Анотація до роботи:

Прокоф'єв А.С. Індукційне зваркопаяння тонкостінних трубчастих конструкцій проміжної та кінцевої трубної арматури. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.06 - Зварювання та споріднені технології. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2007р.

Було досліджено різновид зварювання у твердій фазі, під робочою назвою «зварко-паяння» (у ході виконання робіт процес введено до ДСТУ 3761.2-98 як «зварювання-паяння під тиском» -ЗПТ. У роботі проведено теоретичні та експериментальні дослідження процесу зварювання (ЗПТ) вузлів Т-подібних з'єднань тонкостінних труб та з'єднань фланців з трубами, та удосконалено технологічні складові процесу ЗПТ. Розроблено експрес-методику для швидкого визначення технологічних параметрів процесу ЗПТ, і якості отриманих швів.

Удосконалено метод розрахунку «синтезу індукційних пристроїв» електричних параметрів та геометричних розмірів індуктора у відповідності до ЗПТ. Розроблено нові варіанти конструкцій вузлів Т-подібних з'єднань труб та з'єднань фланців з трубами.

1. Для вирішення поставленої задачі було досліджено різновид зварювання у твердій фазі, під робочою назвою «зварко-паяння» (у ході виконання робіт процес введено до ДСТУ 3761.2-98 як «зварювання-паяння під тиском» -ЗПТ).

2. Запропонована у р. 2 експрес-методика дозволяє визначити можливості що до реалізації технологічності процесу ЗПТ даних матеріалів, показники міцності і якості металу отриманих швів, дає можливість визначити необхідну ступень деформації шву, і дозволяють обійтися без виконання натурних швів у металоконструкції.

3. Встановлено, що ступінь деформації крайок, яка забезпечує виконання якісних швів методом ЗПТ у з’єднаннях фланців з трубами знаходиться у межах 2,5…5,5 %. Площа шву збільшується до 5%.

4. Більше ніж 25% зони шву не візуально не виявлено. Метал цієї зони складається з спільних зерен, які утворені з металу заготівок. Залишки спостерігаємої частини металу шву, з елементами не вичавленого прошарку, являє собою сплав, основу якого складає метал з’єднуємих деталей. При цьому наявність прошарку з сплаву Fe–Cu–Zn не знижує характеристики міцності шву, а товщина прошарку у порівнянні співпадає з глибиною штрихуватості поверхні кромок заготівок, і складає не більше 18 мкм.

5. Запропоновано метод розрахунку індукційних пристроїв, їх електричних параметрів, геометричних розмірів індуктора в залежності від заданих технологічних умов процесу ЗПТ. Враховується розподіл температури, питомої потужності або векторного потенціалу магнітного поля на двохмірній поверхні шву та коло шовної зони. При цьому температурний інтервал проведення процесу ЗПТ із застосуванням активуючої речовини на основі міді має діапазон 980…1200 ⁰С, а значення питомої потужності має діапазон 0,2...0,8 кВт/см². Це дозволяє розробити з необхідною точністю індукційне устаткування для процесу ЗПТ конкретних зварних вузлів.

6. Встановлено, що виконання швів у вузлах Т-подібних з’єднаннях тонкостінних труб методом ЗПТ з мало вуглецевих конструкційних сталей, зокрема Б-20 ГОСТ 8733–87, дозволяє отримувати якісні шви з високими експлуатаційними показниками. При проведені тестування зразків на відрив, напруження руйнування збільшено відносно нормативних напружень з коефіцієнтом підсилення К_{у відриву} до 1.5 рази, а при тестуванні на зріз збільшення коефіцієнта підсилення К_{у зрізу} більше, ніж у 2,6 рази. Так напруження зрізу у шві _СР відповідають нижньому значенню межі текучості основного металу _Т 200…245 МПа. Це свідчить про те, що міцність шву досягла міцності основного металу.

7. Процес ЗПТ дозволяє виконувати одночасно шви по різним поверхням спряжування всередині вузлів Т-подібних з’єднань труб та з’єднань фланців з трубами. Це дає можливість розширити конструктивні можливості при проектуванні та оптимізувати існуючі конструкції вузлів з урахуванням застосованого процесу ЗПТ. Особливістю процесу ЗПТ є те, що вузли формуються безпосередньо у процесі при взаємному ковзані, направленій течії та деформуванні металу крайок та збільшені площі шву.

