В этих отраслях сейчас активно используется электронно-лучевая сварка, которая позволяет сваривать за один проход детали толщиной от 0,1 мм до 400 мм.
Технология обеспечивает высокое качество и надежность сварных швов. Однако недостаточный контроль процесса может вызывать брак. Так одним из серьезных дефектом является провисание сварного шва при сварке с полным проплавлением, который увеличивает риск местного разрыва и трещин при
нагрузке соединения.
Исследование, проведенное группой российско-китайских ученых показало, что методом, который может предотвратить провисание сварного шва является
электронно-лучевая сварка со сканированием луча. – При электронно-лучевой сварке образуются узкие глубокие швы. Это происходит за счет образования тонкого канала из пара и расплавленного металла вокруг луча. Процессы, происходящие в канале проплавления, скрыты от исследователя как игла Кощея от известного героя. Моделирование становится единственным методом заглянуть «внутрь», – рассказывает доктор технических наук, проректор по разработкам и инновациям, профессор кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского Политеха Дмитрий Трушников.
С помощью компьютерного моделирования данных ученые установили, какие параметры могут препятствовать возникновению дефектов.
– Применение осцилляции – технологического приема, который предотвращает корневые дефекты в сварном шве – при электронно-лучевой сварке позволяет
перераспределить энергию в области взаимодействия пучка с материалом.
Эффект удержания металла от вытекания из сквозного канала проплавления проявляется только на определенных режимах осцилляции. Использование
моделирования для определения необходимых режимов позволит снизить временные и материальные издержки, – поясняет кандидат технических наук,
доцент кафедры технологии металлов Национального исследовательского университета МЭИ Андрей Слива.
В перспективе исследование ученых позволит улучшить качество сварных соединений.
– Сейчас перед страной стоит большой вызов в обеспечении технологической независимости в авиационном двигателестроении. Необходимо в кратчайшие
сроки провести сертификацию новых авиационных двигателей и ускоренными темпами наладить их серийное производство. Именно в этом случае обеспечение
качества на этапе всех технологических операций приобретает огромное значение. Электронно-лучевая сварка применяется как заключительная при
изготовлении особо ответственных узлов сложных дорогостоящих изделий (космические аппараты, детали авиационных газотурбинных двигателей,
шестерни редукторов вертолетов и т.д.). Исключение брака на этом этапе позволяет обеспечить надежность, безопасность и высокий экономический
эффект.
Разработка уже внедряется на предприятиях авиационного двигателестроения и Росатома.
По словам Андрея Сливы, кроме повышения качества сварного соединения, применение осцилляции потенциально может влиять на микроструктуру и
свойства сварных швов. В этом направлении сейчас ведутся исследования.
Результаты работы ученых опубликованы в одном из самых престижных журналов в области металловедения и материаловедения «Metallurgical and Materials
Transactions» в секции «А», специализирующейся на вопросах касающихся технологий обработки и свойств материалов. Разработка выполнена при
поддержке Программы академического стратегического лидерства «Приоритет- 2030» двумя российскими университетами. Передовые производственные
технологии авиадвигателестроения – один из ключевых научно-технологических проектов Пермского НОЦ.
