Файл: Вопросы конструирования и технологии производства сельскохозяйственных машин материалы городской конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 50-летию образования СССР сборник статей..pdf

Анализ рнзупьтатов экспериментов позволяет предполо­ жить, что трещины на поверхности листа, появившиеся в результате знакопеременного пластического изгиба, на ока­ зывают существенного влияния на мапопикповую долговеч­ ность образцов. Скорость роста таких трещин значительно меньше скорости роста усталостных трещин, возникших при испытаниях. При испытании образцов в условиях одноосно­ го изгиба возникновение разрушения, как правило, не было связано с поверхностными трещинами, образовавшимися при правке. Однако следует отметить, что испытания образцов на одноосный изгиб не -отражают работы листового метал­ ла в реальной конструкции (например, в сосуде давления). Поэтому были проведены исследования образцов на двухос­ ный изгиб, так как они наиболее полно отражают условия работы реальной конструкции. Испытания проводились на

ботанной на кафедре "Оборудование и технология свароч­ ного производства' РИСХМа. Перед испытаниями с помо­ щью дюшшёюцентного контроля определялись зоны залега­ ния трещин, образовавшихся при правке.

Результаты испытаний показали, что подавляющее боль шинство разрушений образцов протекает независимо от по­ верхностных трещин, возникших при правке. На отдельный образцах разрушение начиналось от поверхностных трещин правки, но развивалось весьма медленно в длину с преиму­ щественным ростом в глубину листа. Так, на одном из об­ разцов, прошедшем правку, зарождение разрушения произо­ шло из-за дефекта в виде царапины, а также от трещины, возникшей при правке. Причем тоещина в царапине росла быстрее, чем трещина, возникшая от дефекта правки. Так, за 1000 циклов нагружений первая трещина выросла с 2ь до 90мм, т.е. на 62 мм, а вторая трещина с 7 до 10мм; т.е. на Змм. Такой характер развития разрушения, вероят­ но, связан с появлением остаточных напряжений сжатуга в вершине трещин, возникших при правке^

139

Таким образом, проведенные исспедования не выявили существенного влияния дефектов правки на циклическую Прочность титанового сплава в 3%-ном растворе Жг. 02 . Од­ нако в тех случаях, когда в процессе изготовления конст­ рукции металл нагревается, что может вызвать релаксацию остаточных напряжение (например, при сварке), подобные трещины существенно могут снизить долговечность конст­ рукции при мапоцикловых нагружениях в коррозионной сре­ де. Так, подобные трещины вызвали разрушение двух об - разцов таврового соединения, испытанных в 3%-ном раство­ ре Aka на двухосный изгиб, причем, разрушенйе про­ шло по основному металлу в стороне от шва.

140

Д.М. П а х а н ь я н ,

Л.А. Д о б р о к э а ш и н

СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ РАЗНОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ (ЧУГУН +СТАЛЬ) ПОСРЕДСТВОМ СВАРКИ ПРОБКОВЫХ

ШВОВ

В лаборатории сварки электрозаклепками РИСХМа разработан способ соединения разнородных материалов, исключающий наличие общей зоны кристаллизации сваривае­ мых элементов. Полученное соединение свободно от недо- с татков, имеющихся при непосредственной сварке различ­ ных по свойствам пар металлов.

Сущность способа заключается в следующем. Соединяе­ мые элементы располагаются внахлест. В одном из них (в дальнейшем будем условно называть его "верхним") под­

готавливается отверстие и затем производится заплавление последнего без оплавления верхнего элемента. Наплавлен­

ный металл сплавляется с нижним элементом. Исследования проводились в двух направлениях; а) изу­

чали особенности формирования корня пробкового швец б) исследовали характер термического влиянии процесса сварки на металл верхнего элемента.

Работа проводилась с использованием сварки в среди углекислого газа тонкой электродной проволокой ( d * i . * 1,2-1,6 мм) марки СвОЗГ2С на постоянном токе обратной полярности.

Исследования формирования корня шва производились в зависимости от изменений сварочного тока,, напряжения на

141

дуге и времени ее горения. Завис имость изменения диамет­ ра корня от двух последних факторов аналогична извест­ ным зависимостям N . Однако формирование корня шьа в зависимости от тока сварки происходит по законам, отлич­ ным от тех, которые описывают изменение диаметра при сварке электрозаклепок. В частности,нами установлено, что с ростом тока диаметр корня шва уменьшается.

Нет сомнения, что отмеченное изменение в характере формирования корня шва связано с влиянием на сварочные свойства дуги металла, окружающего ее. Можно предполо­ жить, что на формирование корня пробкового шва влияет либо магнитное взаимодействие дуги с металлом верхнего элемента, либо охлаждающий эффект стенок отверстия на ванну расплавленного металла.

Изучение магнитного взаимодействия дуги с металлом верхнего элемента (ковкий чугун марки КЧ 33-8) произво­ дилось путем изменения напряженности магнитного поля че­ рез изменение сопротивления магнитопровода.

Анализ результатов экспериментов показал, что на на­ пряженность сооствеиного магнитного поля дуги наличие ферромагнитной массы верхнего элемента не влияет. Оче­ видно, эффект настолько мал, что с учетом достаточной жесткости дуги, горяшей в среде COg, им можно пренеб­ речь.

