Лазерная сварка тонкостенных фильтрующих элементов из стали 08Х18Н10Т
Работа посвящена повышению надежности и долговечности эксплуатации аппаратов химического производства за счет замены процесса пайки сваркой при изготовлении фильтрующих элементов. Проведен сравнительный анализ трех способов сварки (аргонодуговой, электронно-лучевой и лазерной) в применении к соедине...
Saved in:
| Published in: | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Date: | 2017 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2017
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148176 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Лазерная сварка тонкостенных фильтрующих элементов из стали 08Х18Н10Т / В.Д. Шелягин, В.Ю. Хаскин, А.В. Бернацкий, А.В. Сиора // Автоматическая сварка. — 2017. — № 4 (763). — С. 54-58. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-148176 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Шелягин, В.Д. Хаскин, В.Ю. Бернацкий, А.В. Сиора, А.В. 2019-02-17T13:42:44Z 2019-02-17T13:42:44Z 2017 Лазерная сварка тонкостенных фильтрующих элементов из стали 08Х18Н10Т / В.Д. Шелягин, В.Ю. Хаскин, А.В. Бернацкий, А.В. Сиора // Автоматическая сварка. — 2017. — № 4 (763). — С. 54-58. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 0005-111X DOI: https://doi.org/10.15407/as2017.04.10 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148176 621.791.72 Работа посвящена повышению надежности и долговечности эксплуатации аппаратов химического производства за счет замены процесса пайки сваркой при изготовлении фильтрующих элементов. Проведен сравнительный анализ трех способов сварки (аргонодуговой, электронно-лучевой и лазерной) в применении к соединению тонкостенных трубчатых конических заготовок для фильтрующих элементов из нержавеющей стали 08Х18Н10Т. Изучены дефекты, характерные для указанных способов сварки, и предложены методики их устранения. Установлено, что наибольшую производительность, в совокупности с высокой стабильностью формирования швов, имеет лазерная сварка, что делает целесообразным ее использование в качестве промышленного технологического процесса при изготовлении тонкостенных конических фильтрующих элементов. Робота присвячена підвищенню надійності і довговічності експлуатації апаратів хімічного виробництва за рахунок заміни процесу паяння зварюванням при виготовленні фільтруючих елементів. Проведено порівняльний аналіз трьох способів зварювання (аргонодугового, електронно-променевого та лазерного) в застосуванні до з’єднання тонкостінних трубчастих конічних заготовок для фільтруючих елементів з нержавіючої сталі 08Х18Н10Т. Вивчено дефекти, характерні для зазначених способів зварювання та запропоновано методики їх усунення. Встановлено, що найбільшою продуктивністю, в сукупності з високою стабільністю формування швів, володіє лазерне зварювання, що робить доцільним його використання в якості промислового технологічного процесу при виготовленні тонкостінних конічних фільтруючих елементів. The work is dedicated to increase of safety and service life of apparatuses of chemical production due to replacement of brazing process to welding in manufacture of the filter elements. Three methods of welding (argon arc, electron beam and laser) were compared applicable to joining of thin-wall tubular cone billets for the filter elements of stainless steel 08Kh18N10T steel. Defects, typical for indicated methods of welding, were investigated and procedures for their elimination were proposed. It is determined that laser welding has the largest productivity in combination with high weld formation stability that makes its application reasonable as industrial technological process in manufacture of thin-wall cone filter elements. Работа выполнена в рамках программы НАН Украины «Проблеми ресурсу і безпеки експлуатації конструкцій, споруд та машин» в 2013–2015 гг. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Производственный раздел Лазерная сварка тонкостенных фильтрующих элементов из стали 08Х18Н10Т Лазерне зварювання тонкостінних фільтруючих елементів зі сталі 08Х18Н10Т Laser welding of thin-wall filter elements of steel 08Kh18N10T Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Лазерная сварка тонкостенных фильтрующих элементов из стали 08Х18Н10Т |
