Автомобильная промышленность требует стимулирования исследований в области сварки

Здесь мы видим 12-дюймовый. длинный и 6 дюймов. высокая испытательная стенка толщиной 4 мм, созданная с использованием этого процесса с низким тепловложением. Герлих считает это идеальной технологией, позволяющей заменить использование крупных отливок. Университет Ватерлоо

Автомобильная промышленность стала катализатором исследований в области сварки в различных областях, включая соединение высокопрочных сталей и соединение смешанных металлов. Некоторые новые исследования, проведенные Университетом Ватерлоо совместно с Либурди, должны помочь в некоторых автомобильных приложениях, а также в процессах сварки труб из нержавеющей стали и аддитивного производства с проволокой.

«Работа, которую мы проделали с Либурди, направлена ​​на разработку более последовательной и более эффективной формы управления дуговой сваркой», — сказал Адриан Герлих, профессор кафедры машиностроения и мехатроники в Ватерлоо и сотрудник Центра автомобильных исследований Ватерлоо. . Герлих и его команда научных сотрудников, в которую входят Эмануэль душ Сантос и Пауло Коста Ассунсао, оптимизировали набор параметров управления дугой. «По сути, это улучшенный режим импульсной подачи материала для дуговой сварки чувствительных материалов».

Либурди называет свой контролируемый процесс переноса металла при коротком замыкании процессом «переноса погружением». Уникальность этого процесса заключается в низком тепловложении, которое он дает.

«Тепловложение составляет 0,1 кДж на миллиметр», — сказал Герлих. «В применениях высокопрочных сталей, которые являются ключевыми для автомобильной промышленности, мы можем получить чрезвычайно равномерное наплавление галтели с таким низким подводом тепла, что деформация будет сведена к минимуму, что означает меньше повреждений и деградации окружающей стали. Наблюдая за микроструктурой, вы видите именно то, что ожидаете от типичной дуговой сварки. Но тепловложение примерно вдвое меньше, чем в большинстве других передовых процессов переноса металла при коротком замыкании».

Дополнительным преимуществом этого процесса с низкой теплопередачей является очень низкий уровень разбрызгивания.

«Капли осаждаются несколько сотен раз в секунду, и вы не наблюдаете почти никаких брызг и выбрасывания металла в этом процессе», — сказал Герлих. «Это означает, что отделка будет намного чище».

По словам Герлиха, низкое тепловложение близко к диапазону лазерной сварки.

«Лазеры, как правило, достигают тепловложения от 0,05 до 0,15 кДж на миллиметр этих сталей, так что это как раз то, что нужно», — сказал он. «Преимущество дуговой сварки, конечно, заключается в том, что у вас нет таких же требований к защитным кожухам, подгонке деталей, а допуски при лазерной сварке выше, а стоимость гораздо ниже».

Несмотря на свою ценность в автомобильной промышленности, Герлих считает, что этот процесс с очень низкой теплопередачей оказывает самое непосредственное влияние при сварке труб из нержавеющей стали.

«Промышленные проблемы заключаются в том, что при дуговой сварке более толстых материалов, например труб (от ¼ дюйма до 1 дюйма), для сварки нержавеющей стали обычно требуется внутренняя продувка газом», — сказал Герлих. «Необходимо закрыть концы трубы изнутри и продуть внутренний объем защитным газом аргоном, чтобы предотвратить его окисление и потемнение внутренней части сварного шва.

Здесь мы видим пример пробного сварного шва на трубе из нержавеющей стали с внутренней стороны корня трубы. Изображение: Роб Пистор / Либурди

«Интересная особенность этого режима дуговой сварки, который мы разработали, заключается в том, что он обеспечивает настолько низкое тепловложение, что не вызывает окрашивания внутренней части трубы даже без защитного газа. Для тех, кому приходится заниматься сваркой такого типа, это означает астрономическую экономию средств. При необходимости продувки защитным газом требуются дополнительные сертификаты на обращение с баллонами, дополнительные расходы на аргон, дополнительные правила техники безопасности, например, разрешения на работу в замкнутом пространстве при монтаже труб на сложном модуле. Все это влияет на стоимость вашего проекта».

Другие исследователи из Ватерлоо исследовали этот процесс низкотемпературного осаждения — аддитивное производство проволочной дуги в стали. Исследователи провели исследование и смогли создать стеновую конструкцию длиной 12 дюймов, высотой 6 дюймов и толщиной 4 мм. Используя горелку с водяным охлаждением, исследователи также смогли добиться более высокой твердости основания и большей прочности на разрыв, чем при использовании металла с естественным охлаждением.