Научный журнал

Современные наукоемкие технологии

ISSN 1812-7320

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,940

• Авторы
• Файлы

Гущин А.Н. Пачурин Г.В.

Статья в формате PDF

119 KB

Условие равнопрочности сварного соединения для нашего случая имеет вид:

,

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

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, . 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  мкм. При этом смещение усталостного разрушения на некоторое расстояние от околошовной зоны можно объяснить тем, что вследствие механической неоднородности, характеризуемой коэффициентом  (Н_о.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 ψ_р (равномерного сужения образца), что можно объяснить повышением «жесткости» объемного напряженного состояния участка рекристаллизации. При этом, когда К₁ превышает некоторое критическое значение , интенсивность изменения механических характеристик существенно уменьшается.

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

,

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

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:

;

;

.

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 . Если данное соотношение не выполняется и при изменении исходного состояния металла до сварки , 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 . Эти выводы подтверждаются натурными испытаниями ИКС.

Библиографическая ссылка