Способ электролитно-плазменной сварки изделий из алюминия и его сплава



Способ электролитно-плазменной сварки изделий из алюминия и его сплава
Способ электролитно-плазменной сварки изделий из алюминия и его сплава
Способ электролитно-плазменной сварки изделий из алюминия и его сплава
Способ электролитно-плазменной сварки изделий из алюминия и его сплава
B23K103/10 - Пайка или распаивание; сварка; плакирование или нанесение покрытий пайкой или сваркой; резка путем местного нагрева, например газопламенная резка; обработка металла лазерным лучом (изготовление изделий с металлическими покрытиями экструдированием металла B21C 23/22; нанесение облицовки или покрытий литьем B22D 19/08; литье погружением B22D 23/04; изготовление составных слоистых материалов путем спекания металлического порошка B22F 7/00; устройства для копирования и регулирования на металлообрабатывающих станках B23Q; покрытие металлов или материалов металлами, не отнесенными к другим классам C23C; горелки F23D)

Владельцы патента RU 2625145:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) (RU)

Изобретение относится к способу электролитно-плазменной сварки изделий из алюминия и алюминиевого сплава и может быть использовано при производстве металлоконструкций в различных отраслях промышленности. Предварительно совмещают зону сваривания в свариваемых изделиях. Подают на них отрицательный потенциал и погружают зону сваривания в электролит. В электролит погружают также проводящую пластину, на которую подают положительный потенциал. Устанавливают напряжение между катодом, которым являются свариваемые изделия или материалы, и анодом, которым является электролит, в диапазоне 50≤U≤1000 В и ток разряда в диапазоне от 1≤I≤500 А. Зажигают разряд между свариваемыми изделиями. Время сварки устанавливают не менее 1 секунды. В качестве электролита применяют водные растворы солей, или кислот, или щелочей с водородным показателем в диапазоне 2≤pH≤11. Технический результат заключается в обеспечении сварки изделий из алюминия и его сплавов в неинертной (парогазовой) среде без снижения технологических параметров алюминия. 3 ил.

 

Изобретение относится к способам сварки соединений из алюминия и алюминиевых сплавов и может быть использовано при производстве металлоконструкций в различных отраслях промышленности.

Из существующего уровня техники известен способ лазерно-дуговой сварки плавящимся электродом стыковых соединений из алюминиевых сплавов (Патент РФ RU 2572671 C1, опубликованный 20.01.2016). Способ характеризуется тем, что сварку деталей осуществляют при одновременном воздействии лазерного луча и дуги на одну сварочную ванну в среде инертного газа. Лазерный луч и дуговую горелку наклоняют в противоположные стороны относительно нормали к поверхности свариваемых деталей.

Недостатком данного технического решения является то, что данный способ не позволяет сварить изделия сложной геометрической формы, с развитой внешней и внутренней поверхностью, в том числе пористые изделия из-за сложности подвода лазерного луча.

Также известен способ сварки и наплавки металлического изделия из алюминия способом дуговой сварки металлическим электродом в среде инертного газа с импульсным током и импульсивной подачи проволоки (Патент РФ RU 2014117036 А, опубликован 10.11.2015). Способ характеризуется тем, что наплавка осуществляется посредством проволоки присадочного металла, состав которого по своей природе идентичен составу алюминиевого сплава детали для наплавления, причем импульсная подача металлической проволоки и скорость наплавки металлической детали турбомашины адаптированы таким образом, что наплавку осуществляют без горячего растрескивания.

Недостатками способа являются необходимость наличия добавочной проволоки для сварки, защитного инертного газа, низкая энергетическая эффективность нагрева и плавления сварочной проволоки, а также поверхность алюминиевых сплавов. В результате данный способ требует дополнительных затрат и обладает низкой производительностью сварки.

