CC BY
28
Таблица 2
Звукопоглощающие свойства разработанных акустических материалов (сплавов) и эталонных аналогов
Разработанные составы акустических материалов, масс.част. Коэффициент поглощения звука, К%
ЭД-20 ПЭПА ДБФ Сарэл-А-04 Сарэл-Б-04
100 20 - - - 45
100 И 12 - - 70
100 И 15 - - 71
100 И - 1,25 1,25 57
100 и - 1,875 1,875 65
100 и - 5,0 5,0 69
Эталонные аналоги (для сравнения):
АА-25 от НПП «Техникал Консалтинг» (Россия) 60
ЬА 25 8-Е от «Персторп-Антифон» (Швеция) 60
ксидном и полиэфирном композите (в мас.част. на 100 мас.част. полимерной смолы) (табл. 1) на разных частотах звуковой нагрузки.
В результате проведенных экспериментальных исследований определены эффективные составы жестких звукопоглощающих материалов при различных условиях частотного нагружения
системы, относящихся к разным классам акустических материалов (табл. 2).
Это позволило разработать более эффективные матричные звукопоглощающие материалы по сравнению с эталонными аналогами при частотном нагружении 1600 Гц (увеличение К3 в среднем на 28 %).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Соломатов, В.И. Вибропоглощающие композиционные материалы [Текст] / В.И. Соломатов, В.Д. Черкасов, Н.Е. Фомин. — Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2001. — 96 с.
2. Новиков, В.У. Полимерные материалы для строительства: справочник [Текст] / В.У. Новиков. — М.: Высш. шк., 1995. — 448 с.
3. Вернигорова, В.Н. Современные методы исследования свойств строительных материалов: учебное пособие [Текст] / В.Н. Вернигорова,
Н.И. Макридин, Ю.А. Соколова. — М.: Издательство АСВ, 2003. - 240 с.
4. Промышленные композиционные материалы |Текст| / Под ред. М. Ричардсона,— М.: Химия, 1980,- 472 с.
5. Шур, A.M. Высокомолекулярные соединения [Текст| / А.М. Шур. - М.: Высш. шк., 1980. - 362 с.
6. Бартенев, Г.М. Структура и релаксационные свойства эластомеров |Текст] / Г.М. Бартенев. — М.: Химия, 1979. - 387 с.
УДК621.791.72:621.9.048.7
В.В. Вашенко, Н.И. Шаронов
ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКИ ПРЕССОВАННО-ШТАМПОВАННЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
Разнородные сварные соединения алюминиевых сплавов достаточно часто применяются в различных областях промышленности: авиаци-
онной, ракетно-космической, химической, судостроительной и др. Электронно-лучевая сварка (ЭЛС) в силу своих специфических возмож-
зволяет, наряду с улучшением условий формирования шва, интенсифицировать процессы удаления газов и паров металла из парогазового канала, особенно при сквозном проплавлении. Для гарантированного исключения корневых дефектов, присущих ЭЛС, сварку в данном случае выполняли со сквозным проплавлением и замковой подкладкой с применением развертки луча "сжатая скоба" (рис.1).
В качестве энергокомплекса использовалась аппаратура У-250 в комплекте с электронной пушкой У-530М. Режимы сварки приведены в табл. 1.
При параллельных границах зоны проплав-ления обеспечиваются: минимальный разброс показателей механических свойств соединений по толщине свариваемого металла; практическое отсутствие угловых деформаций и сравнительно невысокий уровень остаточных сварочных напряжений.
Соединения сплавов 1560М + А1—Ъ\\— термообрабатывали по режиму: нагрев до 160 + 5 °С, выдержка 2 часа, охлаждение на воздухе.
Сварные образцы разрезали на темплеты, из которых изготавливали образцы для механических и коррозионных испытаний.
Прочность сварных соединений определяли по результатам испытаний на растяжение плоских образцов с поперечным швом в соответствии с ГОСТ 6996-66 (ИС04136—89, ИСО 5173-81, И СО 5177—81). Результаты испытаний приведены в табл.2
Таблица 1
Режимы сварки алюминиевых сплавов
Вид соединения Толщина, мм /„ мА ^ к В К.ц, м/ч 4>мА
1560М + 1560М 30 340-350 30 30 78
1560М + А1—7п— 30 350-360 30 35 75
Таблица 2
Результаты испытаний сварных соединений на растяжение
Вид соединения °всв > кгс/мм2 пр 2 оснТУ Граница разрушения
1560М+ 1560М 34,9-36,9 35,9 1,0 Линия сплавления
1560М + А1-2п-]^ 35,5-37,5 36,6 1,0 Линия сплавления
Рис. 1. Макрошлиф сварного соединения 1560 + А1—Ъх\—(толщина 30мм)
ностей (большая плотность мощности электронного луча, малая величина погонной энергии, узкая зона расплавления и термического влияния и, как следствие, незначительные деформации изделия) позволяет получать качественные, надежные, работоспособные сварные соединения алюминия и его сплавов.
