omnaОмский научный вестникOmsk Scientific Bulletin1813-82252541-7541Омский государственный технический университет10.25206/1813-8225-2026-198-49-55TEJJYVomna-407Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGПлазменно-жидкостная сварка латунных пластинPlasma-liquid welding of brass platesАхуновД. Ф.AkhunovD. F.

Ахунов Денис Фирдависович, аспирант кафедры «Физика»  

420066, г. Казань, ул. Красносельская, 51  

AuthorID (РИНЦ): 1264015

ResearcherID: JOJ-7789-2023

Akhunov Denis Firdavisovich, Postgraduate of the Physics Department    

Krasnoselskaya St., 51, Kazan, 420066

AuthorID (RSCI): 1264015

ResearcherID: JOJ-7789-2023

79273521546@mail.ruСеменовМ. Н.SemenovM. N.

Семенов Максим Николаевич, аспирант кафедры «Физика»    

420066, г. Казань, ул. Красносельская, 51  

AuthorID (РИНЦ): 1219846

Semenov  Maxim  Nikolaevich,  Postgraduate  of the Physics Department    

Krasnoselskaya St., 51, Kazan, 420066

AuthorID (RSCI): 1219846

maxim.snt@inbox.ruМухаметзяновА. Р.MukhametzyanovA. R.

Мухаметзянов Айдар Раисович, аспирант кафе-дры «Физика»    

420066, г. Казань, ул. Красносельская, 51  

AuthorID (РИНЦ): 1219847

Mukhametzyanov Aydar Raisovich, Postgraduate of the Physics Department    

Krasnoselskaya St., 51, Kazan, 420066

AuthorID (RSCI): 1219847

aydar-999@mail.ruКазанский государственный энергетический университетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian Federation202607072026024955Copyright © Ахунов Д.Ф., Семенов М.Н., Мухаметзянов А.Р., 20262026Ахунов Д.Ф., Семенов М.Н., Мухаметзянов А.Р.Akhunov D.F., Semenov M.N., Mukhametzyanov A.R.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://onv.omgtu.ru/jour/article/view/407

В статье рассматривается применение плазменно-жидкостной системы с твердыми и жидкими электродами для сварного соединения пластин из латуни. Цель работы — исследование возможности сварки латунных пластин с применением метода плазменно-жидкостной сварки с твердыми и жидкими электродами.

Продемонстрирована экспериментальная установка для получения сварного соединения, которая в дальнейшем может быть использована для создания промышленных установок плазменной сварки. Приведены используемые методы исследования, такие как сканирующая электронная микроскопия, позволившая исследовать структуру сварного шва, а также проверка на твердость сплава по Виккерсу с помощью микротвердомера. Проведен подробный анализ вольт-амперных характеристик, на основе которого выявлено, что в процесс сварки участвует дуговой разряд.

Представленные результаты экспериментов демонстрируют потенциал данного метода и показывают наиболее оптимальные параметры сварки (напряжение не менее 500 В, ток до 120 А). Полученный сварной шов имел небольшие газовые поры, но структура оставалась как у основного металла. В заключение представлены предложения по развитию метода, такие как применение смеси различных солей и кислот в составе электролита и использование вакуумной камеры, для минимизации окисления металла.

The article discusses the use of a plasma-liquid system with solid and liquid electrodes for welding plates of brass. The purpose of the research is to study the possibility of welding brass plates using the method of plasma-liquid welding with solid and liquid electrodes.

The authors demonstrate an experimental installation for producing a welded joint, which can later be used to create industrial plasma welding installations. The research methods are presented, such as scanning electron microscopy, which allow analysing the structure of the weld, as well as checking the hardness of the alloy according to Vickers’ microhardness tester. Moreover, the authors present a detailed analysis of the voltage features, on the basis of which it is revealed that an arc discharge is involved in the welding process.

The experimental results demonstrate the potential of the method and show the most optimal welding parameters (voltage not less than 500 V, current up to 120 A). The resulting weld has small gas pores, but the structure remains similar to that of the base metal. In conclusion, the authors propose the development options of the method, such as the use of a mixture of various salts and acids in the electrolyte and the use of a vacuum chamber to minimize metal oxidation.