| spellingShingle |
Лазерная сварка тонкостенных фильтрующих элементов из стали 08Х18Н10Т Шелягин, В.Д. Хаскин, В.Ю. Бернацкий, А.В. Сиора, А.В. Производственный раздел |
| title_short |
Лазерная сварка тонкостенных фильтрующих элементов из стали 08Х18Н10Т |
| title_full |
Лазерная сварка тонкостенных фильтрующих элементов из стали 08Х18Н10Т |
| title_fullStr |
Лазерная сварка тонкостенных фильтрующих элементов из стали 08Х18Н10Т |
| title_full_unstemmed |
Лазерная сварка тонкостенных фильтрующих элементов из стали 08Х18Н10Т |
| title_sort |
лазерная сварка тонкостенных фильтрующих элементов из стали 08х18н10т |
| author |
Шелягин, В.Д. Хаскин, В.Ю. Бернацкий, А.В. Сиора, А.В. |
| author_facet |
Шелягин, В.Д. Хаскин, В.Ю. Бернацкий, А.В. Сиора, А.В. |
| topic |
Производственный раздел |
| topic_facet |
Производственный раздел |
| publishDate |
2017 |
| language |
Russian |
| container_title |
Автоматическая сварка |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Лазерне зварювання тонкостінних фільтруючих елементів зі сталі 08Х18Н10Т Laser welding of thin-wall filter elements of steel 08Kh18N10T |
| description |
Работа посвящена повышению надежности и долговечности эксплуатации аппаратов химического производства за счет замены процесса пайки сваркой при изготовлении фильтрующих элементов. Проведен сравнительный анализ трех способов сварки (аргонодуговой, электронно-лучевой и лазерной) в применении к соединению тонкостенных трубчатых конических заготовок для фильтрующих элементов из нержавеющей стали 08Х18Н10Т. Изучены дефекты, характерные для указанных способов сварки, и предложены методики их устранения. Установлено, что наибольшую производительность, в совокупности с высокой стабильностью формирования швов, имеет лазерная сварка, что делает целесообразным ее использование в качестве промышленного технологического процесса при изготовлении тонкостенных конических фильтрующих элементов.
Робота присвячена підвищенню надійності і довговічності експлуатації апаратів хімічного виробництва за рахунок заміни процесу паяння зварюванням при виготовленні фільтруючих елементів. Проведено порівняльний аналіз трьох способів зварювання (аргонодугового, електронно-променевого та лазерного) в застосуванні до з’єднання тонкостінних трубчастих конічних заготовок для фільтруючих елементів з нержавіючої сталі 08Х18Н10Т. Вивчено дефекти, характерні для зазначених способів зварювання та запропоновано методики їх усунення. Встановлено, що найбільшою продуктивністю, в сукупності з високою стабільністю формування швів, володіє лазерне зварювання, що робить доцільним його використання в якості промислового технологічного процесу при виготовленні тонкостінних конічних фільтруючих елементів.
The work is dedicated to increase of safety and service life of apparatuses of chemical production due to replacement of brazing process to welding in manufacture of the filter elements. Three methods of welding (argon arc, electron beam and laser) were compared applicable to joining of thin-wall tubular cone billets for the filter elements of stainless steel 08Kh18N10T steel. Defects, typical for indicated methods of welding, were investigated and procedures for their elimination were proposed. It is determined that laser welding has the largest productivity in combination with high weld formation stability that makes its application reasonable as industrial technological process in manufacture of thin-wall cone filter elements.
