки и
влиять на перенос жидкого металла через дуговой
промежуток.
В варианте гибридной сварки электрическая
дуга + газовое пламя, представленном на рис. 5,
б, источник газопламенного нагрева расположен
за дугой и, изменяя расстояние A между источ-
никами нагрева, можно в достаточно широком ди-
апазоне изменять термический цикл сварки, фор-
Т а б л и ц а 3. Низшая теплота сгорания и температура
пламени горючих газов в смеси с кислородом
Газ Низшая теплота сгора-
ния, мДж/м3
Температура пламени в
смеси с кислородом, °С
Ацетилен 100,8 3100…3200
Н-бутан 111,2 2700…2900
Водород 19,2 2400…2600
Метан 32,0 2400…2700
Пропан 83,2 2700…2850
МАПП 83,2 2800…2900
36 8/2012
мирование швов, в том числе при выполнении
многослойных и угловых швов.
Гибридная сварка электрическая дуга + газовое
пламя может быть реализована в сочетании с га-
зовой и газо-шлаковой защитой в варианте меха-
низированного процесса. Учитывая специфику
предлагаемой технологии, ее можно использовать
для сварки и ремонта изделий из углеродистых
сталей, чугуна, меди и медных сплавов.
Комбинированные технологии лазерной,
электронно-лучевой и дуговой сварки. В пос-
ледние годы в мире возрос интерес к лазерной
сварке, гибридным и комбинированным способам
сварки [19].
Для повышения экономической эффективнос-
ти лазерной сварки (снижения требований к под-
готовке кромок, уменьшения опасности образо-
вания утонений, пор, подрезов, снижения капи-
тальных и других затрат) используют различные
приемы и способы, в том числе сочетание лазер-
ного нагрева с плазменным дуговым или высо-
кочастотным [9, 11, 20–25].
Установлено [20], что при однопроходной гиб-
ридной сварке сталей толщиной более 5 мм 1 кВт
мощности дуги может заменить 0,5 кВт мощности
лазерного излучения. Речь идет об использовании
менее мощных (более дешевых) лазеров для свар-
ки толстолистового металла, что в ряде случаев
экономически целесообразно. Однако выясни-
лось, что применение гибридного процесса при
фиксированной мощности лазерного излучения
имеет смысл только до определенной толщины
свариваемого металла, выше которой глубина
проплавления не возрастает, независимо от сни-
жения скорости сварки. Для дальнейшей интен-
сификации процесса проплавления необходимо
увеличивать мощность лазерного излучения.
Считают [19], что капитальные затраты на во-
локонную лазерную установку составляют около
0,1 млн евро на 1 кВт выходной мощности. По-
этому экономическая эффективность лазерно-ду-
говой сварки в основном будет определяться ка-
питальными затратами на приобретение более
мощной лазерной установки.
Если исходить из необходимости увеличения
глубины проплавления при лазерной сварке без уве-
личения мощности лазерной установки, то эта за-
дача может быть решена и за счет использования
вакуумной защиты. С одной стороны, это лишает
лазерный луч определенных преимуществ перед
электронным, а с другой — даже небольшая степень
вакуумирования позволяет увеличить проплавление
в 3…5 раз [26]. Кроме того, специфика лазерного
луча позволяет передавать его через прозрачное заг-
раждение или с помощью волоконной оптики, что
может быть использовано при изготовлении ряда
изделий в вакуумной камере.
При лазерной сварке в вакууме лучом мощ-
ностью порядка 5 кВт можно прогнозировать уве-
личение глубины проплавления стали до 20 мм.
Такое проплавление в случае обычной лазерной
сварки может быть получено при мощности ла-
зера около 20 кВт, т. е. для реализации этой тех-
нологии потребуется дополнительно порядка
1,5 млн евро капитальных затрат.
При лазерной сварке в вакууме необходимы
дополнительные капитальные затраты на вакуум-
ную камеру и систему вакуумирования. Если эти
затраты не выходят за пределы 1…1,3 млн евро,
то вариант лазерной сварки в вакууме металла
толщиной 20 мм является экономически целесо-
образным.
Задача лазерной сварки в вакууме может ре-
шаться проще тогда, когда на предприятии уже
эксплуатируется установка для электронно-луче-
вой сварки. Вакуумная система этой установки
может быть использована для лазерной сварки.
Более того, в этом случае появляются экономи-
ческие предпосылки для реализации гибридной
сварки лазерный луч + электронный луч. Техно-
логический эффект и экономическую целесооб-
разность такого процесса сегодня оценить трудно.
Электронный луч и лазер имеют различную при-
роду, но их совмещение вполне допустимо, учи-
тывая, что лазерный луч не подвержен воздейс-
твию магнитных полей и может применяться с
электронным лучом в различных вариантах. Нуж-
ны эксперименты. Что касается комбинированной
электронно-лучевой и дуговой сварки, то такие
эксперименты проводились [27].