Нами были исследованы свойства сварных соединений прессовано-штампованных сплавов толщиной 30 мм: отдельно алюминиево-магние-вого сплава 1560М и в сочетании его с высокопрочным А1—Ъ\\—сплавом с соотношением Хп:М% = 2:1.
В работах [2—5] и ранее выполненных экспериментальных исследованиях было установлено, что горизонтальное положение сварочной ванны для толщин свыше 20 мм (схема сварки "горизонтальным лучом на вертикальной стенке") по-
Разрушение образцов соединений 1560М с А1—Ъ\\—сплавом происходило по линии сплавления со стороны сплава 1560М.
Полученные результаты позволяют заключить, что применение ЭЛС для исследуемых сплавов обеспечивает получение качественных сварных соединений прочностью не менее 0,9 от фактической прочности основного металла и не ниже 1,0 от предела прочности основного металла, гарантированного ТУ.
Анализ характера изменения твердости Ну показывает, что в при соединении в сплаве 1560М твердость изменяется незначительно и остается на уровне 75—85 кгс/мм'1 (рис. 2, а). В комбинированном соединении наблюдается повышение твердости в шве со стороны сплава А1—Ъ\\— , что объясняется различием свойств свариваемых сплавов (рис. 2, б).
Определение ударной вязкости металла сварных соединений производили по результатам испытаний вырезанных из их верхней части образцов с острым надрезом по центру шва, линии сплавления и зоне термического влияния. Результаты испытаний на ударную вязкость различных зон сварных соединений при +20 и —50 °С приведены в табл. 3.
Коррозионную стойкость сварных соединений оценивали по результатам испытаний на коррозию под напряжением плоских образцов (дуг) согласно ГОСТ 5.019-74 при постоянной деформации в скобе и натурных соединений на общую коррозию в морской воде. Образцы на коррозию под напряжением толщиной 3 мм с поперечным швом вырезали из поверхностного слоя и средней части сварных соединений. Испытания проводи-
о)
Ну, кгс/мм
/, мм
б)
н, , кгс/мм2
120
110
100
90
СО ^
ом 70 з.т.в.
60
-20 -10 0
ы
10
20
30
/, мм
Рис. 2. Распределение твердости
в сварных соединениях: а — соединение 1560М + 1560М; б — соединение 1560М + А1—Ъх\—
ли в водном растворе 3 %-го №С1 с периодическим погружением. Образцы соединений 1560М + + 1560М и 1560М + А1-гп-]У% испытывали при напряжениях 10,5 кгс/мм'1, что соответствовало 0,7 гарантированного уровня прочности основного металла по ТУ (для сплава 1560М).
На образцах соединений при испытаниях в течение 45 суток разрушений не наблюдалось. Осмотр образцов на общую коррозию через четыре месяца пребывания в коррозионной сре-
Таблица 3
Результаты испытаний сварных соединений на ударную вязкость
Вид соединения Т ,°С акгс-м./см2 Примечание
Шов ЛС зтв
1560М + 1560М + 20 2,0-2,5 2,2 1,4-1,7 1,6 3,6-4,1 3,9 -
-50 1,6-2,1 1,5-1,7 4,0-4,2 -
1,9 1,55 4,1
1560М + АЬгп-Мв + 20 1,2-1,8 0,8-1,7 3,8-4,4 Со стороны 560М
1,7 1,4 4,1
-50 0,8-1,7 1,3 0,4-1,5 1,1 3,9-4,3 4,1 Со стороны А1-2п-М§
Базы для замера
Рис. 3. Технологическая проба для испытания на задержанное разрушение алюминиевых сплавов (1, 11 — последовательность наложения швов)
де показал, что состояние сварных швов и околошовной зоны всех соединений хорошее.
В связи с возможностью возникновения со временем трещин в сварных соединениях под длительным воздействием поля напряжений и накопления несовершенств кристаллического строения были проведены испытания технологических проб соединений исследуемых сплавов на склонность к задержанному разрушению.
Испытания технологических проб на задержанное разрушение проводили по методике [1]. Общий вид технологической пробы, порядок наложения швов и схема замеров деформаций приведены на рис. 3.
Исследовалась также ЭЛС пластин толщиной 4 мм с концевыми элементами на технологической подкладке из того же сплава, что и свари-
ваемый сплав. В случае комбинированного варианта соединения в качестве материала подкладки использовали сплав 1560М. Технологические подкладки после сварки удалялись механическим путем. Режимы сварки приведены в табл. 4.
