Автоматичне зварювання, 2025, №05

2025 №05 (09)

DOI of Article 10.37434/as2025.05.01

2025 №05 (02)

---

Журнал «Автоматичне зварювання», № 5, 2025, с. 5-15

Дослідження технологічних процесів оброблення металевих сплавів і зварних з’єднань електромагнітним полем (Огляд)

Л.М. Лобанов¹, Л.І. Ниркова¹, М.О. Пащин¹, О.Л. Міходуй¹, О.М. Тимошенко¹, Н.Л. Тодорович¹, О.М. Сизоненко³, І.П. Кондратенко², В.В. Чопик², О.М. Карлов²

¹ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул Казимира Малевича, 11. E-mail: svarka2000@ukr.net
²Інститут електродинаміки НАН України. 03057, м. Київ, просп. Берестейський, 56. E-mail: dep7ied@ukr.net
³Інститут імпульсних процесів і технологій НАН України. 54018, м. Миколаїв, просп. Богоявленський, 43а. E-mail: dioo@iipt.com.ua

Проведено аналіз перспективних технологій покращення механічних характеристик і напруженого стану металевих сплавів і зварних з’єднань, які базуються на застосуванні електромагнітних полів та їх похідних, таких як електродинамічна сила тиску, вихрові струми та ударні хвилі. Розглянуто процес електрогідроімпульсного оброблення високовольтним електричним розрядом із використанням вуглеводневої рідини для виробництва полідисперсних сумішей, що застосовуються для легування металу шва зварних з’єднань у складі порошкових дротів. Зазначено позитивний вплив отриманих таким обробленням мікродобавок модифікатора системи Ті–ТіС на експлуатаційні властивості наплавленого металу типу інструментальної сталі 25Х5ФМС. Показано, що оброблення імпульсним електромагнітним полем сприяє покращенню залишкових напружених станів зварних з’єднань. Розглянуто нові технологічні схеми застосування електродинамічного оброблення зварних з’єднань. Доведено переваги цих двох обробок металу шва в процесі зварювання у порівнянні з обробками за кімнатної температури. Досліджено механізм поверхневого зміцнення сталі 25ХГНМТ внаслідок її оброблення імпульсним бар’єрним розрядом. Доведено, що він сприяє підвищенню щільності дислокацій та диспергуванню мікроструктури, тобто позитивно впливає на механічні характеристики сталі. Розглянуто перспективи його застосування для неруйнівного контролю залишкових напружених станів зварних з’єднань. Бібліогр. 46, рис. 6.
Ключові слова: зварне з’єднання, оброблення електромагнітним полем, електродинамічне оброблення, залишкові напруження, зварювання плавленням, поверхневе зміцнення, карбід титану, полідісперсні суміши, залишкові деформації, алюмінієві сплави, конструкційні сталі, щільність дислокацій


Надійшла до редакції 09.05.2025
Отримано у переглянутому вигляді 09.06.2025
Прийнято 29.09.2025