Установлено, что при двусторонней комбини-
рованной сварке дуговой разряд расширяет па-
рогазовый канал в корневой части шва. При этом
Рис. 5. Схема гибридной сварки дуга + газовое пламя: а —
газовое пламя расположено перед дугой; б — за дугой; 1 —
газовое пламя; 2 — электрическая дуга; 3 — сварочная ванна;
4 — шов
8/2012 37
силы, обусловленные воздействием электронного
пучка и дугового разряда на жидкий металл, име-
ют противоположное направление, в результате
чего стабилизируются гидродинамические про-
цессы в канале проплавления, снижается разбрыз-
гивание и повышается устойчивость расплав-
ленного металла против вытекания в широком ди-
апазоне параметров режима.
Выводы
1. Двух- и трехдуговая сварка плавящимися элек-
тродами диаметром 1…2 мм с использованием га-
зовой и газошлаковой защиты расплавленного ме-
талла, дополнительного сжатия дуги (дуг) газо-
вым потоком, питания одной из дуг модулиро-
ванным током и перемещением конца электрода
по заданным траекториям позволяет повысить
производительность, снизить тепловложение, пе-
рераспределить тепловые потоки в сварочной ван-
не и улучшить формирование швов. Применение
этих технологий целесообразно при изготовлении
металлоконструкций из углеродистых, низколеги-
рованных, нержавеющих сталей и алюминиевых
сплавов, свариваемость которых является недос-
таточной при использовании традиционной одно-
дуговой сварки.
2. Проведенный анализ показал перспектив-
ность использования в сварочных процессах ком-
бинации таких источников энергии, как электри-
ческая дуга и газовое пламя, а также лазерный
и электронный луч, поскольку эти сочетания поз-
воляют повышать глубину провара, улучшать
формирование швов с одновременным снижением
себестоимости процесса сварки (по сравнению с
выполнением проваров той же глубины каким-
либо одним из указанных источников).
1. Технология электрической сварки металлов и сплавов
плавлением / Под ред. Б. Е. Патона. — М.: Машиностро-
ение, 1974. — 768 с.
2. Сварка и свариваемые материалы: В 3 т. — Т.1: Свари-
ваемость материалов / Под ред. Э. Л. Макарова. — М.:
Металлургия, 1991. — 528 с.
3. Теория сварочных процессов / Под ред. В. Ф. Фролова.
— М.: Высш. шк., 1988. — 559 с.
4. Патон Б. Е., Труфяков В. И. Пути повышения надежнос-
ти и снижения металлоемкости сварных конструкций //
Проблемы сварки и специальной металлургии: Сб. науч.
тр. — Киев: Наук. думка, 1990. — С. 4–10.
5. Ерохин А. А. Основы сварки плавлением. — М.: Маши-
ностроение, 1973. — 448 с.
6. Сварка в машиностроении: Справочник в 4 т. / Под ред.
Н. А. Ольшанского. — М.: Машиностроение, 1978. —
Т. 1. — 504 с.
7. Литвинов А. П. Направления развития комбинирован-
ных и гибридных технологий сварки и наплавки // Авто-
мат. сварка. — 2009. — № 1. — С. 48–52.
8. Лащенко Г. И. Применение принципа комбинирования в
сварочном производстве // Сварщик. — 2010. — № 1. —
С. 16–20.
9. Лащенко Г. И. Способы дуговой сварки стали плавящимся
электродом. — Киев: Екотехнологія, 2006. — 384 с.
10. Попилов Л. Я. Основы электротехнологии и новые ее
разновидности. — Л.: Машиностроение, 1971. — 216 с.
11. Григорьянц А. Г. Основы лазерной обработки материа-
лов. — М.: Машиностроение, 1989. — 304 с.
12. Новожилов Н. М. Основы металлургии дуговой сварки в
газах. — М.: Машиностроение, 1979. — 231 с.
13. Лащенко Г. И. Технологические возможности одно-,
двух- и трехдуговой сварки // Сварщик. — 2011. — № 2.
— С. 14–19.
14. Алов А. А., Шмаков В. М. Аргонодуговая сварка с допол-
нительным потоком аргона // Свароч. пр-во. — 1962. —
№ 3. — С. 13–15.
15. Ковалев И. М., Акулов А. И. Особенности газодинамичес-
кого способа управления проплавляющим действием ду-
ги при сварке плавящимся электродом в углекислом газе
// Там же. — 1967. — № 6. — С. 19–21.
16. Мидлов С. Г. Газотермические покрытия в технологии
упрочнения и восстановления деталей машин (Обзор)
Ч. 1. Газопламенное и детонационное напыление // Там
же. — 2007. — № 10. — С. 35–45.
