Диссертация (1024714), страница 30

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 30)

4.17 представлены зависимости геометрических характеристикформирования валика в узкой разделке кромок от расстояния между дугами.Рис. 4.17. Влияние расстояния L между дугами на размеры валиказаполняющего проходаВ качестве критериев формирования выбраны глубина переплавапредыдущего слоя Z, минимальная высота наплавки H и глубина впадины +hшва (выпуклости валика –h). При увеличении расстояния между дугамиглубина переплава и высота наплавки убывают. При этом, пока существуетобщая ванна, поверхность валика из выпуклой преобразуется в вогнутую.212Расстояние, при котором глубина переплава прекращает убывать, соответствуетмоменту возникновению временной кристаллизации металла между дугами.

Врассмотренном варианте сварки это расстояние составило около 20 мм.Прекращение роста впадины поверхности валика соответствует началуформирования независимых ванн, что при данном случае наблюдалось прирасстоянии между дугами около 30 мм. После разделения сварочной ванны надвевогнутость поверхности валиканачинает медленно убывать,чтообъясняется уменьшением температуры кромок от действия первой дуги дозоны формирования второй ванны расплава.4.4.6. Влияние параметров двухдуговой сварки на механическиесвойства металла шва и зоны термического влиянияПри производстве корпусов специальной техники широко применяютсявысокопрочные стали 20ХГСНМ и 25ХГ2С2НМА, термообработанные навысокую твердость. Такие конструкции сваривают многопроходной дуговойсваркой в защитных газах.

Существенное повышение производительноститруда может быть достигнуто применением сварки плавящимся электродом поузкому зазору, которая обеспечивает уменьшения объема наплавляемогометалла при сокращении числа проходов. Однако из-за быстрого охлажденияметалла в узком зазоре в высокопрочных сталях высока вероятностьобразования хрупких закалочных структур, имеющих высокую твёрдость инедостаточнуюударнуювязкость.Использоватьтермообработкудляулучшения механических свойств сварных швов при сварке корпусныхконструкций затруднительно ввиду их больших размеров.

Эксплуатационныесвойства сварных соединений корпусных конструкций в значительной мереопределяются механическими свойствами металла шва и зоны термическоговлияния (ЗТВ), которые существенно отличаются от основного металла,используемого при изготовлении корпусных конструкций.Стойкость шва и ЗТВ к образованию холодных и горячих трещин можно213повысить применением двухдуговой сварки, которая позволяет регулироватьтепловложение в более широких пределах, чем традиционная однодуговаясварка.

Однако до настоящего времени вопросы обеспечения требуемыхмеханических свойств соединений при двухдуговой сварке по узкому зазору нерешены в полном объеме применительно к изготовлению корпусныхконструкций из высокопрочных сталей. Связано это с тем, что отследитьизменение механических свойств стали под действием фазовых превращенийнепосредственно в процессе сварки крайне трудоемкая задача, так как нагревразделки кромок сварочным источником теплоты на локальном участке сложнозамерить при экспериментальных исследованиях.

Помимо этого, при сваркеплавлением обычно используют электродный металл, химический составкоторого отличается от свариваемой стали.Объектом анализа являлись процессы сварки заполняющих проходовлистов из стали 25ХГСА толщиной 40 мм, собранные с зазором 8…10 мм, вдвуокиси углерода электродной проволокой Св-08Г2С.Исходный химический состав свариваемой стали и использованных приисследованиях электродных проволок приведён в табл. 21.Таблица 21.Химический состав (мас. %) и углеродный эквивалент стали 25ХГСА иэлектродных проволок марок Св-08Г2С, Св-08 и Св-08ГСМТМаркаСSiMnNiCrCuМоTiPCe25ХГСА0,251,050.950.150.950.15000.01250.6750,020.150.150.150.150.150.0120.0450,080.721.550.10.1250.01250.01250.410.030.120.150.10.125 0.0120.0120.080,080.20.30.10.1250.01250.270,030.120.150.10.125 0.0120.0120.07Св-0,080.61.00.10.12508ГСМТ0,030.120.150.10.125 0.012Св-08Г2ССв-080.01250.012500000.30.080.01250.480.0120.0120.0120.09Металл низколегированных сталей является многофазной системой.214Фазовый состав металла шва и свойства отдельных фазовых компонентовзависят в основном от содержания легирующих элементов и от термическогоцикла сварки.

Легирующие элементы оказывают влияние на механическиесвойства сварного соединения по двум направлениям: с одной стороны, онилегируют твердый раствор и изменяют свойства фазовых составляющих, а сдругой - воздействуют на кинетику фазовых превращений и, следовательно, нафазовый состав металла.Результаты моделирования условий формирования сварочной ванны, рис.4.13…4.16, показали, что заполнение разделки удовлетворительно формируетсяпри скоростях сварки и мощностей дуг, указанных в табл. 22.Таблица 22.Параметры сварки заполняющих проходов стали 25ХГСАтолщиной 30 мм по узкому зазоруВариантСкоростьМощность, ВтРасстояние междусварки, мм/сДуга 1Дуга 2дугами, мм154500200052106500300053545002000204106500300025При моделировании формирования шва рассчитывали соотношение долиэлектродной проволоки в шве и химический состав металла шва SM/Sf, а такжедлительность t85 пребывания металла в диапазоне температур 850…500оС.

