Научная статья на тему 'Влияние способа подачи на величину остаточных напряжений'

Влияние способа подачи на величину остаточных напряжений Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
152
55
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СВАРКА / СМЕСЬ ГАЗОВ / ИМПУЛЬСНАЯ ПОДАЧА / ТЕПЛОВЛОЖЕНИЕ / НАПРЯЖЕНИЕ

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Павлов Николай Викторович, Крюков Артем Викторович

Приведены результаты экспериментов по оценке влияния способа подачи электродной проволоки на формирование остаточных напряжений. Установлено, что использование ИПЭП в совокупности со смесью защитных газов, позволяет снизить уровень остаточных напряжений.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Павлов Николай Викторович, Крюков Артем Викторович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Влияние способа подачи на величину остаточных напряжений»

----------------------------------------- © Н.В. Павлов, А.В. Крюков,

2011

УДК 621.791.03

Н.В. Павлов, А.В. Крюков

ВЛИЯНИЕ СПОСОБА ПОДАЧИ НА ВЕЛИЧИНУ ОСТА ТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

Приведены результаты экспериментов по оценке влияния способа подачи электродной проволоки на формирование остаточных напряжений. Установлено, что использование ИПЭП в совокупности со смесью защитных газов, позволяет снизить уровень остаточных напряжений.

Ключевые слова: сварка, смесь газов, импульсная подача, тепловложение, напряжение.

Сварка как способ получения неразъемного соединения получила широкое развитие. Преимущество сварных соединений по сравнению с другими типами соединений весьма значительны. Однако процесс сварки не лишен недостатков. В процессе термического воздействия возникают напряжения и деформации, которые в ряде случаев могут влиять на качество сварной конструкции. В условиях эксплуатации остаточные напряжения и пластические деформации металла могут способствовать уменьшению прочности, коррозионной стойкости, жесткости или точности сварной конструкции. А устранение деформаций после сварки требует дополнительных затрат. Между тем грамотный выбор технологических приемов сварки, сборки и т. д., рациональное назначение режимов сварки позволяет снизить негативное влияние термического цикла на металл и понизить уровень остаточных напряжений [1].

Одним из технологических приемов, который можно использовать для снижения остаточных напряжений и деформаций, является импульсная подача электродной проволоки (ИПЭП). Это обусловлено тем что при использовании ИПЭП тепловложение в металл ниже при сварке одного типоразмера шва [2].

Для оценки влияния способа подачи электродной проволоки на формирование остаточных напряжений был проведен ряд экспериментов.

Разв^уапіе, тт

а)

(Завбіоуапіе, тт б)

Рис. 1. Распределение температур при сварке а) с постоянной подачей электродной проволоки, б) с импульсной подачей электродной проволоки (показан температурный интервал 600-400 °С)

О ( Г'-. ( э-ч \ с X Ч г

к) \ ) к г ) ^ Ч Г •

\ {\ ( ) К \ г ) V ч с ) и л п

V \ ) ч. э-< У-І

Точки измерений

а)

б)

Рис. 2. Схема измерений напряжений: а) до сварки; б) после сварки

В ходе исследований была проведена сварка пластин из стали 12Х18Н9Т толщиной 3 мм, проволокой 12Х18Н10Т диаметром 1 мм. Сварка производилась двумя способами:

1) с постоянной подачей электродной проволоки (ПЭП) в чистом аргоне;

2) с ИПЭП в смеси газов аргон (70%) и углекислый газ (30%) [3].

В качестве источника питания использовался ВС300Б. Сварочная головка ГСП-2 в одном из случаев укомплектованная механизмом импульсной подачи электродной проволоки

[4].

На рис. 1 представлены распределения температур в испытываемых образцах.

Как видно из графиков распределение температур при сварке с импульсной подачей электродной проволоки имеет меньшие размеры.

Для определения напряжений был использован магнито-стрикционный датчик. Измерялись напряжения до и после сварки. Схема измерений представлена на рис. 2.

Результаты измерений представлены на рис. 3, 4.

Как видно из рисунков напряжения в пластинах при сварке с постоянной подачей электродной проволоки превышает напряжения в пластинах при сварке с импульсной подачей электродной проволоки. В некоторых случаях уровень напряжений различается в несколько раз. Что может объясняться меньшим тепловложением в металл и более благоприятным термическим циклом (рис. 5).

Как видно из рисунка при сварке с импульсной подачей электродной проволоки происходит более плавное остывание металла, что несомненно влияет на уровень остаточных напряжений.

На основе проведенных исследований было установлено, что использование ИПЭП при механизированной сварке в защитных газах, позволяет снизить уровень остаточных напряжений.

а)

в)

Ш.

