ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ТОНКОЛИСТОВЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ПРОКОВКОЙ

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність дисертаційної роботи, сформульовані мета та задачі досліджень, відзначено наукову новизну та можливості практичного застосування отриманих результатів, наведено дані про структуру та обсяг роботи, її апробацію, зазначено особистий внесок автора.

У першому розділі проаналізовано літературні джерела, розкрито сучасний стан досліджень, виконаних за обраною темою, обґрунтовано основні напрямки досліджень дисертаційної роботи.

Зазначено, що створення та використання нових алюмінієвих сплавів середньої та високої міцності у світі постійно зростає. В зв’язку з цим актуальною залишається задача отримання високоякісних тонколистових зварних з’єднань для використання їх в різних галузях технічного прогресу. Силові конструкції, для яких застосування алюмінієвих сплавів є перспективним, працюють і при статичному, і при змінному режимах навантаження. Тому при сучасному розвитку науки і техніки задача досліджень міцності, опору втомі і циклічної довговічності їх з’єднань, отриманих за передовими технологіями зварювання, є актуальною.

Відзначено, що на сучасному етапі розвитку зварювальної науки перспективним для використання при створенні тонкостінних металоконструкцій з алюмінієвих сплавів вважають спосіб ІДЗПЕ в інертних газах. Головна перевага ІДЗПЕ полягає у високій продуктивності і можливості застосування процесу для сплавів різних систем легування при виготовленні виробів будь-якої конфігурації у різних просторових положеннях. Однак його використання обмежено діючим ГОСТ 14806-80, у відповідності з яким товщина металу для отримання стикових з’єднань повинна бути d>3 мм, а для напускових - d>4 мм. Тому існує потреба в отриманні якісних зварних з’єднань товщиною меншою за 3 мм, які задовольнятимуть вимоги сучасної промисловості.

Проведено аналіз існуючих способів післязварювальних обробок, які застосовуються для підвищення службових властивостей зварних з’єднань алюмінієвих сплавів. З огляду літератури видно, що на даний час найбільш перспективною є технологія ВМП. Проте дані про зміцнення за цією технологією зварних з’єднань алюмінієвих сплавів товщиною меншою 5 мм відсутні. Зазначено високу ефективність обробки шляхом високочастотної проковки зварних з’єднань у вихідному стані з метою підвищення їх характеристик опору втомі, обґрунтовано переваги зміцнення зварних з’єднань за технологією ВМП, порівняно з іншими способами обробок.

Зроблено висновок про актуальність сформульованої мети роботи – необхідність встановлення закономірностей підвищення опору втомі, оброблених за технологією ВМП при визначених параметрах зміцнення тонколистових зварних з'єднань алюмінієвих сплавів, виконаних способом ІДЗПЕ в інертних газах.

У другому розділі наведено опис технології отримання якісних тонколистових зварних з’єднань алюмінієвих сплавів середньої та високої міцності способом ІДЗПЕ в інертних газах. Досліджено основні чинники, які впливають на опір втомі зварних з’єднань, отриманих ІДЗПЕ.

Відпрацювання режимів зварювання проводилось на сплавах, які широко використовуються в промисловості (АМг6, Д16Т та 6061-Т6) товщиною 2…3 мм. При зварюванні цих сплавів використовували зварювальний дріт СвАМг6 (ГОСТ 7871-75) діаметром 1,2 мм і дріт ER2319 діаметром 1,6 мм (аналог вітчизняного Св1201). Захисними газами слугували аргон та гелій вищого сорту. Автоматичне імпульсно-дугове зварювання плавким електродом стикових з'єднань виконували від зварювальної установки «Fronius TPS-2700» та «Fronius TPS-450». Значення погонної енергії процесу ІДЗПЕ розраховувалось за формулою

q_п=K_еф I_зв U_д/V_зв,

де K_еф – ефективний ККД дуги (0,72 для аргона). Показано, що таке зварювання дозволяє отримувати з'єднання алюмінієвих сплавів товщиною 2...3 мм з хорошою якістю формування швів і високою щільністю, розширювати діапазони товщин зварюваних металів в бік їх менших значень. Встановлено, що правильно підібрана технологія ІДЗПЕ дає можливість уникати утворення дефектів шва у вигляді тріщин, пор і оксидних плівок.

Дослідження макро- і мікроструктури металу шва і зони термічного впливу отриманих тонколистових (δ= 2...3 мм) з’єднань показали, що досліджуваний метал щільний, без тріщин і грубої пористості. Зазначено, що застосування способу ІДЗПЕ з високою концентрацією теплової енергії сприяє зменшенню розміру зони термічного впливу, ступеня її знеміцнення та забезпечує високу швидкість процесу.

Експериментально визначено значення теоретичного коефіцієнта концентрації напружень a_s в стикових тонколистових зварних з'єднаннях алюмінієвих сплавів різних систем легування, що обумовлено геометрією з'єднання. До основних геометричних параметрів стикових швів, які визначають концентрацію напружень стикових з’єднань, відносяться ширина b і e та висота h і g підсилення лицевого та кореневого боків шва. Ширина і висота вказаних підсилень стикового шва визначає його загальний обрис, тоді як радіус ρ і кут сполучення швів θ з основним металом характеризують гостроту концентратора в локальних зонах. Геометричні параметри швів встановлювали способом профілометрування на розробленому в ІЕЗ ім. Є.О. Патона портативному профілометрі.