Список літератури

1. Razmyshlyaev, A.D., Ageeva, M.V. (2018) On mechanism of weld metal structure refinement in arc welding under action of magnetic fields (Review). The Paton Welding J., 3, 25–28. DOI: https://doi.org/10.15407/tpwj2018.03.05
2. Дубодєлов В.І., Горюк М.С. (2018) Застосування електромагнітних полів і магнітогідродинамічних явищ для інтенсифікації впливу на металеві системи: світовий та український досвід. У кн. «Наука про матеріали: досягнення та перспективи». У 2–х т. Т. 2. Л.М. Лобанов та ін. (ред.). Київ, Академперіодика, сс.24–50.
3. Опара В.С., Резникова Л.Я., Юрченко Е.С., Петушков В.Г. (1984) Влияние жесткости сварных соединений на снижение остаточных напряжений при электрогидроимпульсной обработке. Автоматическая сварка, 7, 70–71.
4. Sizonenko, O., Vovchenko, A. (2014) Рulsed discharge technologies of processing and obtainment of new materials (Review). Machines. Technologies. Materials, 8(12), 41–44. https://stumejournals.com/journals/mtm/2014/12/41
5. Липян Е.В., Сизоненко О.Н., Торпаков А.С., Жданов А.А. (2015) Термодинамический анализ гетерогенных химических реакций в системе «смесь порошков Fe–Ti–углеводородная жидкость» под воздействием высоковольтных электрических разрядов. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Техніка та електрофізика високих напруг: зб. наук. праць, 51(1160), 59–65.
6. Syzonenko, О.М., Prokhorenko, S.V., Lypyan, E.V. et al. (2020) Pulsed discharge preparation of a modifier of Ti–TiC system and its influence on the structure and properties of the metal. Materials Science, 56(2), 232–239. DOI: https://doi.org/10.1007/s11003-020-00421-1
7. Lobanov, L.M., Syzonenk, O.M., Holovko, V.V. et al. (2021) Pulsed-disharge treatment of the Al–Ti–C system modifier. The Paton Welding J., 5, 24–29. DOI: https://doi.org/10.37434/tpwj2021.05.04
8. Lobanov, L.M., Ryabtsev, I.O., Pashchyn, M.O. et al. (2023) Wear resistance of titanium carbide-modified 25Kh5FMS deposited metal. Strength of Materials, 55(3), 469–474. DOI: https://doi.org/10.1007/s11223-023-00539-y
9. Ryabtsev, I.O., Babinets, A.A., Pashchin, M.O. et al. (2023) Influence of different types of modifiers on the structure and properties of deposited metal of the type of 25Kh5MFS tool steel. The Paton Welding J., 5, 11–14. DOI: https://doi.org/10.37434/tpwj2023.05.02
10. Sprecher, A.F., Mannan, S.L., Conrad, H. (1986) Overview no. 49: On the mechanisms for the electroplastic effect in metals. Acta Metallurgica, 34(7), 1145–1162. DOI: https://doi.org/10.1016/0001-6160(86)90001-5
11. Баранов Ю.В., Троицкий О.А., Аврамов Ю.С. (2001) Физические основы электроимпульсной и электропластической обработок и новые материалы. Москва, МГИУ.
12. Stepanov, G.V., Babutskii, A.I., Mameev, I.A. (2004) High-density pulse current-induced unsteady stress-strain state in a long rod. Strength of Materials, 36(4), 377–381. DOI: https://doi.org/10.1023/B:STOM.0000041538.10830.34
13. Стрижало В.А., Новогрудский Л.С., Воробьев Е.В. (2008) Прочность материалов при криогенных температурах с учетом воздействия электромагнитных полей. Том 1. Прочность материалов и конструкций: серия монографий. В.Т. Трощенко (ред.). Киев, Институт проблем прочности им. Г.С. Писаренко НАН Украины.
14. Троицкий О.А., Калымбетов П.У. (1981) Зависимость электропластического эффекта в цинке от длительности отдельных импульсов. Физика металлов и металловедение, 51(5), 1056–1059.
15. Stepanov, G.V., Babutskii, A.I., Mameev, I.A., Olisov, A.N. 2006() Analysis of pulse current-induced tensile stress relaxation. Strength of Materials, 38(1), 84–91. DOI: https://doi.org/10.1007/s11223-006-0019-4
16. Strizhalo, V.A., Novogrudskij, L.S. (1997) Determination of the electroplastic strain energy of metals. Problemy Prochnosti, 4, 38–43. https://www.scopus.com/record/display.uri?eid=2-s2.0-0031108852&origin=recordpage