г)

д)

е)

ж)

3)

\\г" I у-"Г

ї/і1

4 3 2 0

и) 4,00

Рис. 3. Графики изменений величины напряжений до сварки: а) нормальные составляющие напряжения по оси Х при сварке с ПЭП первой пластины; б) нормальные составляющие напряжения по оси Y при сварке с ПЭП первой пластины; в) геометрическая сумма величины напряжений по Х и Y при сварке с ПЭП первой пластины; г) нормальные составляющие напряжения по оси Х при сварке с ПЭП второй пластины; д) нормальные составляющие напряжения по оси Y при сварке с ПЭП второй пластины; е) геометрическая сумма величины напряжений по Х и Y при сварке с ПЭП второй пластины; ж) нормальные составляющие напряжения по оси Х при сварке с ИПЭП первой пластины; з) нормальные составляющие напряжения по оси Y при сварке с ИПЭП первой пластины; и) геометрическая сумма величины напряжений по Х и Y при сварке с ИПЭП первой пластины; к) нормальные составляющие напряжения по оси Х при сварке с ИПЭП второй пластины; л) нормальные составляющие напряжения по оси Y при сварке с ИПЭП второй пластины; м) геометрическая сумма величины напряжений по Х и Y при сварке с ИПЭП второй пластины

а)

yyj_af

б)

в)

г)

д)

е)

Рис. 4. Графики изменений величины напряжений после сварки: а) нормальные составляющие напряжения по оси Х при сварке с ПЭП первой пластины; б) нормальные составляющие напряжения по оси Y при сварке с ПЭП первой пластины; в) геометрическая сумма величины напряжений по Х и Y при сварке с ПЭП первой пластины; г) нормальные составляющие напряжения по оси Х при сварке с ПЭП второй пластины; д) нормальные составляющие напряжения по оси Y при сварке с ПЭП второй пластины; е) геометрическая сумма величины напряжений по Х и Y при сварке с ПЭП второй пластины; ж) нормальные составляющие напряжения по оси Х при сварке с ИПЭП первой пластины; з) нормальные составляющие напряжения по оси Y при сварке с ИПЭП первой пластины; и) геометрическая сумма величины напряжений по Х и Y при сварке с ИПЭП первой пластины; к) нормальные составляющие напряжения по оси Х при сварке с ИПЭП второй пластины; л) нормальные составляющие напряжения по оси Y при сварке с ИПЭП второй пластины; м) геометрическая сумма величины напряжений по Х и Y при сварке с ИПЭП второй пластины

alodial *|b #j|~a.| I I hi tj

|EAPAB0TA\XlHcep\3cnepMMenra/ibHafl MacrbVTeMneparryphbie no/isAcBapKa 2 ♦♦♦ |

1200,0 - |1550,0 *C

F |SEQ_3532.seq (377) + H I S^r o| Ef'Jtps.

8:12:05,080 8:09:34,579 8:12:05,079 A|

Label Thresh... Above Below

40 50 60 70 80 90 100

Label Cursor Min Max Avg Cursor X | Cursor Y |

<200 <200

fen IR | H Results | k Profile | £ Histogram | |Q Plot gv Multi f

a)

|ЕЛРАБОТА\Дисер\Эсперименгаяьная частьЛТ емпераггурмые пояя\сварка 2

200,0 - 1550,0 *С Г

F |SEQ_353G.seq (304) М і — | І 9:19:32,200 9:17:31,089 [|

■)ЛЙ

І ►' I hH “1 ОІ ІеІ~

ij 9:19:32,200 Д| д|

Label Thresh... Above Below

Label Cursor Min Max Avg Cursor X | Cursor Y |

0 I.UD1....

..0,0........100,00

J

0^ L101

<200 256 *206

feji IR І Ш Results |n£ Profile I ^ Histogram J І® РІоГ g. Multi V

б)

Рис. 5.Термический цикл точки (исследуемая точка находится в ЗТВ): а) сварка с постоянной подачей электродной проволоки, б) сварка с импульсной подачей электродной проволоки

1. Сварочные деформации и напряжения, Винокуров В.А.. - Машиностроение. - 1968. - 236С.

2. Павлов Н.В., Крюков А.В., Чинахов Д.А. Исследования экспериментального и теоретического распределения температурных полей при сварке плавлением // Тяжелое машиностроение. - 2010. - №8. С. 25-28.

3. Павлов Н.В., Крюков А.В., Зернин Е.А. Сварка с импульсной подачей электродной проволоки в смеси газов // Сварочное производство. - 2010. - №4. С.

4. Патент РФ на изобретение №2254969 Механизм импульсной подачи сварочной проволоки / Брунов О.Г., Федько В.Т., Крюков А.В. и др. Опуб. 27.06.2005. Бюл. №18. ЕШ

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ---------------------------------------------------------

Павлов Николай Викторович,

Крюков Артем Викторович - кандидат технических наук,

Юргинский технологический институт Томского политехнического университета.

27-28.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.