Также известен способ точечной электроконтактной сварки алюминия и его сплавов (Патент РФ RU 2374049 C1, опубликован 27.11.2009). Способ характеризуется тем, что включает применение жестких режимов сварки при плотности тока, достигающих 1600 А/мм2, и удельных давлениях до 150 МПа с предварительной очисткой свариваемых поверхностей от пленки окиси алюминия.

Недостатками способа являются необходимость предварительной очистки поверхности от пленки окиси алюминия, а также сложность обеспечения герметичности сварочных швов.

Также известен способ лазерно-дуговой сварки алюминия и алюминиевых сплавов (Патент РФ RU 2440221 C1, опубликованный 20.01.2012). Способ характеризуется тем, что в среде инертного газа одновременно воздействуют лазерным лучом и дугой в одной сварочной ванне. При сварке дуговую горелку располагают перед лазерным лучом по ходу его движения. Направляют сварочную проволоку в точку пересечения лазерного луча с поверхностью свариваемых деталей. Лазерный луч наклоняют на 10-20 градусов, а дуговую горелку на 30-40 градусов в противоположные стороны относительно нормали к поверхности свариваемых деталей. Техническим результатом является повышение качества сварного соединения.

Недостатком данного технического решения является то, что данный способ не позволяет сварить изделия сложной геометрической формы, с развитой внешней и внутренней поверхностью, в том числе пористых изделий из-за сложности подвода лазерного луча, а также необходимость в применении сложного оборудования, ведущая к увеличению трудоемкости при сварке. Основным недостатком сварки алюминия с использованием инертных газов и дуговой сварки является высокая температура процесса, температура плавления окисной пленки достигает Т=2044°C, в то время как температура плавления самого алюминия около Т=660°C, при таких температурах положительные технологические свойства дюраля понижаются.

Решаемой технической задачей (технический результат), на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение сварки изделий из алюминия или его сплава в неинертной (парогазовой) среде, без снижения технологических параметров алюминия.

Технический результат в предлагаемом способе электролитно-плазменной сварки изделий из алюминия или его сплава достигается тем, что предварительно совмещают свариваемые изделия зонами сваривания, подают на них отрицательный потенциал и погружают зоны сваривания в электролит, при этом в электролит погружают проводящую пластину, на которую подают положительный потенциал, устанавливают напряжение 50 ≤ U ≤ 1000 В между катодом, которым являются свариваемые изделия, и анодом, которым является электролит, и ток разряда 1 ≤ I ≤ 500 А, зажигают разряд между свариваемыми изделиями и осуществляют сварку в течение не менее 1 с, причем в качестве электролита используют водные растворы солей, или кислот, или щелочей с водородным показателем 2 ≤ pH ≤ 11.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, в которой осуществляют способ электролитно-плазменной сварки изделий из алюминия или его сплава. Устройство состоит из: 1 - источник питания; 2 - свариваемые изделия из алюминия или его сплава; 3 - зона сваривания; 4 - электролит; 5 - пластина для подвода положительного потенциала; 6 -электролитическая ванна.

На фиг. 2 представлено изображение изделий до сварки.

На фиг. 3 представлено изображение изделий после сварки.

Рассмотрим осуществление предлагаемого способа электролитно-плазменной сварки изделий из алюминия или его сплава (фиг. 2) с использованием устройства на фиг. 1. Предварительно совмещают свариваемые изделия зонами сваривания 3, подают на них отрицательный потенциал и погружают зоны сваривания 3 в электролит 4, при этом в электролит погружают проводящую пластину 5, на которую подают положительный потенциал, устанавливают напряжение 50 ≤ U ≤ 1000 В между катодом, которым являются свариваемые изделия 2, и анодом, которым является электролит 4, и ток разряда 1 ≤ I ≤ 500 А, зажигают разряд между свариваемыми изделиями и осуществляют сварку в течение не менее 1 с, причем в качестве электролита используют водные растворы солей, или кислот, или щелочей с водородным показателем 2 ≤ pH ≤ 11.

Выбор конкретного значения напряжения, тока, состава и концентрации водного раствора электролита устанавливаются исходя из оптимальных условий для сварки изделий из алюминия или его сплава низкотемпературной плазмой парогазового разряда в электролите.