|
| issn |
0005-111X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148176 |
| citation_txt |
Лазерная сварка тонкостенных фильтрующих элементов из стали 08Х18Н10Т / В.Д. Шелягин, В.Ю. Хаскин, А.В. Бернацкий, А.В. Сиора // Автоматическая сварка. — 2017. — № 4 (763). — С. 54-58. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT šelâginvd lazernaâsvarkatonkostennyhfilʹtruûŝihélementovizstali08h18n10t AT haskinvû lazernaâsvarkatonkostennyhfilʹtruûŝihélementovizstali08h18n10t AT bernackiiav lazernaâsvarkatonkostennyhfilʹtruûŝihélementovizstali08h18n10t AT sioraav lazernaâsvarkatonkostennyhfilʹtruûŝihélementovizstali08h18n10t AT šelâginvd lazernezvarûvannâtonkostínnihfílʹtruûčihelementívzístalí08h18n10t AT haskinvû lazernezvarûvannâtonkostínnihfílʹtruûčihelementívzístalí08h18n10t AT bernackiiav lazernezvarûvannâtonkostínnihfílʹtruûčihelementívzístalí08h18n10t AT sioraav lazernezvarûvannâtonkostínnihfílʹtruûčihelementívzístalí08h18n10t AT šelâginvd laserweldingofthinwallfilterelementsofsteel08kh18n10t AT haskinvû laserweldingofthinwallfilterelementsofsteel08kh18n10t AT bernackiiav laserweldingofthinwallfilterelementsofsteel08kh18n10t AT sioraav laserweldingofthinwallfilterelementsofsteel08kh18n10t |
| first_indexed |
2025-11-26T00:08:36Z |
| last_indexed |
2025-11-26T00:08:36Z |
| _version_ |
1850593093993103360 |
| fulltext |
ПРО ЗВОДСТВЕНН Й РАЗДЕЛ
54 - АВТОМАТ ЕСКАЯ СВАРКА, ,
УДК 621.791.72
лаЗерная сВарКа тонКостенных ФилЬтрУЮЩих
ЭлементоВ иЗ стали 08х18н10т*
В. Д. ШЕЛЯГИН, В. Ю. ХАСКИН, А. В. БЕРНАЦКИЙ, А. В. СИОРА
иЭс им. е. о. патона нан Украины. 03680, г. Киев-150, ул. Казимира малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
работа посвящена повышению надежности и долговечности эксплуатации аппаратов химического производства за
счет замены процесса пайки сваркой при изготовлении фильтрующих элементов. проведен сравнительный анализ
трех способов сварки (аргонодуговой, электронно-лучевой и лазерной) в применении к соединению тонкостенных
трубчатых конических заготовок для фильтрующих элементов из нержавеющей стали 08х18н10т. изучены дефекты,
характерные для указанных способов сварки, и предложены методики их устранения. Установлено, что наибольшую
производительность, в совокупности с высокой стабильностью формирования швов, имеет лазерная сварка, что делает
целесообразным ее использование в качестве промышленного технологического процесса при изготовлении тонкостен-
ных конических фильтрующих элементов. библиогр. 9, рис. 5.
К л ю ч е в ы е с л о в а : нержавеющая сталь, тонкостенные изделия, лазерная сварка, производительность, кромки,
технологическая оснастка, механические свойства, коррозионная стойкость
В химической, атомной и других отраслях про-
мышленности для получения ответственных со-
единений при изготовлении коррозионностойких
металлоконструкций часто применяют способ
пайки для соединения тонкостенных заготовок,
что требует использования дорогостоящих при-
поев [1]. Замена способа пайки сваркой позволяет
как снизить стоимость изготовления таких соеди-
нений, так и повысить их механические характе-
ристики.
одной из особенностей сварки трубной арма-
туры и фильтрующих элементов из тонколисто-
вых аустенитных нержавеющих сталей является
необходимость получения качественных безде-
фектных соединений, не требующих в дальней-
шем финишной обработки. В том числе желатель-
но исключить потребность в рихтовке сваренного
изделия. получаемые сварные соединения долж-
ны быть максимально близки по механическим
свойствам и коррозионной стойкости к основно-
му металлу [2]. еще одной особенностью сварки
фильтрующих элементов может быть необходи-
мость учета неплотности прилегания стыкуемых
кромок, вызванной наличием на них отверстий
для фильтрации конечных продуктов. Все это тре-
бует тщательного выбора способа и технологиче-
ского режима сварки. Как правило, для указанных
задач выбирают аргонодуговую сварку, реже —
лазерную или электронно-лучевую сварку [3].
