OBRABOTKAMETALLOV Vol. 24 No. 2 2022 51 TECHNOLOGY присадочного металла имеет литую структуру, вблизи границы сплавления находится зона частичного оплавления основного металла, далее следует зона термического влияния, которая характеризуется изменением структуры под влиянием температур, возникающих по мере удаления от зоны сварки [3]. Из-за различия структур переходы между рассмотренными зонами сопровождаются изменениями механических свойств, что особенно резко выражено при переходе через границу сплавления, которая в связи с этим является слабым местом сварного соединения. Наряду с неравномерностью структуры проблемами сварки являются остаточные напряжения, сварочные деформации и возникновение пористости шва [4–7]. На данный момент для борьбы с рассмотренными недостатками применяются различные методы, которые можно классифицировать на применяющиеся в процессе проведения сварки и после нее. К методам, применяемым в процессе сварки, относятся уравновешивание деформаций за счет рациональной последовательности наложения швов, создание обратных деформаций, жесткое закрепление свариваемых элементов. Методы, применяемые после сварки, это термообработка сварного шва, механическая правка конструкций, термическая правка, поверхностно-пластическое деформирование (ППД) [8]. Одним из эффективных способов минимизации последствий от указанных недостатков также является вибрационная обработка металла, находящегося в расплавленном состоянии [9, 10]. Данный способ воздействия, применительно к кристаллизующемуся металлу, был впервые предложен еще в 1950 году Д.К. Черновым для улучшения структуры слитков после литья. В результате вибраций повышается однородность слитков за счет диспергирования растущих дендритов [11, 12]. Для обеспечения эффективного воздействия на формирование структуры сварного шва, кристаллизация которого в разы быстрее, целесообразно применять высокочастотные вибрации ультразвуковой частоты, что позволит оказывать значительное воздействие за ограниченный временной интервал. Существуют следующие способы применения ультразвуковых колебаний в процессе сварки: – наложение колебаний на электрод [13]; – наложение колебаний на неплавящийся электрод [14]; – передача колебаний на корпус газовой горелки [15]; – сообщение колебаний свариваемым элементам конструкции [16]; – использование дуги как источника ультразвукового излучения [17]. Результаты исследований, проводимых по данным способам, фиксируют положительное влияние на процесс сварки и структуру шва. В частности, в зависимости от метода может увеличиваться глубина проплавления основного металла, снижаться пористость шва, улучшаться условия переноса капель расплавленного металла от электрода к детали, измельчаться микроструктура шва, снижаться доля дендритной ликвации в металле шва, повышение механических свойств [18–22]. Подробнее результаты можно найти в обзорных работах по данной тематике [23, 24]. Влияние ультразвуковой обработки на формирование структуры кристаллизующегося металла шва имеет явный положительный эффект. Тем не менее данные технологии в настоящее время не нашли широкого применения в сварочных процессах по сравнению, например, с ультразвуковым ППД, который применяется для постобработки сварных швов [25–27]. Это можно объяснить рядом причин. 1. Необходимость использования дополнительного оборудования – ультразвукового генератора и колебательной системы. 2. Сложность организации процесса, связанная с согласованием режимов сварки и акустикотехнологических параметров ультразвукового воздействия. 3. Предпочтительно использование более сложных и крупногабаритных магнитострикционных преобразователей, требующих принудительного охлаждения, так как пьезокерамические теряют эффективность при высоких температурах. 4. Повышение энергетических затрат на проведение сварочного процесса. Несмотря на возникающие сложности, возможности применения ультразвуковых колеба-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1