LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

Vсв із 16 м/години до 81 м/години приводить до зменшення 2bпн. Залежність нелінійна. Мабуть, при подальшому збільшенні Vсв ширина зони 2bп залишається незмінною, а всі термомеханiчнi процеси будуть протікати у вузькій області, що прилягає до металу шва. Результати експериментів погоджуються з теорією розподілу тепла. Але зі зміною швидкості зварювання змінюється характер формування зони пластичних деформацій. Це проявляється в тому, що зі збільшенням Vсв змінюється орієнтація смуг радіального типу.

Встановлено, що в результаті виконання повторного нагрiву утворюється новий тип смуг, що мають форму парабол. Виникають вони за джерелом нагрівання, що рухається. Смуги цього типу орієнтовані по нормалi до поверхні виробу. Це свідчить про те, що в момент їх утворення має місце плоский напружений стан із напругами 1 > 0; 2 < 0.

Експерименти показують, що при повторному зварювальному нагрiвi підсумовуються напруги, розтягуючі, що залишилися після виконання першого шару і стискаючих, які викликаються джерелом нагрівання, що рухається.

Приведено результати дослідження пластичної деформацii при силовому впливі на метал, що зварюється. У роботi вплив початкових напруг вивчали експериментально на зразках із сталі ВСт3 розміром 740740 мм товщиною 3мм. Після приварки елементів захоплення зразки піддавали відпустці. Навантажування здійснювали в спеціальній установці, що дозволяє створювати початкові подовжні 1 і поперечні 2 напруги. Зварювання виконували в центральній частині зразка електродом , що не плавиться , в аргоні на режимі: Iсв= 160А, Uд = 10 В, Vсв = 16 м/година. Ширина шва склала 7 - 8 мм. Розмір початкових напруг контролювали підоймовими деформометрами на базі 25 мм. Початкові напруги змінювали від 0 до 200МПа. Навантаження скидали після закінчення зварювання. Був поставлений плановий експеримент, вiдтворення експериментів оцінювалася за критерієм Кохрена. У наших експериментах він склав 0,9669. У результаті одержанi рівняння регресії:

bпн = 27 - 14X1 + 3X2 - 16X1Х2

bпо = 47 - 6X1 + 3,5X2. (26)

Зіставлення результатів експериментів із розрахунком і перевiрка адекватностi моделі за допомогою критерію Фiшера дозволяє зробити висновок, що модель адекватна. (Х1 чинник варіювання 1; X2- чинник варіювання 2). Для оцінки інтенсивності пластичної деформації при нагрівi та охолодженні отримано:

n = 6 - 2,5X1 - 2,5X2

n = 5,4 - 0,6X1 - 0,4X2 - 1,9X1Х2. (27)

Таким чином, в умовах повного проплавлення при зварюваннi тонколистового металу можливе регулювання зони 2bп і інтенсивності пластичної деформації рівнем початкових напруг.

Зона пластичних деформацій при охолодженні 2bпо також залежить від співвідношення 1 і 2. Подовжні напруги зменшують її, а поперечні збiльшують. Інтенсивність пластичної деформації як при нагріванні, так i при охолодженні, залежить від співвідношення компонентів розтягуючих напружень. Момент зняття навантаження впливає на параметри зони пластичної деформації і на загальну картину смуг текучості , що утворяться.

Силовим впливом досліджували можливості градiєнтних методів, розроблених автором. За першим варіантом після зварювання виріб нагрівали за межею зони пластичної деформації 2bп до температури втрати металом опору до пластичного деформування. Ширина зони нагрівання С не перевищує критичного значення 2bпкр > 2С. Отримано значення 2bпкр

2bпкр= ; КР = К , (28)

де КР - критична напруга, МПа; F - площа поперечного перетину,м2; D - циліндрична жорсткість; К - коефіцієнт, що залежить від геометричних розмірів. Ефективність регулювання зони 2bпн досягає 80 % (рис5,а).

Іншим варіантом зварювання крайки виробу закрiплювали межами зони 2bпн. У процесі зварювання у виробi по поперечному перетині створюється градієнт температур шляхом охолодження шва до повного остигання виробу в поперечному перетинi. Встановлено що потужність джерела охолодження повинна бути не менше потужності зварювального джерела. Розміри зони 2bпн визначають заздалегідь. Ефективність регулювання розмірів зони 2bпн досягає 80 % (Рис.5,б).













а б

Рис.5 Градiєнтна обробка зварних з'єднань: а-нагрiв зони А;

б- охолодження зони 2bпн.

Як показники жорсткості досліджується ширина,товщина металу що зварюється, зовнішні зв'язки й елементи механічного кріплення до оснастки деталей що зварюються.

Вплив товщини () досліджували на зразках, що мають форму клинів при автоматичному наплавленні валика W-електродом у середовищі аргону уздовж подовжньої вісі зразка. При постійному режимі наплавлення збільшення  приводить до зменшення зони 2bп. Таким чином,збільшення  при постійному режимі наплавлення приводить до локалізації пластичної деформації в районі шва. Використовуючи розрахункову модель, отриману для випадку наплавлення потужним джерелом, що переміщується по поверхні клинової проби вдалося встановити, що момент переходу від плоско-деформованого до плоско-напруженого стану відповідає моменту повного проплавлення для всіх досліджуваних зразків. Ввівши термін темп наростання жорсткості як відношення наростання товщини на одиницю довжини зразка Р = /L. Встановлено, що зі збільшенням Р зона 2b зменшується. При цьому змінюється кут виходу радіальної смуги від лінії сплавлення. Це означає, що значення деформацій Х, Y змiнюється. На практицi виникає необхідність з'єднання елементів перемінної жорсткості. Питання розвитку пластичної деформації в цих умовах практично не вивчене.

Дослідження виконували на елементах перемінної ширини клиновидної форми двох типів. Зварювання виконували в напрямку збільшення й у напрямку зменшення жорсткості. Результати обробляли на ЕОМ. В, усіх випадках виявлений нерівномірний розподіл зони 2bпн уздовж зварного шва. Зi збільшенням Рh (Н - ширина; L - довжина елемента), зона пластичної деформації зростає ( Рh= Н /  L) .

Ширина листiв ( 2Н) , якi зварювали, мала вплив на розмiри зони 2b до значення 400мм. Подальше зростання ширини листа не впливае на 2b. Це дає можливiсть ввести коефiцiєнт Кж, який оцiнює жорсткiсть ( Н < 400мм).

Кж = 0,3 + 0,0022Н.

У результаті пропонуються три показники, що характеризують жорсткість: товщина, ширина листів, темп зміни жорсткості, якi можна установити за отриманими рівняннями регресії.

Дослiдження зробленi на конструкцiйних сталях 14Г2,15ГС, 10Г2С, 10ХСНД та iнших показали, що утворюються такi самi смуги текучостi. Але зона iх розповсюдження зменьшуется залежно вiд мiцностi сталi.Чим мiцнi ша сталь (бiльше т), тим менше зона 2bп. Ця обставина примусила знайти коефiцiент К, який реагує на мiцнiсть сталi.

К =1,44 – 0,00176 т.

Пластична деформація безпосередньо зв'язана з переміщеннями окремих ділянок зварного з'єднання. Раніше було встановлено, що в процесі охолодження зварного з'єднання метал шва зміщається в напрямку руху зварювальної дуги, а метал біляшовноi зони в - протилежному напрямку. У дослідженнях В.О.Винокурова, Л.М.Лобанова показано, що навколо зварювальної ванни