Введение к работе
Актуальность проблемы. мартенеигныэ стали, обладая высокими служебными свойствами, являются важнейшим материалов в специальном машиностроении. Однако, по мере повшения прочности сталей закономерно стекается свариваемость, что вызывает усложнение технологии их сварки и понижает производительность сварочного производства.
Наиболее резко эта проблема проявляется при сварке тяжелых керпуенга конструкций из мартенситных сталей, оЗлаїакяих повышенной склонностью как к холодным (при сварке феррито-перлитном ывом), так и к горячим С при сварке аустениткым швом) третинам. Пегяпективнкм является использование аусгенитно-фер-реткыл сварочных материалов,. обеспечивающих повьшэниуто стойкость против горячих трепин в пве и холодных в СІЕЗ одновременно, а также применение способа сварка по палевой раздел;», где число прохолов снижается в 2-3 раза по сравнению-с Х-обравкрй разделкой и, соответственно, увеличивается произ ведете лыюса,. В этих условиях необходимо системное реда'ние проблем» пс свариваемости, производительности л стоимости свацечких рабст. Традиционное экспериментальное- решение Этой вадачи с помощью проб при сварке толстостенных, конструкций из термоупрочиенных сталей является весьма трудоемким, в связи с больпими затратами на ивготовление образцов, их сварку, разрезку и анализ.
Необходима разработка-, экспресс-оценок сопротивляемости горячим .трешнам на базе расчетных или экспериментально-расчетных методов. Однако, на современном этапе расчетные методы оценки слабо развиты и имеют,' как правило, вид статистических моделей, безотносительно к технологии сЕарки. Это не позволяет их использовать применительно к сварке тяжелых корпусних конструкций, когда требуется сопоставление реального темпа дейсц-'маглта сварного соединения с критическим,- зависящих как от/металлургических, так и технологических факторов. Таким образом, необходимо создание экспериментально-расчэтнего метола оценки технологической прочности, , учнтываквдэго одновременное влияние химического состава металла иза я рея:ма сварка.
Цель.рабатьь. Обеспечение условий свариваемости мартексит-ных сталей путем оптимизации технологии сварки на основе pas-работки экспериментально-расчетного метола оценки технологической прочности.
Методы исследования. Сопротивляемость образованию горячих трещин определялась по количественной методико МВТУ и статистическим моделям. Епияние режима оварки на параметры сварочной ванны исследовалась с применением метода "выдувания" жидкого металла из-под дуги. Ураьнение поверхности фронта кристаллизации и направление роста кристаллитов при объемной схеме кристаллизации рассчитывались из условия ортогональности осей кристаллитов к поверхности фронта кристаллизации с использованием метода Розенброкз на ЗВЫ СМ-4 и ЯЭШ типа IBM/PC. Содержание остаточного феррита определялось с помощью прибора Forster. Распределение легирующих элементов изучалось на сканирующем электронном микроскопе РЭМ-100У. Коэффициенты регрессионного уравнения получены с применением пакета статистической обработки данных "STAT6RAPH".
Научная новизна. В результате проведенных исследований разработана методика экспериментально-расчетного определения показателя технологической прочности, предусматривающая комплексную оценку влияния химического состава и режима сварки, на основи которой:
1. Установлено, что для аустеиитно-ферритных швов сниже
ние показателя технологической прочности при возрастании тока
и скорости сварки пропорционально увеличению угла срастания
кристаллитов в сзарном шве в условиях направленной объемной
схемы кристаллизации, и определен коэффициент кореляции межу
показателем технологическая прочности и углом срастания крис-
-*? таплитов равный 5,11*10 и/к*рад.
2, Разработана регрессионная модель, учитывающая влияние
химсостава металла шва на сопротивляемость горячим третинам
при фиксированном режиме сварки для хромоникелевых сталей аус-
тенитно-фэрритного класса, которая имеет вид линейной зависи
мости показателя технологической прочности от хром-никель эк
вивалента (E(CiVNt), ферриткого числа (FN) и содержания вред
ных примесей серы и фосфора (P+S).
Практическая ценность работы заключается в разработке комплекса средств для экспериментально-расчетной оценки технологической прочности, включая создание компьютерных программ и экспериментально-исследовательского оборудования с компыотер-кьш управлением, а такке рекомендаций по совершенствованию технологии сварки по щелевой разделке, позволивших увеличить
производительность в 1,6-1,7 раза при обеспечении необходимого уровня технологической прочности.
Апробация работы. Результаты проведенных исследований докладывались на' научно-технической конференции cesdwikob г. .Жгнинграда в-ДШГП в 1930 г., на конференции сваряиков СІІГ, проводимой МГТУ им. Н. 3. Баумана в 1093 г. и на научном семинаре кафедры "Машины и автоматизация сварочных процессов" МГТУ им. R Э. Шумана в 1992 г.
Структура л объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, сбиих выводов по работе и приложения. Выполнена на 208 машинописных листах, содержит 53 рисунка, 12 таблиц и І07 наименований использованных литературных источников.