плазменно-жидкостная сваркаплазменные системыметоды сваркиэлектрический пробойхлорид натриялатуньвольт-амперная характеристикаplasma-liquid weldingplasma systemswelding methodselectrical breakdownsodium chloridebrassvolt-ampere featuresРабота выполнена при поддержке Российского научного фонда (соглашение № 14-19-00453).The research was supported by the Russian Science Foundation (Agreement No. 14-19-00453).ReferencesПевзнер М. З., Грачёв С. П., Иванов-Польский К. В. [и др.]. О качестве высокочастотной сварки латунных труб // Механическое оборудование металлургических заводов. 2018. № 2 (11). С. 22–31. EDN: AIWRHQ.Pevzner M. Z., Grachev S. P., Ivanov-Polsky K. V. [et al.]. Quality of high-frequency welding of brass pipes. Mekhanicheskoye Oborudovaniye Metallurgicheskikh Zavodov. 2018;2(11):22–31. EDN: AIWRHQ. (In Russ.).Малахов А. Ю., Сайков И. В., Денисов И. В. Особенности границы соединения биметалла латунь-инвар, полученного сваркой взрывом // Деформация и разрушение материалов. 2021. № 1. С. 19–23. https://doi.org/10.31044/1814-4632-2021-1-19-23. EDN: DSUDOR.Malakhov A. Yu., Saikov I. V., Denisov I. V. Features of the boundary of the brass-invar bimetal compound obtained by explosion welding. Deformation and Destruction of Materials. 2021;1:19–23. https://doi.org/10.31044/1814-4632-2021-1-19-23. EDN: DSUDOR. (In Russ.).Коротеев А. О., Фетисова Е. А., Коротеева А. А., Клименкова А. В. Механические характеристики наплавленного металла при дуговой сварке высокопрочных сталей с модификацией защитной газовой среды газообразным флюсом SF6 // Вестник Белорусско-Российского университета. 2025. № 1 (86). С. 23–31. https://doi.org/10.24412/2077-8481-2025-1-23-31. EDN: HBIXYW.Koroteev A. O., Fetisova E. A., Koroteeva A. A., Klimenkova A. V. Mechanical characteristics of deposited metal in arc welding of high-strength steels with modification of shielding gas environment by SF6 gaseous flux. Vestnik Belorussko-Rossiyskogo Universiteta. 2025;1(86):23–31. https://doi.org/10.24412/2077-8481-2025-1-23-31. EDN: HBIXYW. (In Russ.).Басыров Р. Ш., Багаутдинова Л. Н., Гайсин Ф. М. [и др.]. Моделирование электрофизических процессов в системе электролит–металлический электрод // Теплофизика высоких температур. 2025. Т. 63, № 1. С. 11–15. https://doi.org/10.7868/s3034610x25010022. EDN: UEOYOE.Basyrov R. Sh., Bagautdinova L. N., Gaysin F. M. [et al.]. Modelirovaniye elektrofizicheskikh protsessov v sisteme elektro-lit–metallicheskiy elektrod. High Temperature. 2025;63(1):11–15. https://doi.org/10.7868/s3034610x25010022. EDN: UEOYOE. (In Russ.).Багаутдинова Л. Н., Бельгибаев Э. Р., Гайсин Ал. Ф. [и др.]. Электрические разряды в электролитно-пузырьковой среде раствора сульфата аммония в водопроводной воде при атмосферном давлении // Теплофизика высоких температур. 2024. Т. 62, № 3. С. 474–476. https://doi.org/10.31857/S0040364424030162. EDN: DIDQAZ.Bagautdinova L. N., Bel’gibayev E. R., Gaysin Al. F. [et al.]. Elektricheskiye razryady v elektrolitno-puzyr’kovoy srede rastvora sul’fata ammoniya v vodoprovodnoy vode pri atmosfernom davlenii. High Temperature. 2024;62(3):474–476. https://doi.org/10.31857/S0040364424030162. EDN: DIDQAZ. (In Russ.).Гайсин А. Ф., Гайсин Ф. М., Багаутдинова Л. Н. [и др.]. Плазменно-электролитные разряды в газожидкостной среде для получения водорода // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2021. Т. 23, № 2. С. 27–35. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2021-23-2-27-35. EDN: SHARHP.Gaysin A. F., Gaysin F. M., Bagautdinova L. N. [et al.]. Plasma-electrolyte discharges in a gas-liquid medium for the production of hydrogen. Power Engineering: Research, Equipment, Technology. 2021;23(2):27–35. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2021-23-2-27-35. EDN: SHARHP. (In Russ.).Cai B., Fu J., Zhao Y. [et al.]. Effect of Alternating Magnetic Field on Arc Plasma Characteristics and Droplet Transfer during Narrow Gap Laser-MIG Hybrid Welding. Metals. 2021;11(11):1712. https://doi.org/10.3390/met11111712.Cai B., Fu J., Zhao Y. [et al.]. Effect of Alternating Magnetic Field on Arc Plasma Characteristics and Droplet Transfer during Narrow Gap Laser-MIG Hybrid Welding. Metals. 2021;11(11):1712. https://doi.org/10.3390/met11111712.Huang A., Zhang. J., Gao. C. [et al.]. Effects of groove constraint space on plasma characteristics during Laser-MIG hybrid welding of Titanium alloy. Journal of Manufacturing Processes. 2019;48:137–144. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2019.11.004.Huang A., Zhang. J., Gao. C. [et al.]