17. Антонов И. А. Газопламенная обработка металлов. —
М.: Машиностроение, 1976. — 264 с.
18. Muеnter H. Der einfeussvon schweiss und schutzgas flam-
men auf die vorgange im schweislichtbogen // Elektroschwe-
issung. — 1933. — № 7. — S. 80–84.
19. Лащенко Г. И. Тенденции развития технологий свароч-
ного производства // Сварщик. — 2011. — № 6. — С. 6–
11.
20. Гибридная сварка излучением CO2-лазера и дугой плавя-
щегося электрода в углекислом газе / В. Д. Шелягин,
В. Ю. Хаскин, В. П. Гаращук и др. // Автомат. сварка. —
2002. — № 10. — С. 38–41.
21. Перспективы применения лазерной и гибридной техно-
логий сварки сталей для повышения эксплуатационного
ресурса трубопроводов / В. Д. Шелягин, В. Ю. Хаскин,
А. В. Бернацкий и др. // Там же. — 2010. — № 10. —
С. 37–40.
22. Райзен У., Ольмок С. Гибридная лазерно-дуговая сварка
под флюсом // Там же. — 2009. — № 4. — С. 46–51.
23. Миддельдорф К., Хофе фон Д. Тенденции развития тех-
нологий соединения материалов // Там же. — 2008. —
№ 11. — С. 39–47.
24. Состояние и перспективы применения высокоэффектив-
ных сварочных технологий / У. Дилтай, Л. Штайн,
К. Вестке и др. // Там же. — 2003. — № 10/11. — С. 151–
157.
25. Ках П., Салминен А., Мартикаинен Дж. Особенности
применения гибридной лазерно-дуговой сварки (Обзор)
// Там же. — 2010. — № 6. — С. 38–47.
26. Назаренко О. К., Морочко В. П. Применение мощных
CO2-лазеров в зарубежном сварочном производстве (Об-
зор) // Там же. — 1988. — № 4. — С. 43–46.
27. Овечников С. А., Драгунов В. К. Двусторонняя одновре-
менная сварка электронным лучом и дуговым разрядом
// Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Вось-
мая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспиран-
тов, Москва 28 февр.–1 марта, 2002: Тез. докл. — М.:
Изд-во МЭИ, Т. 3. — 2002. — С. 270.
Analysis of the combined and hybrid welding technologies using gas flame, electric arc, laser, and electron beam as the
heat sources, and various shielding methods was performed. The rationality of industrial application of various processes
of two- and three-arc welding with 1...2 mm dia. consumable electrodes is shown. It is proposed to use the arc and gas
flame, laser and electron beam as the combined heat sources.
Поступила в редакцию 03.04.2012
38 8/2012
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-101263 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0005-111X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:17:39Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Лащенко, Г.И. 2016-06-01T17:43:58Z 2016-06-01T17:43:58Z 2012 Комбинированные технологии сварки плавлением (Обзор) / Г.И. Лащенко // Автоматическая сварка. — 2012. — № 8 (712). — С. 32-38. — Бібліогр.: 27 назв. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101263 621.791.1/.8+621.791.94 Выполнен анализ комбинированных и гибридных технологий сварки с использованием в качестве источников нагрева газового пламени, электрической дуги, лазера, электронного луча и различных способов защиты. Показана целесообразность промышленного использования различных способов двух- и трехдуговой сварки плавящимися электродами диаметром 1…2 мм. Предложено использовать в качестве комбинированных источников нагрева дугу и газовое пламя, лазерный и электронный луч. Analysis of the combined and hybrid welding technologies using gas flame, electric arc, laser, and electron beam as the heat sources, and various shielding methods was performed. The rationality of industrial application of various processes of two- and three-arc welding with 1...2 mm dia. consumable electrodes is shown. It is proposed to use the arc and gas flame, laser and electron beam as the combined heat sources. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Производственный раздел Комбинированные технологии сварки плавлением (Обзор) Combined technologies for fusion welding (Review) Article published earlier |
| spellingShingle | Комбинированные технологии сварки плавлением (Обзор) Лащенко, Г.И. Производственный раздел |
| title | Комбинированные технологии сварки плавлением (Обзор) |
| title_alt | Combined technologies for fusion welding (Review) |
| title_full | Комбинированные технологии сварки плавлением (Обзор) |
| title_fullStr | Комбинированные технологии сварки плавлением (Обзор) |
| title_full_unstemmed | Комбинированные технологии сварки плавлением (Обзор) |
| title_short | Комбинированные технологии сварки плавлением (Обзор) |
| title_sort | комбинированные технологии сварки плавлением (обзор) |
| topic | Производственный раздел |
| topic_facet | Производственный раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101263 |
| work_keys_str_mv | AT laŝenkogi kombinirovannyetehnologiisvarkiplavleniemobzor AT laŝenkogi combinedtechnologiesforfusionweldingreview |