Плазменно-жидкостная сварка латунных пластин

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.

1. Певзнер 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.