17. Morris, J.W., Fultz, B., Chan, J.W., Mei, Z. (1989) The influence of high magnetic fields on mechanical properties of metastabile austenitic steels. Физика низких температур, 15(10), 1072–1080. DOI: https://doi.org/10.1063/10.0032269
18. Guoyi Tang, Zhuohui Xu, Miao Tang et al. (2005) Effect of a pulsed magnetic treatment on the dislocation substructure of a commercial high strength steel. Materials Science and Engineering: A., 398(1–2), 108–112. DOI: https://doi.org/10.1016/j.msea.2005.03.003
19. Liping Ma, Wenxiang Zhao, Zhiqiang Liang et al. (2014) An investigation on the mechanical property changing mehanizm of high speed steel by pulsed magnetic treatment. Materials Science and Engineering: A, 609, 16–25. DOI: https://doi.org/10.1016/j.msea.2014.04.100
20. Batainen, O., Klamecki B., Koepke B. (2003) Effect of pulsed magnetic treatment on drill wear. J. of Materials Processing Technology, 134(2), 190–196. DOI: https://doi.org/10.1016/S0924-0136(02)01002-6
21. Babutsky, A., Chrysanthou,,A., Ioannou, J. (2009) Influense of pulsed electric treatment on corrosion of structural metals. Strength of Materials, 4, 387–391. DOI: https://doi.org/10.1007/s11223-009-9142-3
22. Babutsky, A., Chrysanthou, A., Ioannou, J., Mamuzic, I. (2010) Correlation between the corrosion resistanse and the hardness scattering of structural metals treated with a pulse electric current. Mater. Technol., 44(2), 99–102. http://mit.imt.si/izvodi/mit102/babutsky.pdf
23. Bigyan Fang, Jinqiu Wang, Suhong Xiao (2005) Stress corrosion cracking of X-70 pipelint steels by electropulsing treatment in near-neutral pH solution. J. Mater. Sci. Technol., 40(24), 6545–6552. DOI: https://doi.org/10.1007/s10853-005-1813-2
24. Головин Ю.И., Моргунов Р.Б., Жуликов С.Е. та ін. (1998) Влияние магнитного поля на релаксацию метастабильных структурных дефектов и пластичность кристаллов. Вестник ТГУ, 3(3), 273–274.
25. Климов К.М., Бурханов Ю.С., Новиков И.И. (1985) Влияние электрического тока высокой проводимости на процесс пластического деформирования алюминия. Проблемы прочности, 6, 44–47.
26. Семашко Н.А., Крупский Р.Ф., Купов А.В. (2004) Акустическая эмиссия при электроимпульсной деформации титановых сплавов. Материаловедение, 7, 29–33.
27. Stepanov, G.V., Babutskii, A.I., Mameev, I.A. et al. (2011) Redistribution of residual welding stresses in pulsed electromagnetic treatment. Strength of Materials, 43(3), 326–331. DOI: https://doi.org/10.1007/s11223-011-9300-2
28. Lobanov, L.M., Pashchyn, M.O, Mikhodui, O.L. et al. (2021) Pulsed electromagnetic field effect on residual stresses and strains of welded joints of AMg6 aluminum alloy. Strength of Materials, 53(6), 834–841. DOI: https://doi.org/10.1007/s11223-022-00350-1
29. Yanli Song, Lin Hua (2012) Mechanizm of residial stress reduction in low alloy steel by a low frequency alternating magnetic treatment. J. Mater. Sci. Technol., 28(9), 803–808. DOI: https://doi.org/10.1016/s1005-0302(12)60134-0
30. Царюк А.К., Скульский В.Ю., Моравецкий С.И., Сокирко В.А. (2008) Влияние электромагнитной обработки на остаточные сварочные напряжения в сварных соединениях углеродистых и низколегированных сталей. Автоматическая сварка, 9, 28–32.
31. Shao Quan, Kang Jiajie, Xing Zhiguo et al. (2019) Effect of pulsed magnetic field treatment on the residual stress of 20Cr-2Ni4A steel. J. of Magnetizm and Magnetic Materials, 476, 218–224. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2018.12.105
32. Lobanov, L., Kondratenko, I., Zhiltsov, A. et al. (2018) Development of post-weld electrodynamic treatment using electric current pulses for control of stress-strain states and improvement of life of welded structures. Materials Performance and Characterization, 7(4), 941–955. DOI: https://doi.org/10.1520/MPC20170092
