Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,899

АНАЛИЗ РЕАЛИЗАЦИИ УСЛОВИЯ РАВНОПРОЧНОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ ТИТАНА ВТ 1-ОС

Гущин А.Н. Пачурин Г.В.
Изготовление каркасов искусственного клапана сердца (ИКС) из цельного металла представляет собой определенные технологические трудности и высокие затраты. Поэтому актуальным является переход на высокотехнологичные и малоотходные сварные конструкции ИКС. В работе эксперименты проводились на Т-образных сварных образцах из проволоки ВТ 1-ОС, после волочения до степени 55%.

Условие равнопрочности сварного соединения для нашего случая имеет вид:

f,

где f: f мм - длина участка разупрочнения; f - коэффициент механической неоднородности (Но.м. и f - микротвердость основного металла и минимальная микротвердость зоны термического влияния, соответственно). В нашем случае условие равнопрочности не выполняется, так как f.

С целью варьирования структурного состояния сварных образцов холоднодеформированная титановая проволока до сварки подвергалась отжигу в интервале температур 450-700 °С (выдержка 30 мин). После сварки образцы также отжигались при 400-900 °С (выдержка 2 ч).

Результаты исследований показали, что по структурному состоянию и характеру изменения микротвердости сварные образцы можно разделить на две группы:

1. Образцы, структура которых состоит из шва, участка рекристаллизации (разупрочнения) и основного металла. Величина зерна участка разупрочнения ~10-17 мкм, К1 = 1,08-1,9, f. Разрушение при статическом растяжении и знакопеременном циклическом изгибе происходит по участку рекристаллизации.

2. Образцы, в структуре которых отсутствует участок рекристаллизации, вносимый сваркой. Разрушение при статическом растяжении и знакопеременном циклическом изгибе происходит по основному металлу, величина зерна которого в зависимости от режимов термической обработки f мкм. При этом смещение усталостного разрушения на некоторое расстояние от околошовной зоны можно объяснить тем, что вследствие механической неоднородности, характеризуемой коэффициентом f (Но.з. - наибольшее значение микротвердости околошовной зоны), напряженное состояние основного металла, прилегающего к более прочной околошовной зоне, приобретает объемный характер и сдерживает развитие пластических деформаций при циклическом нагружении.

Механические характеристики образцов первой группы в значительной мере определяются механической неоднородностью К1. С увеличением К1 происходит рост предела прочности и снижение характеристик пластичности ψ и ψр (равномерного сужения образца), что можно объяснить повышением «жесткости» объемного напряженного состояния участка рекристаллизации. При этом, когда К1 превышает некоторое критическое значение f, интенсивность изменения механических характеристик существенно уменьшается.

Экспериментальные зависимости характеристик усталости сварных соединений от æв показывают, что с увеличением æв, то есть по мере реализации условия равнопрочности, предел усталости возрастает по линейному закону:

f,

а величины показателей β1 и β2 монотонно снижаются и в функции æв аппроксимируются уравнениями:

f

f

Усталостные характеристики образцов второй группы определяются как механической неоднородностью К2, так и величиной зерна основного металла: уменьшение показателя К2 и величина зерна приводят к росту предела усталости s-1 и снижению показателей b1 и b2. Эти зависимости аппроксимируются уравнениями:

f;

f;

f.

При испытаниях на статическое растяжение влияние К2 на механические характеристики не проявлялось.

Эксперименты показали, что для предварительной оценки усталостных характеристик необходимо определить вид механической неоднородности сварных соединений (К1, К2). В случае механической неоднородности К1 следует проверить возможность реализации условия равнопрочности по соотношению f. Если данное соотношение не выполняется и при изменении исходного состояния металла до сварки f, а структурное состояние участка разупрочнения меняется слабо, то при проведении послесварочной обработки необходимо стремиться к снижению механической неоднородности. В случае механической неоднородности К2 необходимо при назначении предварительной обработки металла (до сварки и послесварочной обработки) оценить возможность получения минимальной величины зерна разупрочненного металла при минимальном значении К2, то есть оценить возможность получения наибольшего соотношения f. Эти выводы подтверждаются натурными испытаниями ИКС.


Библиографическая ссылка

Гущин А.Н., Пачурин Г.В. АНАЛИЗ РЕАЛИЗАЦИИ УСЛОВИЯ РАВНОПРОЧНОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ ТИТАНА ВТ 1-ОС // Современные наукоемкие технологии. – 2005. – № 9. – С. 54-55;
URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=23559 (дата обращения: 29.11.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074