Целью данной работы является повыше-
ние надежности и долговечности фильтрующих
элементов из аустенитной нержавеющей стали
08х18н10т путем замены при их изготовлении
процесса пайки сваркой. Для этого и проводился
сравнительный анализ трех способов сварки (ар-
гонодуговой, электронно-лучевой и лазерной) в
применении к соединению тонкостенных труб-
чатых конических заготовок для фильтрующих
элементов; выбор способа, обеспечивающего вы-
сокое качество швов и наибольшую производи-
тельность; разработка соответствующей свароч-
ной технологии; комплекс испытаний сваренных
деталей для подтверждения пригодности разрабо-
танной технологии для дальнейшего промышлен-
ного внедрения.
*работа выполнена в рамках программы нан Украины «проблеми ресурсу і безпеки експлуатації конструкцій, споруд та
машин» в 2013–2015 гг.
© В. Д. Шелягин, В. Ю. хаскин, а. В. бернацкий, а. В. сиора, 2017
рис. 1. Эскиз трубчатого конического фильтрующего элемен-
та из стали 08х18н10т (δ = 0,5 и 0,6 мм) (а) и внешний вид
(б) заготовки, свариваемой для его получения
ПРО ЗВОДСТВЕНН Й РАЗДЕЛ
55 - АВТОМАТ ЕСКАЯ СВАРКА, ,
при проведении экспериментов по аргоноду-
говой, электронно-лучевой и лазерной сварке в
качестве свариваемых образцов использовали ко-
нические трубчатые заготовки фильтрующих эле-
ментов из стали 08х18н10т [4] толщиной δ = 0,5
и 0,6 мм (рис. 1). режимы и оборудование выбира-
ли с учетом рекомендаций работ [5–7].
Аргонодуговая сварка. Для получения каче-
ственных швов с учетом наличия зазоров меж-
ду свариваемыми кромками подавали приса-
дочную проволоку св-08х18н10т (диаметр
1,0 мм). сварку осуществляли на оборудовании
фирмы «Kemppi» (Финляндия): источник пи-
тания «MasterTig MLS 3000» (сварочный ток
5...300 а), горелка «ттс-250WS» (рассчитана на
ток до 250 а), также использовали автоматиче-
ское устройство подачи присадочной проволоки.
Горелку перемещали относительно детали с помо-
щью однокоординатного манипулятора.
В результате проведения исследований устано-
вили, что для аргонодуговой сварки кромок сетча-
тых фильтрующих элементов необходимо исполь-
зовать медную подложку с формообразующей
канавкой для формирования нижнего валика уси-
ления и устранения поднятия сваренных кромок.
Кроме того, необходимо повысить отвод тепла пу-
тем применения медных прижимных планок, ко-
торыми следует прижимать свариваемые кромки
по всей длине на расстоянии не более 3 мм в обе
стороны от стыка. характерными дефектами ар-
гонодуговой сварки сетчатых фильтрующих эле-
ментов являются непровары и прожоги. Для их
устранения необходимо вести сварку на следую-
щем режиме: сварочный ток I = 15 а, напряже-
ние на дуге U = 20 В, скорость сварки vсв = 15 м/ч,
скорость подачи проволоки vпр = 35 м/ч, расход
защитного газа (аргона) 10...15 л/ч. В результате
было получено качественное формирование швов.
Зона стабильности режима качественной аргоно-
дуговой сварки достаточно узкая, т. е. поддержи-
вать указанные параметры режима необходимо с
высокой стабильностью и точностью.
