В роботі розв’язана актуальна науково-технічна задача створення технологічних прийомів і обладнання гібридного плазмово-дугового зварювання вуглецевих, легованих сталей, алюмінієвих сплавів для підвищення механічних характеристик одержуваних з’єднань та зменшення собівартості за рахунок зниження погонної енергії і збереження вмісту легуючих елементів в швах шляхом поєднання розрахункового підходу з експериментальними дослідженнями.
На основі аналізу сучасного стану гібридного плазмово-дугового зварювання плавким електродом показано, що наявність плазмової дуги приводить до рівномірного розподілу дуги з плавким електродом по всій поверхні краплі, яка формується при масопереносі, зменшення щільності струму на її поверхні і значному зниженню рівня перегріву поверхні краплі та, як наслідок, зменшенню вигорання легкоплавких легуючих елементів електродного дроту. Встановлено, що вплив дуги з плавким електродом на плазмову дугу зворотної полярності у поєднанні з модифікацією газодинаміки плазмоутворюючого газу створює умови циклічного переміщення анодної плями по робочому торцю кільцевого неплавкого електроду, що підвищує ресурс його експлуатації.
Встановлено, що при гібридному плазмово-дуговому зварюванні сталей типу 09Г2С, AISI304 і алюмінієвих сплавів АМг6, 1561, 5083, 7075 товщиною до 10 мм із швидкостями 15-60 м/год. погона енергія (plasma+MIG) становить (450…750)+(250…750) кДж/мм, що дозволяє мінімізувати вигорання легких легуючих елементів і забезпечити міцність з’єднань з алюмінієвих сплавів на рівні 85-95% та їх відносне видовження до 80% від показників основного металу у сполученні із залишковими деформаціями приблизно на 40% меншими за такі для MIG зварювання і залишковими напруженнями на рівні таких для MIG зварювання. З метою покращення механічних властивостей та підвищення економічності одержання зварних з’єднань алюмінієвих сплавів створено технологічні прийоми гібридного плазмово-дугового зварювання, які дозволяють знизити погонну енергію на 40% порівняно із MIG процесом та мінімізувати ефект вигорання таких легуючих елементів, як Mg (≤5%), Mn (≤15%) тощо.
Створено математичну модель, яка дозволяє спрогнозувати динаміку плавлення електродного дроту за наявності оточуючої плазмової дуги і визначити вплив дуги плавкого електроду на вольт-амперну характеристику плазмової дуги.
Розроблено, виготовлено і впроваджено в Гуандунському інституті зварювання (м. Гуанчжоу, КНР), а також в Зварювальній акціонерній компанії «HUAHENG» (м. Куньшань, провінція Цзянсу, КНР) комплекс обладнання для гібридного плазмово-дугового зварювання плавким електродом, з використанням якого виготовлено партію елементів судових конструкцій з алюмінієвих сплавів 1561 і 7075 товщиною 5-8 мм та сталей товщиною до 12 мм за один прохід без розробки крайок.