Основний зміст дисертації опублікований у наступних роботах:

1. Письменный А.С., Прокофьев А.С., Шинлов М.Е. Синтез индукционных систем для пайки фланцевых соединений труб по заданному распределению мощности в зоне шва // Автомат. сварка.- 1999.-№8.-С. 17-21. Автору належить проведення експериментів з визначення розподілу температури і питомої потужності, що дало змогу шляхом розрахунків за методом синтезу індукційних пристроїв, визначити електричні параметри і геометричні розміри індуктора.

2 Прокофьев А.С., Письменный А.С. Технология сваркопайки фланцев с трубой // Автомат. сварка.-2000.-№5.-С.50-52. Автору належить проведення експериментів та дослідження параметрів процесу зварювання-паяння під тиском при виконанні швів у з’єднаннях фланців з трубами.

3.Расчет индуктора с магнитопроводом для нагрева плоских поверхностей / А.С. Письменный, Е.А. Пантелеймонов, А.С. Прокофьев, Ч.В. Пулька // Автомат, сварка. - 2000. -№11. -С. 39-43. Автору належить проведення експериментів з визначення розподілу температури і питомої потужності.

4. Индукционная сваркопайка безарматурных тройниковых соединений труб / А.С. Прокофьев, А.С. Письменный, В.А. Бондарев, А.В. Бондарев // Автомат, сварка.- 2001.- №4. - С. 46-50. Автору належить проведення експериментів з визначення можливості виконання швів з розвинутою поверхнею у нових конструкціях вузлів Т-подібних з’єднань труб та дослідження параметрів процесу зварювання-паяння під тиском.

5. Экспресс-методика для разработки и проверки технологий пайки давлением / А.С.Письменный, В.В. Полухин, А.С. Прокофьев, В.А. Бондарев, А.А. Письменный // Автомат, сварка. - 2002.- №1.- С. 48-50. Автору належить розробка та проведення експериментів з швидкого визначення параметрів технологічного процесу зварювання-паяння під тиском та визначення показників міцності і властивостей металу отриманих швів.

6. Письменный А.С., Прокофьев А.С. Прессовая сварка труб с применением активирующих веществ // Автомат, сварка. - 2002. - №7. - С. 22-27. Автору належить розробка та проведення експериментів з визначення показників міцності і властивостей металу отриманих швів.

7 Свойства металла шва при индукционной сваркопайке стали 20 / А.С. Письменный, Д.П. Новикова, А.С. Прокофьев, В.В. Полухин // Автомат. сварка. -2004. - № 12. – С. 27-33.

Автору належить розробка та проведення експериментів з визначення ступеню деформації та показників міцності за раніше встановленими методиками та розрахованими залежностями, і дослідження властивостей металу отриманих швів.

8. Пат. 45491 Україна, МКИ В23К1/00,33/00. Cпoci6 паяння таврових з'єднань труб або стержнів металевих конструкцій / О.С. Письменний, О.С. Прокоф’єв, М.Є.Шинлов, А.Г. Дубко. (Україна).-№ 97084189; Заявлено 11.08.97; Опубл. 15.04.2002, Бюл. № 4. - 2 с.

Автором здійснена розробка способу зварювання-паяння таврових з’єднань труб або стержнів металевих конструкцій.

9. Пат. 28675 Україна, МКИ В23К1/ 00. Cпoci6 паяння металевих конструкцій, наприклад тонкостінних труб та фланців, переважно сталевих / О.С. Письменний, О.С. Прокоф'єв, М.Є.. Шинлов, В.А. Бондарев. (Україна). - № 97084190; Заявлено 11.08.97; Опубл. 17.06.2002, Бюл. № 6. - 2 с. Автором здійснені патентний пошук, розробка формули на способи одержання з’єднання тонкостінних труб та з’єднання фланців з трубами методом зварювання-паяння під тиском.

10. Пат. 51662 Україна, МКИ В23К1/00. Cпoci6 нанесення припою для паяння або зварювання-паяння деталей металевих конструкцій / О.С. Письменний, О.С. Прокоф'єв, М.Є. Шинлов, 0.0. Письменний, А.Г. Дубко. (Україна). - № 98020860; Заявлено 18.02.98; Опубл. 16.02.2002, Бюл. № 12. - 2 с. Автором здійснені патентний пошук, розробка формули на спосіб нанесення активуючої речовини для паяння або зварювання паяння під тиском деталей металевих конструкцій.