Электронно-лучевая сварка. Для выполне-
ния экспериментов применяли следующее обору-
дование: вакуумная камера с однокоординатным
манипулятором для перемещения электронно-лу-
чевой пушки, вакуумный агрегат для откачки ка-
меры до 133,3·10–5 па, источник питания В-250а,
электронно-лучевая пушка Ул-119. Качественные
швы удалось получить только при условии нали-
чия сплошных плотно прижатых кромок. с этой
целью заготовки сетчатых фильтрующих элемен-
тов делали с заранее выполненными сплошными
кромками, имеющими расстояние не менее 1 мм
до фильтрующих отверстий. В ходе исследова-
ний установлено, что наилучшее формирование
швов наблюдается при сварке на следующем ре-
жиме: ток пучка I = 10 ма, напряжение U = 21 кВ,
скорость сварки vсв = 10...12 м/ч, расфокусировка
пучка в пятно диаметром порядка 1,5 мм.
Лазерная сварка. Данный процесс допуска-
ет зазоры между свариваемыми кромками в слу-
чае ее проведения с подачей присадочного по-
рошкового материала [8]. В качестве такового
использовали гранулированные порошки стали
08х18н10т или самофлюсующихся никелевых
сплавов пГ-10н-04 и пГ-нч3 [8] с диаметром
гранул до 150 мкм [9]. сварку проводили на мед-
ной подложке без формообразующих канавок. В
экспериментах использовали Nd:YAG-лазер моде-
ли «DY044» с мощностью излучения до 4,4 кВт
производства фирмы «Rofin-Sinar» (Германия), од-
нокоординатный манипулятор, сварочную головку
и дозатор присадочного порошка.
В ходе выполнения экспериментов установили,
что при лазерной сварке также могут возникать
непровары и прожоги. подбор режимов подачи при-
садочного порошка в совокупности с определенны-
ми величинами мощности и скорости позволил по-
лучить бездефектные сварные соединения (рис. 2).
при этом была определена следующая область ста-
бильности технологических режимов: мощность
излучения Р = 0,5...0,6 кВт; скорость сварки vсв =
= 140...160 м/ч.; величина расфокусировки ΔF =
= –15...–20 мм; расход присадочного порошка Gп =
= 0,2...0,3 г/с. такой, достаточно широкий, раз-
брос параметров режима свидетельствует о значи-
тельной стабильности лазерной сварки и позволя-
рис. 2. Внешний вид сварного соединения (а) и образца (б) фильтрующего элемента из нержавеющей стали 08х18н10т (δ =
= 0,5 мм), полученного лазерной сваркой с порошковой присадкой пГ-10н-04
ПРО ЗВОДСТВЕНН Й РАЗДЕЛ
56 - АВТОМАТ ЕСКАЯ СВАРКА, ,
ет прогнозировать незначительный процент брака
при промышленном применении процесса.
Установлено, что производительность аргоно-
дуговой сварки конических образцов фильтрую-
щих элементов из стали 08х18н10т составляет
до 20 фильтрующих элементов за рабочую смену
(8 ч), в то время, как производительность лазер-
ной сварки составляет до 40 фильтрующих эле-
ментов за рабочую смену. при этом в первом слу-
чае процент брака может составлять до 20 %, а во
втором — более 2,5 %.
сравнение рассмотренных трех вариантов
сварки конических образцов фильтрующих эле-
ментов из стали 08х18н10т (δ = 0,5 и 0,6 мм) по-
казывает, что наибольшей производительностью
(больше в 10...15 раз скоростью сварки, по сравне-
нию с конкурирующими способами) в совокупно-
сти с высокой стабильностью формирования швов
отличается лазерная сварка. именно ее целесоо-
бразно выбрать в качестве процесса для дальней-
шей разработки промышленной технологии с по-
следующим внедрением.
Дальнейшая разработка промышленной техно-
логии лазерной сварки конических фильтрующих
элементов для химической промышленности про-
водилась на опытных образцах, изготовление ко-
торых выполнялось в четыре этапа:
– изготовление перфорированного листа из не-
ржавеющей стали 08х18н10т 2000×1000×δ мм
(δ = 0,5...0,6 мм) с фильтрующими отверстиями
диаметром 0,8...1,0 мм с шагом, близким к их диа-
метру, методом механической просечки или элек-
троискровой эрозии;
– гильотинная вырубка плоских заготовок
фильтрующих элементов из перфорированных ли-
стов 2000×1000×δ мм;
– вальцовка плоских заготовок фильтрующих
элементов для получения конических трубок раз-
мером Ø26×Ø20×328 мм;
– лазерная сварка кромок свальцованных заго-
товок для получения прямошовных конических
трубок с фильтрующими отверстиями.