33. Han Shanguo, Lobanov, L.M., Cai Detao et al. (2016) Portable welding deformation control equipment and deformation treatment method thereof. European patent office. Priority number(s): CN201510142968 20150330. Bibliographic data: CN104722978 (B) – 2016-04-27 https://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?CC=CN&NR=104722978B&KC=B&FT=D&ND=5&-date=20160427&DB=&locale=en_EP
34. Лобанов Л.М., Кондратенко І.П., Пащин М.О., Волков С.С. (2021) Спосіб усунення залишкових напружень і деформацій в зонах зварних з’єднань та пристрій для його здійснення. Патент України винахід № 122829 від 06.01.2021.
35. Лобанов Л.М., Кондратенко І.П., Пащин М.О., Волков С.С. (2021) Спосіб усунення залишкових напружень і деформацій в зварних з’єднаннях та пристрій для його здійснення. Патент України на винахід №122933 від 20.01.2021.
36. Lobanov, L.M., Korzhik, V.M., Pashchin, M.O. et al. (2022) Deformation-free TIG welding of AMg6 alloy with application of electrodynamic treatment of weld metal. The Paton Welding J., 8, 3–8. DOI: https://doi.org/10.37434/tpwj2022.08.01
37. Dubodelov, V.I., Seredenko, Ye.V., Zatulovskyi, A.S., Seredenko, V.A. (2018) Increase of properties of aluminum alloys by the action of a permanent magnetic field on melting at solid state. The Scientific Technical J. Metal Science and Treatment of Metals, 24(4), 3–8. DOI: https://doi.org/10.15407/mom2018.04.003
38. Бобринский В.И., Родин Н.П., Фомичева Л.Ф., Юсупов Р.Ю., Глущенко В.А., Иголкин А.Ю (2006) Способ сварки плавленим. Патент №2288823, опубл.20.12.2006.
39. Акинін К.П., Антонов О.Є., Пєтухов І.С. та ін. (2010) Побудова електромеханічних перетворювачів енергії підвищеної ефективності. Праці Інституту електродинаміки НАН України: Зб. наук. праць, Вип. 26, 3–12.
40. Антонов О.Є., Михальський В.М., Пєтухов І.С. та ін. (2012) Дослідження процесів в електромеханічних та напівпровідникових перетворювачах енергії. Праці Ін-ту електродинаміки НАН України: Зб. наук. праць, Вип. 32, 5–19.
41. Lobanov, L.M., Pashchyn, M.O., Mikhodui, O.L. et al. (2025) Scientific principles of magnetic pulse treatment of welded joints in the process of fusion welding. In: Welding and Related Technologies, I.V. Krivtsun et al. (Eds), pp. 183–187. DOI: https://doi.org/10.1201/9781003518518
42. Bo Jiang, Jingtang Zheng, Shi Qiu et al. (2014) Review on electrical discharge plasma technology for wastewater. Chemical Engineering J., 236, 348–363. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2013.09.090
43. Божко І.В., Зозулев В.І., Кобильчак В.В. (2016) SOS-генератор для електророзрядних технологій на основі імпульсного бар’єрного розряду. Технічна електродинаміка, 2, 63–68. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2016.02.063
44. Божко І.В., Кондратенко І.П., Лобанов Л.М. та ін. (2023) Застосування імпульсного бар’єрного розряду для обробки поверхні пластин зі сталі марки 25ХГНМТ. Технічна електродинаміка, 1, 76–80. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2023.01.076
45. Лобанов Л.М., Книш В.В., Пащин М.О. та ін. (2023) Неруйнівне визначення залишкових напружень у зварних з’єднаннях на базі поєднання ультразвукового методу та електронної спекл-інтерферометрії. Технічна діагностика та неруйнівний контроль, 2, 22–27. DOI: https://doi.org/10.37434/tdnk2023.02.03
46. Lobanov, L.M., Pashchyn, M.O., Mikhodui, O.L. et al. (2022) Stress-strain state of welded joints of AMg6 alloy after electrodynamic treatment during welding. Strength of Materials, 54(6), 983–996. DOI: https://doi.org/10.1007/s11223-023-00474-y

---

Реклама в цьому номері:

---