Введение к работе
Актуальность проблемы. Одним из наиболее опасных дефектов при сварке легированных сталей являются "холодные" трещины (XT). В результате многочисленных исследовании было установлено, что основными факторами, описывающими образование XT, являются структура, диффузионный водород и напряженно-деформированное состояние (НДС). В работах, проведенных отечественными и зарубеаныыи учеными-сварщиками и материаловедами, подробно изучен вопрос образования структуры при сварке и ее влияния на склонность металла к образованию XT. Анализу распределения диффузионного водорода посвящены также многочисленные расчетные и экспериментальные работы. Таким образом, если влияние первых двух факторов на склонность металла к образованию XT теоретически проработано , и экспериментально установлено» то влияние параметров НДС не изучено в достаточной мере. Поэтому исследование влияния отдельных параметров НДС на образование XT и разработка соответствующей методики их расчета является актуальной научной проблемой.
Целью работы являлось обеспечение технологической прочности при сварке/наплавке на основе разработки методики оценки влияния НДС на образование "холодных" трещин,
методы исследования. Расчетные методы включали в себя аналитический метод определения температурного поля в сварном соединении, метод конечных элементов (МКЭ) для расчета временных и остаточных НДС з сварочной технологической пробе, методы теории подобия и моделирования.методы статистического анализа. Экспериментальные методы использовались для оценки достоверности результатов расчета, установления сочетания геометрических размеров сва экого соединения (СС) и параметров режима сварки, приводящих к образованию "холе-ных" трещин, а татае определения расположения очага образования XT.
Научная новизна работы. В результате проведенных исследований установлено: 1) для описания условий возникновения XT иеобход'"чо аналиэи—
ровать НДС первого рода в зоне возможного их образования (шоз и ЗТВ) с определением наиболее значимая его параметров, наиболее информативно характеризующих условия образования трещин:
максимального значения объемности налряглешюгс состояния (ОНО),. глторое предопределяет касто расположения очага зарождения трешины;
- величины растягивавшего напряжения в зоне этого очага, норіх-.ьаого к линии сплавления, определящие воэшяность возникновения и направленке развития XI;,
8) ориентация наибсльыих главный напряженки в зоне с максимальной ОНО различна в пространстве, зависит от геометрических размеров GC и прк ширине пластины 50 мм они практически всегда перпендикулярны линии сплавленій (--70), а при ш;рине 200 ьад - параллельны ей (?0).
Практическая ценность работы:
1. Разработаны математические модели, алгоритмы и прог
рамуй, лоэводяюше;
рассчитать температурное поле в сварном соединении, а также геометрические размерь шва и ЗТВ, на основе оригинальной методики расчета положения источника тепла при использовании аналитических зависимостей;
определить .величину и направление главнш напряжений и деформаций, а также объемность напряженного состояния;
- представить результаты расчета для визуализации в системе AutoCAD.
-
Получены зависимости влияния геометрических размеров жестко закрепленных элементов СС на ереднеинтегральные по толщине пластины и высоте шва наибольшие главные напряжения, применительно к технологической яробе иэ стали типа ЗОХГСА.
-
Разработана методика оценки влияния ЗДС на образование "холодных" трещда при сварке/наплавке, предусматривающая комплексний анализ влияния конструкционных и технологических факторов.
4. Определен..' условия ьозмомюго возникновения XT' ПОЙ
наплавке гребней колес железнодорожного транспорта от поверх
ности катания к верзине гребіш к параметры термической обра
ботки, предотвращающие тредвяюобразование.
Апробация работы. Основные результаты данной работы были рассмотрены и одобрены на научном семинаре кафедры "Машины и автоматизация сварочных процессов'* МГГУ им. .Н.Э.Баумана (25.06.93)
Объем и структура работы. Диссертация состоит из четырех глав, общих выводов и списка литературы. Работа изложена на 151 странице маикюписного текста, содержит 41 рисунок, 14 таблиц и 137 наименований литературных источников.