при вырубке плоских заготовок фильтрующих
элементов из перфорированного листа рассекают-
ся фильтрующие отверстия. при стыковке таких
кромок возникает проблема в их плотной, без за-
зора, стыковке для дальнейшей сварки. из литера-
туры [6] известно, что при лазерной сварке зазор
между кромками не должен превышать 10 % их
толщины. Для решения этой проблемы, согласно
рекомендациям работы [7], использовали техноло-
гическую схему, показанную на рис. 3. согласно
этой схеме свариваемые кромки 1 сводятся с зазо-
ром, близким по размеру к их толщине, и плотно
прижимаются к медной технологической подклад-
ке 6. В процессе сварки зазор заполняется приса-
дочным порошковым материалом 2 и расплавля-
ется расфокусированным лазерным излучением 4.
Для реализации предложенной схемы разработа-
ли и изготовили следующую технологическую ос-
настку: струбцину для зажима конических трубча-
тых образцов; медную подложку, вставляемую в
образец; сварочную головку с фокусирующей си-
стемой и дозатором для подачи присадочных ма-
териалов в виде порошка с фракцией 20...150 мкм.
при помощи созданного в иЭс макета сварочного
стенда были сварены как отдельные образцы для
проведения механических и коррозионных испы-
таний, так и опытно-промышленная партия филь-
трующих элементов для проведения эксплуатаци-
онных испытаний.
Для определения механических свойств полу-
ченных соединений был сварен ряд образцов на
выбранных технологических режимах как с ис-
пользованием непрерывного, так и импульсного
лазерного излучения. из полученных образцов
были вырезаны образцы по Гост 6996–66 тип
XXIV для испытаний на статическое растяжение
(на каждое значение — по три образца). испы-
тания проводили с помощью разрывной машины
MTS 318.25 при температуре 20…25 °с со скоро-
стью нагружения 4 мм/мин. по полученным ре-
зультатам были установлены средние значения
предела прочности σв [мпа] для использования
непрерывного лазерного излучения, а также им-
пульсного излучения низкой (12 Гц) и сравнитель-
но высокой (200 Гц) частоты. погонные энергии
сварки во всех случаях были одинаковы. результа-
ты испытаний показаны на диаграмме рис. 4. Как
видно из рисунка, лазерная сварка неплотно при-
легающих кромок с порошковым присадочным
материалом в случае использования как непре-
рывного, так и импульсного с низкой частотой из-
лучения обеспечивает прочность на уровне 90 %
рис. 3. технологическая схема процесса лазерной сварки кро-
мок опытных образцов конических фильтрующих элемен-
тов с неплотно прилегающими кромками: 1 — свариваемые
кромки; 2 — подача присадочного порошка; 3 — фокусиру-
ющая линза; 4 — лазерное излучение; 5 — сварной шов; 6 —
подложка (стрелкой указано направление движения сварива-
емого образца)
ПРО ЗВОДСТВЕНН Й РАЗДЕЛ
57 - АВТОМАТ ЕСКАЯ СВАРКА, ,
прочности основного металла. Это можно объ-
яснить использованием расфокусированного из-
лучения, влияние которого на измельчение зерен
шва, а, следовательно, и на повышение прочности
соединений, не столь четко выражено, как влия-
ние сфокусированного. тем не менее, полученный
показатель является приемлемым для решаемой
задачи.