Длярасчёта структуры и механических свойств металла шва и ЗТВ использовалиметодику, описанную в главе 2.Результаты расчёта приведены на рис. 4.18 в виде распределения впоперечном сечении шва значений предельных температур Т, длительностиполиморфного превращения t85, доли мартенсита M% и бейнита Б%, твёрдостипо Викерсу Hv, предела прочности B и текучести T, относительногоудлинения  и сужения , ударной вязкости KCU.215Эти характеристики распределены по сечению неравномерно, что связанос различием химического состава металла шва и металла свариваемых кромок,а также разным временем пребывания металла в зоне полиморфныхпревращений.

Особенно данное различие заметно для металла шва и ЗТВ,поэтомудлянихбылиопределенысредниезначениямеханическиххарактеристик по результатам трех замеров.Рис. 4.18. Распределение в поперечном сечении шва предельных значенийтемпературы Т, длительности полиморфного превращения t85, долимартенсита M% и бейнита Б%, твёрдости по Викерсу Hv, пределапрочности B и текучести T, относительного удлинения  и сужения ,ударной вязкости KCUРезультатырасчетасодержанияструктурныхсоставляющихи216механических свойств металла шва и ЗТВ для четырех вариантов процессасварки по узкому зазору приведены в табл. 23.Таблица 23.Результаты анализа влияния скорости сварки и расстояния между дугамипри двухдуговой сварке стали 25ХГСА проволокой Св-08Г2С намеханические свойства шва и зоны термического влияния№вар.1234Hv,B,T,МПаМПаМПа16,2400123686710,328,30,5398,51,3485159015907,918,00,583,197,62,443413579409,125,30,25ЗТВ3,399,90,1488160010647,517,40,33Шов4,574,026,0370112080011,032,00,58ЗТВ4,999,10,9486159410607,817,90,53Шов3,096,63,442613209209,426,50,24ЗТВ3,399,90,1488160010647,517,40,32SM/Sf49/5258/4234/6658/42t85, сM%Шов4,683,7ЗТВ5,3ШовБ%, %  , %KCU,МДж/м2Полученные результаты показывают, что при сварке стали 25ХГСА безпредварительного подогрева кромок при скоростях сварки свыше 5 мм/с швы иЗТВ имеют преимущественно мартенситную структуру.

Структура металла вшве содержит немного бейнита, чем несколько отличается от ЗТВ. Подобноеотличие обусловлено разным химическим составом металла шва и ЗТВ, так какметалл шва преимущественно состоит из металла электродной проволоки(SM/Sf.= 34/56…58/42). Установлено, что скорость сварки существенно влияетна длительность полиморфного превращения (t85=4.5…5.3 c при 5 мм/с иt85=3…3.3 c при 10 мм/с). Различие механических свойств металла и шва оченьзаметно – в целом металл шва имеет заметно меньшие значения твёрдости,пределов прочности и текучести, но большие значения относительногоудлинения и ударной вязкости, чем в ЗТВ. Скорость сварки существенноизменяет механические характеристики - при малой скорости пределыпрочности металла снижаются, а пластичность и ударная вязкость повышаются.217Расчёт показал, что прочность шва существенно зависит от режима сварки имарки присадочной проволоки - в рассмотренных вариантах предел текучестиизменялся от 800 до 1065 МПа, а ударная вязкость - от 0,24 до 0,58 МДж/м2.Для изучения возможности улучшения механических свойств шва путемизменения химического состава электродной проволоки было выполненомоделирование процесса сварки с использованием проволок марок Св-08, Св08ГСМТ.Результаты расчета механических свойств металла шва и ЗТВ приведеныв табл.

24.Таблица 24.Результаты анализа влияния марки электродной проволоки на структуруи механические свойства металла шва при двухдуговой сварке соскоростью 5 мм/сSM/Sf=t85,=34/66с4.5Св-08ГСМТЗТВ25ХГСАБ%ПФ%%Св-08Г2ССв-08M%3.1ПолученныйHv,B,T,МПаМПаМПа, %  , %KCU,МДж/м27426,000,1370112080011,032,00,5839.754,42,73,130493167714,535,20,9967.531,90,40,1355108577912,132,40,7899.90,100488160010647,417,30,53результатнагляднодемонстрируетсильноевлияниехимического состава металла шва на его структуру и механические свойства.Уменьшениеколичествамарганцапривелокоченьсущественномууменьшению количества мартенсита в шве (особенно при сварке проволокойСв08).

Характеристики

Список файлов диссертации