Приварку сваренных пластин к рамам осуществляли механизированным способом (МП).
Уровни измеренных реактивных напряжений, полученных от вваривания испытуемого сварного соединения в жесткий контур, приведены в табл. 5.
Проведенные исследования позволили заключить:
ЭЛС прессованного сплава 1560М со штампованным сплавом А1—Ъ\\—обеспечивает получение качественных сварных соединений
Таблица 4
Режимы сварки образцов для испытаний на задержанное разрушение
Вид соединения /„ м А м/ч 4>мА
1560М + + 1560М 80-85 30 30 78
1560М + + А1—2п—М^ 90-95 30 35 78
Таблица 5
Уровни реактивных напряжений
Вид соединения Термическая обработка, °С Уровень реактивного напряжения, кгс/мм"
1560М+ 1560М пет 8,8
1560М+ 1560М пет 11,9
1560М + А1—2п—М^ 160+5 10,3
1560М + А1—2п—М^ 160+5 23,7
с высокими механическими свойствами, стойких против образования холодных трещин.
Коррозионная стойкость сварных соединений при испытаниях на коррозию под напряжением и общую коррозию в течение установлен-
ного времени хорошая. В испытаниях на задержанное разрушение во времени при заданном уровне напряжений при установленном нормативе времени — 4 месяца — в швах, выполненных ЭЛ С, разрушений не обнаружено.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Макаров, А.Г. О склонности сварных соединений алюминиевоцинковомагниевых сплавов к задержанным разрушениям |Текст| / А.Г. Макаров, Г.Л. Петров // Сварка,- 1965. № 8,- Л.: Судостроение, 1965.
2. Бондарев, A.A. Свариваемость сплава АМгб электронным лучом в различных пространственных положениях [Текст] / A.A. Бондарев, Д.М. Рабкин, О.С. Кузьменок // Автоматическая сварка,- 1976. № 12,- С. 34-37.
3 Патон, Б.Е. Особенности электронно-лучевой сварки в различных пространственных поло-
жениях [Текст] / Б.Е. Патон [и др.] // Автоматическая сварка,— 1972. N° 6.
4. Ольшанский, H.A. Глубина проплавления при электронно-лучевой сварке с низким ускоряющим напряжением [Текст] / H.A. Ольшанский |и др.].— В сб.: Сварка электронным лучом,— М.: Изд-во МДНТП, 1974.
5. Кайдалов, A.A. Электронно-лучевая сварка и смежные технологии [Текст] / A.A. Кайдалов,— 2-е изд., перераб. и доп. — Киев: Экотехнология, 2004,- 260 с.
УДК621.791.72:621.9.048.7
И.И. Шаронов
ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОИ СВАРКИ В ТУРБОСТРОЕНИИ
Газовые турбины широко применяются в качестве приводов нагнетателей на компрессорных станциях магистральных газопроводов.
Одну из важнейших частей турбины представляет лопаточный аппарат, который состоит из двух больших групп деталей: 1) связанных с ротором и вращающихся вместе с ним в процессе работы; 2) связанных со статором и находящихся в неподвижном состоянии. Основу первой группы составляют рабочие лопатки, второй — направляющие.
Направляющие лопатки входной ступени подвергаются одновременному воздействию агрессивной среды, значительных напряжений изгиба от газового потока и вибрации [1].
При атмосферных условиях, ведущих к образованию льда на входных поверхностях газовой турбины, расход воздуха в турбину уменьшается, вследствие чего резко снижается эксплутацион-ный КПД. Кроме того, обледенение входных поверхностей, в частности направляющих лопаток, регулирующих направление потока, может привести к отрыву льда, попаданию его в проточную часть и к поломке рабочих лопаток.
Для предотвращения образования льда входные поверхности турбины обычно подогреваются воздухом, отбираемым от компрессора, но, поскольку полезная мощность при этом значительно уменьшается, то включение подогрева производится только в необходимых случаях. С этой целью газовые турбины снабжаются сложными автоматическими антиобледенительными системами, которые определяют атмосферные условия и включают системы отбора воздуха для подогрева на необходимый период времени.
Реализация в турбинах ГТК-10 и ГТН-25 схемы подогрева за счет пропускания пара через внутренний канал входной кромки направляющих лопаток позволяет избежать перечисленных выше недостатков, увеличить надежность работы агрегата и значительно снизить расход топлива.
Первоначально для получения канала подогрева использовалась технология пайки: в паз входной кромки укладывалась проволока из стали 12X13 и запаивалась припоем ПСр45 с помощью газовой горелки. К недостаткам этого технологического процесса можно отнести:
