Коллектив учёных Алтайского государственного аграрного университета получил патент на изобретение нового способа дуговой сварки деталей из разнородных сталей. Этот метод полезен в разных отраслях промышленности, но особенно — в пищевых производствах. Благодаря предложенной учёными идее сварка ложится просто идеально, а шов отличается повышенной прочностью.
Невозможное возможно
Любой специалист со стажем знает, что надежно скрепить с помощью электросварки детали из нержавеющей и конструкционной сталей невозможно. Такой шов будет некрепким и послужит недолго. Поэтому в условиях промышленного производства этот способ стараются исключить. Учёные кафедры технологии конструкционных материалов и ремонта машин Алтайского государственного аграрного университета Виктор Иванайский, профессор Алексей Ишков и кандидат технических наук, заведующий кафедрой Николай Кривочуров с помощью своего хитрого изобретения доказали, что невозможное возможно. Особенно их новый метод востребован в промышленных производствах.
— В пищевой промышленности — молочном или мясоперерабатывающем направлениях — часто используют ёмкости из нержавеющей стали, к которым подсоединены трубопроводы для подачи или удаления жидкости. Они в свою очередь выполнены из конструкционной стали или цветных металлов. Соединение трубопровода с ёмкостью, как правило, выполняют с помощью обыкновенного хомута. А это снижает надежность соединения и увеличивает его стоимость, — поясняет доктор технических наук, доцент кафедры технологии конструкционных материалов и ремонта машин АГАУ Виктор Иванайский.
Учёные рассудили, что гораздо проще, надёжнее и дешевле было бы присоединить трубопровод к ёмкости с помощью сварки. И принялись искать пути решения непростой технической задачи.
Слабое звено
Основные проблемы, характерные для сварки разнородных материалов, связаны с хрупкостью сварного шва. Причин, объясняющих низкий уровень механической прочности сварных конструкций из разнородных материалов, множество. Это и формирование зон переменного химического состава с различной кристаллической структурой, с присутствием хрупких соединений или неметаллических включений, и высокопрочных закаленных зон.
— Если в процессе сварки не происходит активного перемешивания материалов соединяемых заготовок, то и добиться получения качественного шва в большинстве случаев также не удаётся. При повышении в углеродистых сталях количества углерода эта задача усложняется многократно. Поэтому одна из наиболее сложных с практической точки зрения задач при сварке разнородных материалов связана с соединением углеродистых и легированных сталей, — представляет суть проблемы Виктор Иванайский.
Волшебный электрод
Способ, предложенный учёными, прост: разнородную сталь можно сплавить между собой с помощью особого составного электропроводного материала.
В мастерских вуза проводим эксперимент. Не спеша, со знанием дела сварщик прикладывает волшебный электрод к двум прямоугольникам недружественной друг с другом стали: нержавеющей и конструкционной. Ведёт вдоль стыка дуговой искрящей сваркой. Есть эффект! Шов получился хоть куда — крепким, надёжным, выглядит литым единым компонентом.
— Этот электрод имеет особую конструкцию и состоит из компонентов — двух стержней. Первый — стальной стержень, выполнен из металла с обмазкой, близкой по химическому составу и механическим свойствам с металлом одной из свариваемых деталей. Второй стержень электрода размещён параллельно первому и соприкасается с ним по всей длине смежной стороны. Он выполнен из металла с обмазкой, близкой по химическому составу и механическим свойствам металлу второй детали, — поясняет Виктор Васильевич.
В единой конструкции электроды скреплены друг с другом медными скобами.
— Каждый из электродов работает для своего вида стали. И таким образом, когда зажигается дуга сварки и ей проводят по образцу, то тот электрод, который предназначен для нержавейки, — горит со стороны нержавейки, а тот, который предназначен для сварки конструкционной стали, горит со стороны стали. В итоге при сварке происходит плавление и смешивание в сварном шве его частей с образованием нового сварочного материала — стали с усреднённым химическим составом по отношению к свариваемым, — рассказывает учёный.
Результаты эксперимента показали, что при новом способе сварки деталей из нержавеющей и конструкционной сталей в сварном шве и зоне сплавления не образуются трещины и другие дефекты.
Спектр использования новой технологии скрепления материалов очень широк.
— Мы будем предлагать наше изобретение индустриальным партнерам. Думаю, что новый способ сварки найдет применение не только в пищевой промышленности. Он актуален для производства и монтажа ёмкостей и трубопроводов для хранения и перемещения агрессивных жидкостей, жидких минеральных удобрений, нефтепродуктов. В авиастроении также востребованы такие технологии, — отмечают учёные.
Справка
За 60 лет изобретательской деятельности учёными Алтайского аграрного университета создано более 600 зарегистрированных объектов интеллектуальной собственности. Ежегодно проходят регистрацию порядка 15 новых патентов.