11. Пат. 51677 Україна, МКИ В23К1/00. Cпoci6 утворення нерознімного Т-подібного з'єднання труб та трубчатих елементів обмеженої довжини у вигляді трійників за допомогою паяння та зварювання-паяння / О.С. Письменний, О.С. Прокоф'єв, О.О. Письменний, А.Г. Дубко, В.А. Бондарев, В.В. Макаревич. (Україна). № 98052324; Заявлено 06.05.98; Опубл. 16.12.2002, Бюл. № 12. - 2 с. Автором здійснені патентний пошук, а також розробка формули на спосіб отримання шву з розвинутою поверхнею для одержання з’єднання у вузлі Т-подібного з’єднання труб, що безпосередньо формується у процесі зварювання-паяння під тиском.

12. Пат. 57832 Україна, МКИ В23К1/00, G01N1/00. Спосіб утворення зразка зварно-паяного з'єднання для наступних випробувань по визначенню механічних властивостей та інших видів випробувань / О.С. Письменний, В.В. Полухін, О.С. Прокоф'єв, В.А. Бондарев, О.О. Письменний. (Україна). - № 2000105766; Заявлено 11.10.2000; Опубл.. 15.07.2003, Бюл.№7. - 2 с. Автором здійснені патентний пошук та розробка формули на спосіб отримання зразка для проведення експериментів з швидкого визначення параметрів технологічного процесу зварювання-паяння під тиском та властивостей металу отриманих швів.

13 Письменный А.С., Шинлов М.Е., Прокофьев А.С, Сварка давлением с применением активирующих веществ (сваркопайка) // Тез. докл. международной конф. "Повышение эффективности сварочного производства". - Липецк: ЛГТУ, Липецкое обл. прав-е НТО "Металлургия", Союз инженеров Липецк, обл. -1966. - С. 84-87. Автору належить проведення експериментів та дослідження параметрів процесу зварювання-паяння під тиском при виконанні швів у з’єднаннях фланців з трубами.

14. Письменный А.С., Прокофьев А.С. Расчет индуктора для пайки фланцевых соединений по распределению удельной мощности в зоне шва // Тез. докл. Международной конф. «Сварка и родственные технологии 1998». - Киев: Ин-т электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины. - 1998 .- С. 95. Автору належить проведення експериментів з визначення розподілу температури і питомої потужності у зоні шву.

15. Письменный А.С., Прокофьев А.С. Индукционная сваркопайка безарматурных тройников соединений труб // Тез. докл. Международной конф. «Сварка и родственные технологии 2002». - Киев: Ин-т электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины. - 2002. - С. 35-36. Автору належить проведення експериментів та дослідження і визначення параметрів процесу зварювання-паяння під тиском при виконанні швів у вузлах Т-подібних з’єднань тонкостінних труб.

16. Письменный А.С., Прокофьев А.С. Индукционная сваркопайка безарматурных тройников соединений труб и соединений фланцев с трубами // Тез. докл. Международной конф. «Современные проблемы сварки и ресурса конструкций». - Киев: Ин-т электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины. - 2003. - С. 56-57. Автору належить дослідження параметрів процесу зварювання-паяння під тиском при виконанні швів у вузлах Т-подібних з’єднань тонкостінних труб та визначення показників міцності отриманих з’єднань.

17. Письменный А.С., Прокофьев А.С., Юхименко Р.В., Выполнение швов в трубчатых конструкциях способом индукционной сваркопайки под давлением // Тез. Докл. II-й международной научно-методической конференции “Современные проблемы сварки и родственных технологий, совершенствование подготовки кадров”, г. Мариуполь: ПГТУ, Общество сварщиков Украины, Украинский информационный центр «Наука.Техника. Технология.»-2006. –С.4-5. Автором здійснена розробка зміни до національного стандарту України ДСТУ 3761.2-98 «ЗВАРЮВАННЯ ТА СПОРІДНЕННІ ПРОЦЕСИ» щодо доповнення покажчика українських термінів терміном «зварювання-паяння під тиском» під класифікаційним номером терміностатті 3.92.