Керування параметрами кристалічної ґратниці металу зварних з’єднань, виконаних під водою

С. Ю. Максимов, О. О. Прилипко, О. М. Берднікова, Т. А. Алексеєнко, Є. В. Половецький, Ю. А. Шепелюк

Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, вул. Казимира Малевича, 11, 03150 Київ, Україна

Отримано: 27.08.2020; остаточний варіант - 11.12.2020. Завантажити: PDF

Підвищення якості зварних з’єднань, розробка та вдосконалення електродугових процесів і пристроїв вимагають комплексного експериментального і теоретичного дослідження. Одним з найбільш перспективних методів, що забезпечує необхідну міцність і пластичність металу з’єднання є метод зварювання в зовнішньому електромагнетному полі. Перемішування зварювальної ванни чинить суттєвий вплив на процес кристалізації розтопленого металу, газообмінні реакції та формування структури металу шва. Проведені дослідження підтвердили ефективність використання зовнішнього електромагнетного впливу в умовах зварювання під водою для підвищення механічних властивостей металу шва. Для подальшого вдосконалення технології механізованого підводного зварювання було використано методи математичного моделювання, як найбільш раціональні для оптимізації експериментальних досліджень в умовах водного середовища. Математичні моделі дозволили врахувати вплив на властивості зварного з’єднання як первинних чинників, а саме заданого струму і напруги в зварювальному ланцюгу та індукторі, властивостей матеріалів і умов протікання процесу, так і вторинних — формування структури металу шва і зони термічного впливу. Розроблений алгоритм дозволяє спростити розрахунки для оптимізації технологічного процесу і підвищення якості зварного виробу. За допомогою розробленої програми на мові Delphi 7 проведено чисельні експерименти із дослідження поведінки рідкого металу в зварювальній ванні в залежності від параметрів зовнішнього електромагнетного впливу (ЗЕВ) і режимів зварювання. Металографічними дослідженнями металу зварних з’єднань, виконаних за штатною технологією та на оптимальних режимах ЗЕВ, показано, що в металі ділянки перегріву зварного з’єднання, отриманого без ЗЕВ, спостерігаються найбільші градієнти для розміру рейкових структур верхнього бейніту та густини дислокацій, що призводитиме до нерівномірного розподілу рівня механічних властивостей металу, підвищення локальних внутрішніх напружень і, відповідно, зниження його тріщиностійкості. В металі ділянки перегріву зварного з’єднання, отриманого із застосуванням ЗЕВ, спостерігається диспергування структури при загальному зниженні і рівномірному (безградієнтному) розподілі густини дислокацій в об’ємі структурних складових верхнього і нижнього бейніту, що забезпечує міцність і тріщиностійкість металу. Проведені дослідження підтвердили ефективність використання зовнішнього електромагнетного впливу в умовах зварювання під водою.

Ключові слова: низьколеґована сталь, зварювання під водою, зовнішній електромагнетний вплив, зварні з’єднання, зона термічного впливу, дислокаційна структура, густина дислокацій.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v43/i05/0713.html

PACS: 61.72.Ff, 61.72.Lk, 61.72.Mm, 64.70.dg, 81.20.Vj, 81.40.Wx


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. И. М.Савич, Н. Л.Карета, А. А.Гришанов, В. Н. Сладкова, Автоматическая сварка, № 5: 8 (1982).
  2. Dariusz Fydrych, A. Swierczynska, G. Rogalski, and J. Labanowski, Advances Mater. Sci., 16, No. 4: 5 (2016). Crossref
  3. P. J. Keenan, Thermal Insulation of Wet Shielded Metal Arc Welds (Thesis Master’s) (MA, Cambridge: Massachusetts Institute of Technology: 1993).
  4. HongLiang Li, Duo Liu, YaoTian Yan, Ning Guo, YiBo Liu, and Jicai Feng, J. Manufacturing Processes, 31: 833 (2018). Crossref
  5. Л. Н. Лариков, Залечивание дефектов в металлах (Киев: Наукова думка: 1980), с. 280.
  6. Л. Н. Лариков, В. М. Фальченко, В. Ф. Мазанко, Докл. АН СССР, 221, № 5: 1073 (1975).
  7. А. И. Олемской, В. Е. Панин, В. А. Петрунин, Изв. вузов. Физика, № 2: 20 (1986).
  8. Х. К. Коттон, П. Х. Харт, С. Е. Грабе, Подводная сварка морских сооружений (Ленинград: Судостроение: 1983).
  9. Р. Н. Рыжов, С. Ю. Максимов, В. Д. Кузнецов, Е. А. Прилипко, Вестник НТУУ «КПИ», № 48: 226 (2006).
  10. Р. Н. Рыжов, С. Ю. Максимов, В. Д. Кузнецов, Е. А. Прилипко, Автоматическая сварка, № 6: 55 (2003).
  11. Р. Н. Рыжов, С. Ю. Максимов, В. Д. Кузнецов, Е. А. Прилипко, Автоматическая сварка, № 11: 41 (2005).
  12. А. И. Олемской, В. Е. Панин, В. А. Петрунин, Изв. вузов. Физика, № 2: 20 (1986).
  13. В. Ф. Евдокимов, С. Ю. Максимов, Е. И. Петрушенко Е. А. Прилипко, Е. А. Рыбалкин, Электронное моделирование, 30, № 6: 3 (2008).
  14. С. Ю. Максимов, Е. И. Петрушенко, Е. А. Прилипко, Е. А. Рыбалкин, Збірник наукових праць ІПМЕ ім. Г. Є. Пухова НАН України, 45: 60 (2008).
  15. В. Ф. Евдокимов, А. В. Жильцов, С. Ю. Максимов, Е. И. Петрушенко, Е. А. Прилипко, Е. А. Рыбалкин, Збірник наукових праць ІПМЕ ім. Г. Є. Пухова НАН України. Моделювання та інформаційні технології, 51: 3 (2009).