Ученые ЮУрГУ предложили уникальную технологию повышения надежности процесса сварки
Заведующий кафедрой «Процессы и машины обработки металлов давлением», докт. техн. наук, профессор Александр Выдрин в рамках техзадания «Разработка цифровых двойников процессов холодной обработки давлением композиционных материалов» по проекту «Интеллектуальное производство» совместно с командой разработал технологию повышения надежности процесса сварки. Технология поможет существенно повысить производительность процесса сварки в любых условиях.
Сварочные процессы широко применяются в промышленности, в частности, при производстве труб. Трубы большого диаметра, являющиеся составной частью магистральных газопроводов, отличаются особой спецификой изготовления. Из листа формируется труба большого диаметра, 1420 мм, после чего свариваются ее кромки.
«Мы работаем над эффективным инструментом, который позволяет обеспечивать качественную сварку так называемой порошковой проволокой. Обычный электрод представляет собой металлический стержень, на поверхность которого нанесен флюс. Однако более эффективными являются электроды, представляющие собой трубчатый профиль с засыпанным внутрь порошком флюса или легирующих элементов», – поясняет специфику разработки Александр Владимирович.
Диаметр электрода традиционно составляет 4 мм, при этом внутрь электрода необходимо поместить специальный порошок для сварки. И если это уже готовая трубка, то засыпать в нее порошок невозможно. Поэтому традиционная методика производства порошковой сварочной проволоки выстроена следующим образом. Из металлического листа формуют трубку, перед сваркой ее краев в нее засыпают порошок, все сваривают по краю. Длина такого электрода должна иметь десятки, если не сотни, метров. Поэтому получившуюся проволоку сворачивают в рулон. При этом заваренный продольный шов работает на изгиб. Соответственно прочность такой проволоки небольшая, что может привести к разрыву продольного сварного шва и высыпанию порошка.
С этой особенностью связана высокая частота аварийных ситуаций на производстве. Это обусловлено тем, что шов, после многочисленных сгибаний в рулон и разгибаний, просто лопается, и дальнейший процесс сварки останавливается. Этого недостатка лишен электрод, изготовленный из бесшовной трубы.
Бесшовную трубу изготовить вполне реально, но она должна быть большего диаметра. По расчетам специалистов кафедры «Процессы и машины обработки металлов давлением» ее диаметр должен быть порядка 30 мм. В трубку диаметром 30 мм уже вполне можно засыпать порошок.
«Наша задача заключалась в том, чтобы из трубы диаметром не менее 30 мм, путем волочения вместе с порошковым сердечником получить тонкие трубки. Этого мы и добились, в том числе с помощью созданного цифрового двойника процесса волочения композиционного материала. Это можно считать нашим основным достижением по проекту». – подчеркивает Александр Выдрин.
Новые качества электрода, достигнутые таким путем, позволят:
· повысить надежность процесса сварки трубы в цеховых условиях;
· новый вид проволоки даст возможность применять автоматическую сварку в полевых условиях.
Соответственно производительность труда может увеличиться в разы. Больше не придется использовать физический труд человека в некомфортных условиях. При этом надежность шва будет более высокой.