رئيس قسم عمليات وآلات تشكيل المعادن د. التكنولوجيا. العلوم، البروفيسور ألكسندر فيدرين، في إطار اختصاصات «تطوير التوائم الرقمية لعمليات التشكيل البارد للمواد المركبة»" من إطار مشروع «التصنيع الذكي»، قام مع فريقه بتطوير تقنية لزيادة موثوقية عملية اللحام. ستساعد التكنولوجيا على زيادة إنتاجية عملية اللحام بشكل كبير في أي ظروف.
تستخدم عمليات اللحام على نطاق واسع في الصناعة، وخاصة في إنتاج الأنابيب. تتميز الأنابيب ذات القطر الكبير، والتي تعد جزءًا لا يتجزأ من خطوط أنابيب الغاز الرئيسية، بمواصفات تصنيع خاصة. يتكون من الصفيحة أنبوب ذو قطر كبير 1420 مم، وبعد ذلك يتم لحام حوافه.
«نحن نعمل على أداة فعالة تسمح لنا بتوفير لحام عالي الجودة باستخدام ما يسمى بالأسلاك ذات القلب المتدفق. القطب الكهربائي العادي (الذي يستخدمه عمال اللحام عند لحام الأنابيب) عبارة عن قضيب معدني مع تدفق مطبق على سطحه. ومع ذلك، فإن الأقطاب الكهربائية التي تكون عبارة عن شكل أنبوبي مع مسحوق تدفق أو عناصر صناعة السبائك تكون أكثر فعالية»,- يشرح ألكسندر فلاديميروفيتش، موضحًا تفاصيل التطوير.
يبلغ قطر القطب تقليديًا 4 مم، ويجب وضع مسحوق لحام خاص داخل القطب. وإذا كان هذا أنبوبا جاهزا، فمن المستحيل صب المسحوق فيه. ولذلك، فإن الطريقة التقليدية لإنتاج سلك اللحام ذو القلب المتدفق مبنية على النحو التالي: يتم تشكيل أنبوب من صفائح معدنية، ويتم سكب المسحوق فيه قبل لحام حوافه، ويتم لحام كل شيء على طول الحافة. يجب أن يكون طول هذا القطب عشرات، إن لم يكن مئات، من الأمتار. لذلك، يتم لف السلك الناتج في لفة. في هذه الحالة، التماس الطولي الملحوم يعمل على الانحناء. وبناء على ذلك، فإن قوة هذا السلك منخفضة، مما قد يؤدي إلى تمزق اللحام الطولي وانسكاب المسحوق.
ترتبط هذه الميزة بارتفاع وتيرة الحوادث الصناعية. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن التماس، بعد العديد من الانحناء والانحناء في لفة، ينفجر ببساطة، وتتوقف عملية اللحام الإضافية. لا يحتوي القطب الكهربائي المصنوع من أنبوب غير ملحوم على هذا العيب.
من الممكن تمامًا صنع أنبوب غير ملحوم، لكن يجب أن يكون قطره أكبر. ووفقا لحسابات المتخصصين من قسم العمليات والآلات لتشكيل المعادن، ينبغي أن يكون قطرها حوالي 30 ملم. من الممكن تمامًا صب المسحوق في أنبوب يبلغ قطره 30 مم.
«كانت مهمتنا هي الحصول على أنابيب ارفع من أنبوب يبلغ قطره 30 مم على الأقل عن طريق سحبها مع قلب المسحوق. وهذا ما حققناه، بما في ذلك بمساعدة التوأم الرقمي الذي تم إنشاؤه لعملية رسم المواد المركبة. ويمكن اعتبار هذا إنجازنا الرئيسي للمشروع»,- يؤكد ألكسندر فيدرين.
سوف تسمح الصفات الجديدة للقطب التي تم تحقيقها بهذه الطريقة بما يلي:
• زيادة موثوقية عملية لحام الأنابيب في بيئة ورشة العمل؛
• نوع جديد من الأسلاك سيجعل من الممكن استخدام اللحام الأوتوماتيكي في الظروف الميدانية.
«الأنابيب عمومًا لها طول محدود: يصل إلى 12 مترًا. ويجب أن تمتد خطوط أنابيب الغاز لمئات الكيلومترات. لذلك، يتم لحام الهياكل الطويلة من هذه الأنابيب تقليديا في الميدان، ويتم لحام أنبوب واحد إلى آخر. لا يمكن استخدام سلك ذو قلب متدفق مع غلاف مصنوع من أنبوب ملحوم في هذه الحالة، لأنه ينكسر أثناء الفك، يوضح ألكسندر فلاديميروفيتش. – واليوم، يواصل اللحامون لحام هذه الأنابيب يدويًا، غالبًا في التايغا وأقصى الشمال. إن حلنا التقني الجديد - السلك ذو القلب الصهور مع غلاف الأنبوب غير الملحوم، والذي نعمل عليه حاليًا، سيسمح باستخدام اللحام الأوتوماتيكي في الظروف الميدانية القاسية».
وفقا لذلك، يمكن أن تزيد إنتاجية العمل بشكل كبير. لن نضطر بعد الآن إلى استخدام العمل البدني البشري في ظروف غير مريحة. وفي الوقت نفسه، فإن موثوقية التماس تكون أعلى!
اليوم، هناك حاجة ماسة إلى أنواع جديدة من الأقطاب الكهربائية لمثل هذا اللحام الآلي في المناطق الشمالية من بلدنا. وهذا هو المكان الذي يتم فيه الآن سحب خطوط أنابيب الغاز الرئيسية، ومن الصعب استخدام العمل اليدوي هناك.
إذا أتقننا إنتاج مثل هذه الأسلاك ذات القلب الصهور، فسوف نحقق فوائد كبيرة للجميع!
يتم تنفيذ المشروع في جامعة جنوب الأورال الحكومية في إطار برنامج «الأولوية - 2030» للمشروع الوطني «العلوم والجامعات».