180
Борьба с усталостью
2 августа, 2016 08:30 CET SSAB World

Борьба с усталостью

Качество сварки важно для свойств любой продукции из стали. Это особенно актуально для элементов, выполненных из высокопрочной стали (ВПС), из-за повышенных уровней нагрузки, которой они подвергаются. Ученый-аспирант из Стокгольма Томас Стенберг разработал новый метод обеспечения качества сварки.

Дефекты и трещины в продукции из ВПС обычно появляются в районе сварных соединений. При движении или вибрации детали становятся более подверженными усталостным нагрузкам — или износу и задирам — из-за повышенной концентрации напряжения между швами и основным материалом. Если качество сварного шва низкое, то неизбежно начнут появляться трещины.

Как разъяснил Андерс Олссон, менеджер по технологиям сварки и термической резки инженерного центра SSAB, проведение надежного контроля качества сварных конструкций обходится очень дорого. В итоге, одним из препятствий в машиностроении сегодня является неспособность эффективно контролировать качество сварки.

«Сварка — неотъемлемый технологический процесс производства, но качество сварки можно оценить только визуально после завершения. Следовательно, деталь может пройти весь процесс производства, прежде чем будет обнаружен дефект сварки, после чего деталь нужно ремонтировать или пускать на лом», — заявляет г-н Олссон.

«При этом из-за нехватки времени и средств, обычно можно проверить только малую часть продукции. Таким образом, несмотря на то, что на проверки сварочных швов тратится много времени, вы по-прежнему рискуете поставить на рынок детали с дефектами сварки», — добавляет г-н Олссон.

Благодаря изобретению Томаса Стенберга, ученого-аспиранта из Королевского института технологии в Стокгольме, эта проблема скоро станет неактуальной. Г-н Стенберг и его коллеги разработали новый, надежный метод обеспечения качества (ОК), в котором для проверки поверхности сварного шва и оценки качества сварки используется лазерный профильный сканер. Самым революционным аспектом данного метода является то, что оценка проходит в режиме реального времени, непосредственно во время сварки.

«Данная система позволит сварщику незамедлительно понять, соответствует ли сварное соединение всем требованиям, — поясняет г-н Стенберг. — В противном случае робот-сварщик сможет скорректировать технологические параметры для обеспечения требуемого качества сварки, не прерывая процесс и не начиная работу заново».

Г-н Олссон добавляет, что новый метод ОК может кардинально изменить способы применения ВПС клиентами SSAB и открывает новые возможности применения, благодаря чему можно получать выгоды от ее высокого качества, а именно низкого веса компонентов и снижения расхода топлива.

«За счет минимизации концентраторов усталостных напряжений мы сможем использовать ВПС новыми, не доступными нам в данный момент способами, например, в машинах и компонентах, которые, как известно, подвержены воздействию высоких концентраций напряжений. Среди таких вариантов применения: шасси для технологического и лесозаготовительного оборудования, шасси прицепов и детали, используемые в производстве электроэнергии», — говорит г-н Олссон.

Согласно г-ну Стенбергу, получившему в 2015 году от SSAB приз Swedish Steel Prize среди сотрудников университетов за работу над новым методом ОК, этот метод будет выгоден для клиентов.

«В первую очередь, мы ожидаем рост производительности примерно на 50% за счет увеличения скорости прохода робота наряду со снижением расхода присадочного материала на 30%», — говорит ученый. — Это также позволит производителям уменьшить сроки поставок, благодаря снижению числа проверок, а необходимость забраковывания или переработки продукции сведется к минимуму».

Сферы применения

Новая методика обеспечения качества в основном предназначена для различных технологий сварки, в том числе MMA, MIG/MAG, TIG, SAW, лазерной и плазменной сварки. С точки зрения SSAB, это делает ее особенно востребованной для изделий из высокопрочной стали Strenx.

Новый метод ОК

Данный метод — это передовая технология обеспечения качества, в которой для проверки поверхности сварного шва и количественной оценки параметров, по которым определяется качество конструктивных элементов под нагрузкой, применяется лазерный профильный сканер. Оператор роботизированной сварочной установки использует лазерный профильный сканер для проверки поверхности шва и оценки качества сварки. Если качество ненадлежащее, робот-сварщик корректирует технологические параметры для обеспечения требуемого качества сварки. Сейчас Томас Стенберг и его коллеги занимаются разработкой коммерческой версии данной методики, которая должна выйти на рынок в течение 3 лет.