определение коррозионной стойкости сты-
ковых соединений стали 08х18н10т (δ = 0,5 и
0,6 мм) выполняли по весовой методике. соглас-
но этой методике из сваренных образцов выреза-
ли темплеты, близкие по ширине к ширине швов
с ЗтВ. Длина темплетов составляла 5...10 мм. так-
же вырезали темплеты близких размеров из ос-
новного металла (так называемые контрольные
образцы). Готовые темплеты взвешивали на ана-
литических весах с точностью до 0,001 г, после
чего погружали в смесь кислот HNO3 + HCl в со-
отношении 1:2. через определенное время (как
правило, 1...2 ч) образцы доставали, тщательно
промывали, высушивали и взвешивали еще раз.
по разнице между потерей веса контрольным
образцом из основного металла и потерей веса
сваренным образцом определяли коррозионную
стойкость последнего.
В каждом случае выполняли по три образца,
а полученные данные усредняли. сварку про-
водили как непрерывным, так и импульсным (с
частотой 12 и 200 Гц) излучением с присадоч-
ным порошком из стали 08х18н10т грануляци-
ей 20…150 мкм. по результатам построены диа-
граммы, показанные на рис. 5. Как видно из этих
диаграмм, во всех случаях коррозионная стой-
кость сварных соединений является удовлетвори-
тельной и составляет от 90 до 98 % относительно
стойкости основного металла. наличие или отсут-
ствие импульсной модуляции излучения на изме-
нение коррозионной стойкости сказывается слабо.
с использованием разработанной промышлен-
ной технологии лазерной сварки тонкостенных
изделий с неплотно прилегающими кромками сва-
рили опытно-промышленную партию конических
фильтрующих элементов в количестве 250 шт.
партия была передана на профильное предприя-
тие (оДо «черновицкий химзавод», г. черновцы)
с целью проведения эксплуатационных испыта-
ний. по результатам данных испытаний установ-
лено следующее: бракованные изделия в пар-
тии отсутствовали; все изделия соответствовали
конструктивным размерам и техническим тре-
бованиям; все изделия выдержали эксплуатаци-
онные нагрузки; по прогнозным данным долго-
вечность исследуемой партии изделий является
нормативной.
проведенная работа позволяет сделать следу-
ющие выводы:
разработана промышленная технология лазер-
ной сварки стыковых соединений перфорирован-
ных кромок трубчатых конических фильтрующих
элементов для химической промышленности, ко-
торая повышает надежность конструкции (по
сравнению с пайкой), устраняет опасность обра-
зования охрупчивающих структур в швах и ЗтВ,
позволяет избежать использования дорогостоя-
щих припоев, минимизирует геометрические раз-
меры сварных соединений, а также приближает
антикоррозионные и механические характеристи-
ки получаемых соединений к уровню основного
металла;
проведено сравнение аргонодуговой, электрон-
но-лучевой и лазерной сварки заготовок фильтру-
ющих элементов из аустенитной нержавеющей
рис. 4. сравнение прочности соединений стали 08х18н10т
(δ = 0,5 мм), полученных лазерной сваркой с присадочным
порошком того же материала, с прочностью основного метал-
ла: 1 — непрерывное излучение; 2 — импульсное излучение
f = 200 Гц; 3 — импульсное излучение f = 12 Гц; 4 — основ-
ной металл
рис. 5. Величины потерь массы образцов сварных соеди-
нений стали 08х18н10т при их травлении в смеси кислот
HNO3 + HCl (описание 1–4 те же, что и на рис. 4); I — δ =
= 0,6 мм; II — 0,5
ПРО ЗВОДСТВЕНН Й РАЗДЕЛ
58 - АВТОМАТ ЕСКАЯ СВАРКА, ,
стали 08х18н10т. Установлены характерные де-
фекты для всех рассмотренных способов свар-
ки (прожоги и непровары) и способы их устране-
ния. наибольшей производительностью (больше
в 10...15 раз скоростью сварки) в совокупности с
высокой стабильностью формирования швов от-
личается лазерная сварка, что делает целесообраз-
ным ее использование в качестве промышленного
технологического процесса;
при помощи разработанной технологической
оснастки проведены эксперименты по лазерной
сварке с порошковыми присадочными матери-
алами, в ходе которых определен диапазон оп-
тимальных, с позиций формообразования шва,
технологических режимов: мощность излуче-
ния Nd:YAG-лазера 0,5...0,6 кВт; скорость сварки
140...160 м/ч.; заглубление фокуса 15...20 мм; рас-
ход присадочного порошка 0,2...0,3 г/с. В данном
диапазоне режимов формирование бездефектных
швов является стабильным, что обеспечивает не-
значительный процент брака при промышленном
применении процесса;
лазерная сварка неплотно прилегающих кро-
мок с использованием порошкового присадочного
материала как в случае использования непрерыв-
ного, так и импульсного излучения обеспечивает
прочность на уровне 90 % прочности основного
металла и коррозионную стойкость сварных со-
единений от 90 до 98 % относительно стойкости
основного металла. такие показатели являются
приемлемыми для решаемой задачи.