Отличительной особенностью способа электролитно-плазменной сварки изделий из алюминия или его сплава является то, что происходит моментальное катодное распыление оксидной пленки в парогазовом разряде под действием ударов положительных ионов в неинертной (парогазовой) среде, при невысоких температурах электролита Т≈350°C. Тем самым исключается необходимость в доведении температуры свариваемой зоны до температуры плавления окисной пленки алюминия, что, в свою очередь, позволяет сохранить технологические параметры изделий. Предлагаемый способ позволяет сваривать изделия из алюминия или его сплава сложной геометрической формы, с развитой внешней и внутренней поверхностями, отсутствует необходимость в использовании инертных газов, а также проволоки присадочного металла для наплавления.

Способ электролитно-плазменной сварки изделий из алюминия или его сплава, характеризующийся тем, что предварительно совмещают свариваемые изделия зонами сваривания, подают на них отрицательный потенциал и погружают зоны сваривания в электролит, при этом в электролит погружают проводящую пластину, на которую подают положительный потенциал, устанавливают напряжение 50 ≤ U ≤ 1000 В между катодом, которым являются свариваемые изделия, и анодом, которым является электролит, и ток разряда 1 ≤ I ≤ 500 А, зажигают разряд между свариваемыми изделиями и осуществляют сварку в течение не менее 1 с, причем в качестве электролита используют водные растворы солей, или кислот, или щелочей с водородным показателем 2 ≤ pH ≤ 11.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочной листовой стали, имеющей низкое отношение предела текучести к пределу прочности. Сталь имеет химическую композицию, содержащую в мас.%: С: 0,03-0,08, Si: 0,01-1,0, Мn: 1,2-3,0, Р: 0,015 или менее, S: 0,005 или менее, Аl: 0,08 или менее, Nb: 0,005-0,07, Ti: 0,005-0,025, N: 0,010 или менее, О: 0,005 или менее, Fe и неизбежные примеси – остальное.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочной листовой стали, имеющей низкое отношение предела текучести к пределу прочности. Сталь имеет химический состав, содержащий, мас.%: С 0,03-0,08, Si 0,01-1,0, Mn 1,2 - 3,0, Р 0,015 или менее, S 0,005 или менее, Al 0,08 или менее, Nb 0,005-0,07, Ti 0,005-0,025, N 0,010 или менее, О 0,005 или менее, Fe и неизбежные примеси – остальное.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к металлу сварного шва, применяемому в сварных конструкциях. Металл сварного шва, содержащий в мас.

Группа изобретений относится к кольцевому сварному соединению, способу его получения и к магистральной трубе. Стыкуют друг с другом концевые участки стальных труб с пределом текучести согласно Спецификации 5L Стандартов API не ниже 555 Н/мм2.
Изобретение относится к способу приваривания приварного элемента к сопрягаемой детали и может найти применение при изготовлении кузовов транспортных средств. Перед сваркой всю поверхность области сваривания по меньшей мере одного из соединяемых элементов покрывают равномерным слоем смачивающего вещества.

Изобретение относится к способу автоматической сварки толстостенных крупногабаритных деталей из сплава на основе Ni-Cr и может быть использовано в производстве ЖРД.

Изобретение относится к способу изготовлению сварных корпусов сосудов высокого давления из высокопрочных легированных сталей. Вначале получают тонкостенную оболочку путем резки труб из стали типа 28Х3СНМВФА на заготовки, калибровки, рекристаллизационного отжига, механической обработки, ротационной вытяжки за несколько переходов с промежуточными отжигами деформирующими роликами с треугольным профилем со скругленными по радиусу или (и) плоскими вершинами, установленными с различными зазорами относительно оправки.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам сварки ферритных сталей, и может быть использовано в конструкциях трубопроводов, имеющих деформированное состояние.

