LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Підвищення якості зварних листових конструкцій за рахунок регулювання зварювальних деформацій

температурно-силові особливості формування активної зони при створенні зварних з'єднань різних типів (стикових, внапусток, таврових і iн.).

3. Досліджувати закономірності пластичної деформації, переміщень металу в площині розташування виробу і з площини; при наплавленні валика на крайку і на лист.

4. Розробити методи розрахункового визначення розмірів зони пластичних деформацій при зварюванні плавленням різних типів зварних з'єднань, у тому числі перемінної жорсткості , і при наявності початкових напруг.

5. Досліджувати вплив на деформацiйнi процеси параметрів режиму зварювання, повторних проходів, зазорів, початкових напруг і інших технологічних чинників.

6. Досліджувати особливості пластичної деформації при зварюванні металу різної товщини і ширини, елементів перемінної жорсткості і різних умов закріплення заготовок.

7. Розробити методи регулювання зони пластичних деформацій, переміщень металу в площині і з площини при зварюванні плавленням під шаром флюсу й у середовищі захисних газів і впровадити у виробництво.

При вирішенні поставлених завдань початкові дані й основні передумови базувалися на результатах теоретичних і експериментальних досліджень Є.О.Патона, М.О.Окерблома, Г.О.Миколаєва, В.О.Махненка, А.Я.Недосєки, Л.М.Лобанова, В.О.Винокурова, В.М.Сагалевича, С.О.Кузьминова, В.М.Прохоренка, Григорянца А.М. ,Трочуна І.П., Байковой І.П., ЖдановаІ.М. і інших дослідників.

Наукова новизна роботи. Комплексний науково-виробничий підхід щодо вирішення поставлених завдань проблеми ,що розроблялася, дозволив одержати автору нові наукові результати .

1.Вперше дане обгрунтування для визначення активної зони при зварюванні конструкцiонних сталей за смугами текучості . Встановлено ,що основний внесок у деформації формозміни зварного з'єднання вносить механізм бездифузiйної деформації за рахунок ковзання і масового виходу дислокацій на поверхню тiла, що деформується під дією максимальної дотичних напруг ,з утворенням різних сімейств смуг текучості .

2.Вперше виявлений і досліджуений температурно-силовий механізм розвитку пластичної деформації при наплавленні валика на край і на лист. Встановлено температурні і силові умови утворення різних систем смуг текучості на основі умови пластичності Губера-Мизеса. Встановлена неоднорідність пластичної деформації в зоні термічного впливу зварного шва. Пластичні деформовані ділянки черегуються з пружно деформованими ,що увязуєтся із сучасними уявленнями про верхню і нижню межу текучості і стрибкоподібним характером пластичної деформації , що локалізується в смугах текучості.

3.Вперше встановлені співвідношення компонентів напруженого стану при утворенні радіальних, поперечних і інших систем текучості, що дозволили за допомогою теорії пластичності визначити напруженно-деформованний стан при утворені окремої смуги текучості при виконанні зварного шва. Встановлено ,що при повторному зварювальному нагріванні схема пластичного деформування в зоні термічного впливу змінюється з утворенням смуг типу -парабол. Показано,що проміжна висока відпустка при виконанні багатошарового зварного шва приводить до збільшення інтенсивності пластичної деформації і вичерпання пластичності металу розташованого в зоні термічного впливу.

4. Запропоновано і теоретично обгрунтовані аналітичні залежності для обрахування розмірів зони пластичної деформації при нагріванні й охолодженні з обліком теплофізических, механічних властивостей основного металу, потужності джерела тепла, характеру тепловложення і жорсткості зварного з'єднання. Показано, що розміри зони пластичних деформацій і інтенсивність деформацій у ній залежить від рівня силового впливу на шов до зварювання незалежно від природи напруг що розтягують або стискують (раніше виконані шви, залишкові напруги від раніше виконаних шарів, прикладання зовнішніх зусиль і т.д).

5. Дано наукове обгрунтування вибору оптимальних параметрів зварювання для одержання мінімальних розмірів зони пластичних деформацій при однопрохіднiм зварюванні металоконструкцій із тонколистового металу. Розроблено аналітичні рiвняння для визначення активної зони і фіктивної усадочної сили для всіх типів зварних з'єднань. Показано можливість регулювання розмірів активної зони технологічними і конструктивними заходами, незалежно від конфігурації зварного шва.

6. Підтверджено наявність зсуву металу бiляшовноi зони стосовно металу шва. Вперше показано, що переміщення металу в площині X - Y має стрибкоподібний характер, зв'язаний з особливостями пластичного деформування в окремих смугах, і залежить від жорсткості зварного з'єднання, прихваток, вступних і вивідних планок, тимчасових кріплень, кількості проходів і напрямку зварювання: до жорсткості або від жорсткості переміщається зварювальний пальник.

7. Установлено, що при зварюванні швів обмеженої довжини, переміщення з площини залежать від схеми зварювання: (наплавлення валика на крайку або на лист); геометрії проплавлення (по трикутнику, по пiвколу і др.), наявності зазорів у стику, умов закріплення виробів у стенді. Розроблено методику розрахункового визначення деформацій металоконструкції з площини. Установлено, що для зменшення переміщення і кутової деформації доцільне виконання зварювання на збільшених зазорах, рекомендованих ДСТУ, а також з застосуванням тимчасових виточок і канавок на раніше виконаних швах при багатопрохіднiм зварюванні.

8. Проведено аналіз складових, що формують "активну" зону при зварюванні (зона проплавлення, площа наплавлення і площа пластично деформованого металу при нагріванні).Встановлено, що складові залежаь від механічних властивостей основного металу. З збільшенням мiцностних властивостей роль шва зростає. На сталях конструкційних звичайної якості внесок шва для стикових швiв не перебiльшуе 20 %, для внапусток 4 %. Основний напрямок підвищення якості зварного з'єднання за рахунок зменшення деформацій і напруг це вплив на бiляшовну зону в інтервалі від температури плавлення до температури закінчення пластичної деформації. На цій основі запропоновані оригінальні конструкторсько - технологічні рішення по градієнтному опрацюванні зварних з'єднань із зворотної сторони з'єднання мідними водоохолоджувальними елементами або рухливими пристроями з лицьової сторони з використанням охолоджувача на основі води. Таке опрацювання дозволяє одержати якісні листовi конструкції з залишковими деформаціями в межах допуску.

Практичну цінність становлять:

1. Для підвищення якості зварних швів розроблені способи наведення зварювального пальника на стик і пристрої для формування кореня шва при однопрохіднiм зварюванні на мiдно-флюсовій підкладці і флюсовій подушці.

2. Комплекс інженерних розрахунків зони пластичних деформацій і усадочної сили для різних типів зварниих з'єднань і методику визначення напруг і пластичних деформацій у цій зоні, а також кутової деформації при зварюванні.

3. Способи градієнтного опрацювання зварного з'єднання за рахунок нагрівання й охолодження поперечного перетину для підвищення якості листових конструкцій у вільному стані і з закріпленням.

4. Розроблено спосіб і пристрій для опрацювання шва з лицьової поверхні, а також спосіб і пристрій для опрацювання зони термічного впливу, в інтервалі температура плавлення - температура закінчення пластичної