1. лашко н. Ф., лашко с. В. пайка металлов. – м.: маши-
ностроение, 1977. – 328 с.
2. MIG brazing of galvanized thin sheet joints for automotive
industry / L. Quintino et al. // Materials and Manufacturing
Processes. – 2006. – Vol. 21. – P. 63–73.
3. технология электрической сварки металлов и сплавов
плавлением; под ред. б. е. патона. – м.: машинострое-
ние, 1974. – 768 с.
4. марочник сталей и сплавов; под общ. ред. а. с. Зубчен-
ко. – м.: машиностроение, 2003. – 784 с.
5. Корчагин п. В. аргонодуговая сварка деталей с большой
разницей толщин из стали типа 18-8: дис. … канд. техн.
наук: 05.03.06. – тольятти, 2006. – 147 с.
6. Электронно-лучевая сварка / о. К. назаренко и др.; под
ред. б. е. патона. – Киев: наукова думка, 1987. – 256 с.
7. Григорьянц а. Г., Шиганов и. н., мисюров а. и. техно-
логические процессы лазерной обработки. – м: мГтУ
им. н. Э. баумана, 2008. – 664 с.
8. хаскин В. Ю., бернацкий а. В. сварка тонкостенных
стальных изделий с неплотно прилегающими кромками,
выполняемая методом лазерной наплавки // сварщик. –
2008. – № 4 (62) .– с. 14–15.
9. Газотермические покрытия из порошковых материалов.
справочник / Ю. с. борисов и др. – Киев: наукова думка,
1987. – 544 с.
В. Д. Шелягін, В. Ю. хаскін, а. В. бернацький, о. В. сіора
ІеЗ ім. Є. о. патона нан України.
03680, м. Київ-150, вул. Казимира малевича, 11.
E-mail: office@paton.kiev.ua
лаЗерне ЗВарЮВання тонКостІнних
ФІлЬтрУЮчих елементІВ ЗІ сталІ 08х18н10т
робота присвячена підвищенню надійності і довговічності
експлуатації апаратів хімічного виробництва за рахунок за-
міни процесу паяння зварюванням при виготовленні фільтру-
ючих елементів. проведено порівняльний аналіз трьох спо-
собів зварювання (аргонодугового, електронно-променевого
та лазерного) в застосуванні до з’єднання тонкостінних труб-
частих конічних заготовок для фільтруючих елементів з нер-
жавіючої сталі 08х18н10т. Вивчено дефекти, характерні для
зазначених способів зварювання та запропоновано методики
їх усунення. Встановлено, що найбільшою продуктивністю,
в сукупності з високою стабільністю формування швів, во-
лодіє лазерне зварювання, що робить доцільним його вико-
ристання в якості промислового технологічного процесу при
виготовленні тонкостінних конічних фільтруючих елементів.
бібліогр. 9, рис. 5.
Ключові слова: нержавіюча сталь, тонкостінні вироби, лазер-
не зварювання, продуктивність, кромки, технологічне осна-
щення, механічні властивості, корозійна стійкість
поступила в редакцию 27.03.2017
|