Изобретение относится к способу сварки плавлением изделия из молибдена с изделием из железоникелевого сплава с образованием нахлесточного соединения. Предварительно на поверхности изделия из молибдена под центром образования сварочной ванны выполняют канавку.

Изобретение может быть использовано при изготовлении тонкостенных осесимметричных сварных оболочек с утолщенными кромками и приваренными к ним кольцами, работающих под высоким давлением.

Изобретение относится к аппаратам химических производств, стойких к воздействию концентрированных кислот, в частности к аппаратам по переработке отработавшего ядерного топлива на начальной стадии переработки, на которой производится растворение элементов отработанных ТВЭЛОВ в концентрированной азотной кислоте при повышенных температурах для последующей экстракции из раствора изотопов урана, плутония и продуктов распада в реакторе.

Изобретение относится к комбинированной машине для пробивки и лазерной резки плоского металлического листа. Машина содержит неподвижное основание (1), неподвижную пробивную головку (7), лазерную режущую головку (10) и манипулятор (4) для перемещения металлического листа (6) в плоскости (ХУ) декартовой системы координат.

Изобретение относится к автоматической сварке и наплавке неповоротных кольцевых стыков труб. Модуль содержит направляющий пояс, подвижную орбитальную каретку, установленную на направляющем поясе с возможностью перемещения вдоль направляющего пояса.

Изобретение может быть использовано при изготовлении крупногабаритных конструкций из молибдена или его сплавов, например, при сварко-пайке обечаек экранов муфелей высокотемпературных газостатических установок.

Изобретение относится к легкой промышленности и может быть использовано для выпуска оборудования, предназначенного для резки изделий, которые имеют высокую механическую прочность.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в различных отраслях промышленности для повышения надежности сварных соединений стальных конструкций и увеличения срока их службы.

Изобретение относится к машиностроению и судостроению, поскольку в этой области чаще всего встречаются стыковые соединения с двухсторонним доступом. Технический результат изобретения - снижение затрат на дополнительный металл при сварке и повышение ее производительности.

Изобретение относится к системе для термической обработки с использованием струи плазмы и/или лазерного луча. Лазерная головка (22) и плазменная головка (21) выполнены с возможностью присоединения к одному хвостовику (20).

Изобретение относится к способу сварки трубопроводов без предварительного подогрева стыков. Способ включает в себя соединение 2-х и более цилиндрических металлических труб, трубных секций, трубных плетей сварным кольцевым стыком с применением дуговой сварки по всему периметру трубы.

Изобретение относится к способу и машине комбинированной дуговой сварки. Изобретение позволяет достигнуть предотвращение ухудшения ударной вязкости зоны термического влияния за счет поддержания плотности тока газоэлектрической сварки металлическим электродом и дуговой сварки под флюсом в пределах соответствующего диапазона во время сварки стального листа.
Изобретение может быть использовано для бесфлюсовой пайки алюминиевых изделий, например пластинчато-ребристых теплообменников. В зоне пайки размещают припой на основе силумина.

Изобретение относится к способу электролитно-плазменной сварки изделий из алюминия и алюминиевого сплава и может быть использовано при производстве металлоконструкций в различных отраслях промышленности. Предварительно совмещают зону сваривания в свариваемых изделиях. Подают на них отрицательный потенциал и погружают зону сваривания в электролит. В электролит погружают также проводящую пластину, на которую подают положительный потенциал. Устанавливают напряжение между катодом, которым являются свариваемые изделия или материалы, и анодом, которым является электролит, в диапазоне 50≤U≤1000 В и ток разряда в диапазоне от 1≤I≤500 А. Зажигают разряд между свариваемыми изделиями. Время сварки устанавливают не менее 1 секунды. В качестве электролита применяют водные растворы солей, или кислот, или щелочей с водородным показателем в диапазоне 2≤pH≤11. Технический результат заключается в обеспечении сварки изделий из алюминия и его сплавов в неинертной среде без снижения технологических параметров алюминия. 3 ил.

Наверх