- Охлаждающее действие стенок отверстия на ванну рас­ плавленного металла проверяли, отклоняя дугу, а следова­ тельно, и ванну в сторону от оси отверстия. Установлено, что, соприкасаясь со стенками отверстия, расплавленный металл частично охлаждается и предохраняет нижний эле­ мент соединения от дальнейшего расплавления. С увеличе­ нием количества наплавляемого металла, т. е. с ростом тока сварки, предохраняющий эффект проявляется более яр­ ко.

Из анализов результатов исследований формирования корня пробкового шва следует, что для получения наиболь­ шего диаметра провара необходимо производить свайку на

142

Влияние режима сварки (напгавки) на конечную струк­ туру металла верхнего чугунного элемента исследовали с помощью метода факторного эксперимента. Это позволи -

ло значительно сократить количество экспериментов и по­ лучить математическую модель процесса в виде уравнения регрессии.

За параметр оптимизации принималась максимальная температура в чугунном образце в непорредственной близо­ сти к наплавленному металлу.

В качестве факторов, определяющих качество соедине­ ния, рассматривали сварочный ток, напряжение на дуге и диаметр отверстия. Был реализован полный факторный экс­ перимент типа 23.

В результате получена математическая модель процес­

Коэффициенты регрессии 129,125 и 130,825 характери­ зуют долю участия соответственно тока и напряжения: ко­ эффициенты 51,825 и 23,875 учитывают парное взаимодейст­ вие тока и напряжения, напряжения и диаметра отверстия. Остальные коэффициенты статистически незначимы. Получен­ ное уравнение регрессии позволяет рассчитывать режим запдавления пробкового шва в случае, если з адаваться макси­ мально допустимыми значениями температур в верхнем элементе. Рекомендуется следующая область для электрод­

двойном режиме. Первый обеспечивает надежное сплавление в корне шва, второй - гарантирует верхний элемент соеди­ нения от термического влияния сварки. .

143

По результатам исследований была спроектирована и изготовлена автоматическая установка для сварки мостов, электрическая схема которой обеспечивает автоматическую смену двух режимов без гашения дуги.

Условногодовой экономический эффект от внедрения но­ вой технологии на ТКЗ составляет 43500 рублей.

Ли т е р а т у р а

1.В а й н б о й м Д. И. Автоматическая дуговая точечная сварка, М ., '-Машиностроение', 1966.

144

В.Н .Будник, Ю .Ф.Ткан,

А.В .Л етн ев , Л .И .П етренко,

А.Л .В н хр ов

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ НАПЛАВКИ В ВАКУУМЕ СТЕЛЛИТА ВЗК НА СТАЛЬ Х18Н10Т

Процессы наплавки занимают одно из важных мест в современной технике. Осногными требованиями, предъявляе­ мыми к процессу наплавки, являются:

а) получение прочного и надежного соединения основно­ го и наплавляемого материалов;

б) надежная защита расплавленного металла от атмо­ сферы воздуха;

в) сохранение специфических свойств наплавляемого металла;

г ) высокая производительность процесса наплавки. Существующие в настоящее время способы наплавки

( ацетилено-кислородный, аргоно-дуговой, плазменной стру^

наплавленного слоя таких ответственных бимета ллическнх изделий, как детали запорной арматуры. Увеличение глуби­ ны проплавления, степени перемешивания и переход элемен­ тов основного металла: в метали нацлавки ухудшает свойст­ ве металла наплавки. Поэтому для изготовления ответствен^-

145

ных изделий необходимо применять способы наппавки, обе­ спечивающие минимальное проплавление основного металла. Разработка таких способов является важным направлением развития современной наплавочной техни-'.и.

Из новых способов наппавки наиболее полно удовлетво­ ряет требованиям получения биметаллических изделий с ми­ нимальной глубиной проплавления основного металла способ дуговой наппавки с использованием вакуума как защитной среды. Кроме этого, использование вакуумно-дугового пе­ реплава наплавляемого материала в процессе наппавки по­ зволяет получать плотный, без пор,наплавленный спой по­ вышенной химической чистоты с минимальной загазованно­ стью.

Настоящая работа посвящена исследованию процесса и разработке технологий дуговой наппавки в вакууме уплотни­ тельных поверхностей деталей запорной арматуры - деталей ответственных, работающих в условиях агрессивных сред, высоких температур и давлений.

Целесообразность применения вакуумной защиты при сварке и наплавке определяется не только повышением фи­ зико-механических показателей сварных и наплавленных со­ единений, но также и тем, что затраты на создание ваку­ умной защиты значительно ниже, чем при сварке и наплав­ ке в инертных газах.

Проведенные исследования по изучению дугового разря­ да в вакууме, предназначенного для целей сварки и наплав­ ки, позволили установить ряд особенностей этого процесса.

По данной схеме дуговой разряд горит при пониженном давлении окружающей среды ( Р** 1 • Ю- * _ \. 1Сг мм.рт.ст) между неплавящимся охлаждае-иям молибденовым катодом и анодом (изделием) на прямой полярности. Стабилизация горения дуги и фиксация катодного пятна на торне катода осуществляется при помощи аксиального магнитного поля, создаваемого соленоидом.

Основным условием горения электрической дуги являет­ ся наличие в межэпектродном пространстве заряженных час­ тиц, Для дуг, горящих при повышенном и нормальном давле­ ниях, это условие выполняется за счет газовой среды, за-

148