. Effects of groove constraint space on plasma characteristics during Laser-MIG hybrid welding of Titanium alloy. Journal of Manufacturing Processes. 2019;48:137–144. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2019.11.004.Semenov M. N., Belgibaev E. R., Kayumov R. R. [et al.]. Plasma-Liquid Welding of Copper Products. High Energy Chemistry. 2024;58(S3):S400–S403. https://doi.org/10.1134/S0018143924701236.Semenov M. N., Belgibaev E. R., Kayumov R. R. [et al.]. Plasma-Liquid Welding of Copper Products. High Energy Chemistry. 2024;58(S3):S400–S403. https://doi.org/10.1134/S0018143924701236.Ha M. H., Do H. T., Vu D. [et al.]. The Experimental Research on Plasma Welding of SUS 304 Stainless Steel Thin Plates. Advances in Engineering Research and Application. 2022;602:942–951. https://doi.org/10.1007/978-3-031-22200-9_100.Ha M. H., Do H. T., Vu D. [et al.]. The Experimental Research on Plasma Welding of SUS 304 Stainless Steel Thin Plates. Advances in Engineering Research and Application. 2022;602:942–951. https://doi.org/10.1007/978-3-031-22200-9_100.Hong X., Huang B., Li T. [et al.] Optimization of plasma arc welding process parameters of SAF 2507/316L dissimilar steel based on response surface method. Welding in the World. 2023;67:2493–2509. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-3020034/v1.Hong X., Huang B., Li T. [et al.] Optimization of plasma arc welding process parameters of SAF 2507/316L dissimilar steel based on response surface method. Welding in the World. 2023;67:2493–2509. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-3020034/v1.Zhubaev A. K., Rakhmetolla G. A., Sagynova A. O. [et al.]. Study of Phase Formation in Bilayered Three Component System. High Energy Chemistry. 2024;58(S3):S475–S477. https://doi.org/10.1134/S0018143924701406.Zhubaev A. K., Rakhmetolla G. A., Sagynova A. O. [et al.]. Study of Phase Formation in Bilayered Three Component System. High Energy Chemistry. 2024;58(S3):S475–S477. https://doi.org/10.1134/S0018143924701406.Akhmadullina L. I., Gaisin Az. F., Gaisin Al. F. [et al.]. Electrolyte-plasma product treatment. Journal of Physics: Conference Series. 2020;1588(1):012012. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1588/1/012012.Akhmadullina L. I., Gaisin Az. F., Gaisin Al. F. [et al.]. Electrolyte-plasma product treatment. Journal of Physics: Conference Series. 2020;1588(1):012012. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1588/1/012012.Hong X., Huang B., Li T. [et al.]. Effects of Welding Speed and Welding Current on the Residual Stress and Deformation of SAF 2507/316L Dissimilar Plasma Arc Welding. Journal of Materials Engineering and Performance. 2024; 33(24):13745–13763.Hong X., Huang B., Li T. [et al.]. Effects of Welding Speed and Welding Current on the Residual Stress and Deformation of SAF 2507/316L Dissimilar Plasma Arc Welding. Journal of Materials Engineering and Performance. 2024; 33(24):13745–13763.Лукьянова Н. А., Мельников П. В., Грибков О. И. Влияние отпуска на структуру и свойства сварных соединений низколегированных высокопрочных сталей, выполненных ручной аргонодуговой сваркой // Металловедение и термическая обработка металлов. 2022. № 10 (808). С. 69–74. https://doi.org/10.30906/mitom.2022.10.69-74. EDN: ZBKUIT.Luk'yanova N. A., Melnikov P. V., Gribkov O. I. Effect of tempering on the structure and properties of wedded joints of low-alloy high-strength steels formed by gas tungsten arc welding. Metallovedeniye i Termicheskaya Obrabotka Metallov. 2022;10(808):69–74. https://doi.org/10.30906/mitom.2022.10.69-74. EDN: ZBKUIT. (In Russ.).Овчинников В. В., Растопчин Р. Н. Плазменная сварка высокопрочных алюминиевых сплавов // Наукоёмкие технологии в машиностроении. 2020. № 7 (109). С. 3–11. https://doi.org/10.30987/2223-4608-2020-7-3-11. EDN: UTFUBB.Ovchinnikov V. V., Rastopchin R. N. Plasma welding of high-strength aluminum alloys. Science Intensive Technologies in Mechanical Engineering. 2020;7(109):3–11. https://doi.org/10.30987/2223-4608-2020-7-3-11. EDN: UTFUBB. (In Russ.).Бельгибаев Э. Р., Семенов М. Н., Каюмов Р. Р. [и др.]. Плазменно-жидкостная сварка изделия из электротехнической стали // Металловедение и термическая обработка металлов. 2024. № 7 (829). С. 62–68. https://doi.org/10.30906/mitom-2024-7-62-68. EDN: DUKXOY.Belgibaev E. R., Semenov M. N., Kayumov R. R. [et al.]. Plasma-liquid welding of electrical steel plates. Metallovedeniye i Termicheskaya Obrabotka Metallov. 2024;7(829):62–68. https://doi.org/10.30906/mitom-2024-7-62-68. EDN: DUKXOY. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.