Введение к работе
Актуальность темы. Одной из важнейших задач современного машиностроения является повышение качества, надежности и долговечности производимого оборудовашія и метагшоконструкций. Наиболее высокие требования сегодня предъявляются к прочностным свойствам сварных соединений при изготовлении изделий, работающих под давлением, в вакууме, ігри высоких и низких температурах, в активных средах Особое место в данной проблеме уделяется сварке крупногабаритных изделий, выполняющихся из толстолистового металла (это продольные и кольцевые швы, компактные сечения больших размеров).
Для сварки стыков большого сечения используют ЭШС, АДФ, РДС. Однако эти способы в ряде случаев не обеспечивают требуемых механических свойств, в частности, ударной вязкости металла шва и технологической прочности сварного соединения, имеют относительно высокие материальные затраты. Обычно при сварке металлоемких стыков регламенпгрованными способами получение высококачественных соединений возможно только после проведения высокотемпературной термической обработки или сварного соединения, или всего изделия. Это чрезвычайно затрудняет проведение работ в заводских условиях и практически исключает возможность их выполнения в монтажных условиях. Широкое распространение при сварке получила модуляция сварочного тока и напряжения дуги, что позволяет управлять тепловой мощностью дуги и условиями кристаллизации металла шва, а следовательно, и уровнем его механических свойств. Однако попытки сшгжения уровня затрат при сварке путем уменьшения числа проходов, как правило приводят к увеличению дефектов в шве, а также к снижению ударной вязкости металла шва и технологической прочности сварного соединения. Это и определяет актуальность темы данной диссертационной работы.
Целью работы является исследование причин снижения механических свойств сварных соедішений толстолистовых металлоконструкций из сталей перлитного и аустеннтного классов и разработка методов и средств повышения уровня качества изделий.
Методы исследования. Дім выявления внутренних дефектов в металле шва применяли методы рентгеновской и ультразвуковой дефектоскопии. Структуру металла шва оценивали с помощью.
оптической меташіографіш. Химическую неоднородность сварного соединения определяли методом микрорентгеноспектрального анализа с помощью электрозондового прибора "САМЕВАХ". При обработке данных исследований использованы методы статистического анализа. Для определения режимов сварки разработана методика и программа, работающая в диалоговом режиме.
Научная новизна. Предложено новое решение задачи повышешш ударной вязкости путем создания модели температурно-временных условий образования соединений при сварке больших толщин, обеспечивающей проведение совместной с процессом сварки рафинирования, нормализащш и локальной термомеханической обработки металла шва.
Установлено, что количество циклов рафіширующего переплава и ТЦО металла возрастает с увеличением отношения глубиньї проплавлеїшя основного металла к толщине заполняющего слоя. Определено, что полная нормализация металла шва возможна в том случае, если протяженность участка нормализации в каждом проходе превышает толщину заполняющего слоя.
Практическая ценность. Разработан способ автоматической дуговой сварки под флюсом толстолистового металла (30-150 мм) с продольными колебаниями электрода вдоль стыка, позволяющий повысить уровень механических свойств металла шва и технологическую прочность сварных соединений из сталей перлитного и аустенитного классов. Высокие показатели ударноіі вязкости в условиях испытаний при отрицательных температура?, подтверждают целесообразность применения данного способа сварю-для изготовления изделий, работающих при низкой температуре эксплуатащш.
Апробация работы и публикащш. Основные положения ь результаты работы доложены на международной научно-техническог конференщш "Современные проблемы машиностроения .г технический прогресс" (г. Севастополь, 1996 г.); на научно-техническом семинаре кафедры "Производство сварных конструкций' ВИ НГТУ (г. Волгодонск, 1996 г.); на заседании кафедры ДГТУ (г Ростов-на-Дону, 1996 г.); на научно-техническом совете ЦСЛ АС "Атоммаш" (г. Волгодонск, 1996 г.).
Основное содержание диссертационной работы отражено і пяти печатных работах, в т. ч. одном авторском свидетельстве.
Объем и структура диссертационной работы. Работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы из 78 наименований, приложения, в котором представлены акты промышленного внедрения работы.
Диссертация изложена на 105 страницах машинописного текста с 49 рисунками и 8 таблицами.