Диссертация (1024714), страница 39

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

Текст из файла (страница 39)

Введение контроляцелесообразно, если нестабильность всех значимых параметров сваркиможет привести к недопустимому отклонению одного из показателейкачества формирования шва, т.е. при выполнении условия по вероятностисоответствия значений показателя качества допуску:pY  p0 ,(5.15)где p0 – доверительная (требуемая) вероятность соответствия значенийпоказателя качества допуску.Если указанное соотношение не выполняется, то нужно выявитьпараметры X сварки, значение которых нужно контролировать.

Для этогоопределяетсядопустимоерассеяниеSD,прикоторомвыполняетсясоотношение:Y Y Y Y Ф D1 0   Ф D 2 0   p0 . SD  SD Винженерныхрасчетах(5.16)обычнопринимаютдоверительную286вероятность p0=0,95. В рассматриваемом случае, на основании формул (5.13),(5.14), при сварке по узкому зазору глубина проплавления b имеетодностороннее ограничение - b>0, поэтому:b Ф 0   0,5  0,95 , соответственно SD=b0/1,65=0,27 мм SD (5.17)Задача определения допусков на различные параметры сваркинеоднозначна, так как дефекты возникают как взаимодействие множествафакторов, влияние которых на размеры шва различно. Для полученияоднозначного решения нужно ввести дополнительное условие, например,приняв, что все параметры, для которых определяется допуск, вызываютравные отклонения глубины проплавления.Для выявления параметров процесса, рассеяние которых необходимоограничить допусками, решается вариационная задача:m min S2Y0  var, S0  S S D(5.18)X 1Процедура решения вариационной задачи (5.18) иллюстрируетсядиаграммой, приведенной на рис.

5.14.Рис. 5.14. Диаграмма, отражающая решение задачи отбора параметровдля ограничения их по допускам287Решение этой задачи сводится к определению уровня допустимогорассеяния S 02 , при котором сумма слагаемых SY2  S02 (закрашено зелёнымцветом) не превышает значения SD2 . Ограничение S0 вводится для того, что бысумма высот столбцов диаграммы не превышала SD. В данном конкретномслучае соотношение (5.18) выполняется при S0=0,14 мм, т.е. отклонениелюбого из параметров не должно вызывать изменения глубины проплавленияболее чем на 0,14 мм. Это требование выполняется для нестабильностискоростей сварки и подачи электродной проволоки, для допуска на диаметрэлектродной проволоки и для возможных отклонений вылета электрода.Но возможная нестабильность выходного напряжения источникапитания, а особенно возможные погрешности сборки стыка и расположенияэлектрода в зауженной разделке этому требованию не удовлетворяют.Допуски DX на отклонения последних можно определить по отношениям (см.табл.

30), связывающим указанные параметры с глубиной проплавлениястенки разделки: DX< S0∆X/∆b. Соответственно, допустимая погрешностьрасположениятребуемаяэлектродапогрешностьимеютзначениесборкистыкаDE<0,16*0,5/0,32=0,25DB<0,16*0,6/0,29=0,33мм,мм,погрешность поддержания напряжения дуги DU<0,16*2/0,18=0,18 В.Полученныерезультатырасчетакачественносогласуютсясрезультатами экспериментального исследования влияния параметров режимамногопроходной сварки на формирование отдельных слоев в узком зазоре[195, 231].

Следует отметить, что установленные допуски на параметрысварки сильно зависят от номинального значения проплавления слоя металлапредыдущего прохода у стенки разделки. В случае, когда эта глубинапревышает среднеквадратичное отклонение проплавления, вызываемоенестабильностью параметров сварки, более чем вдвое, естественноеотклонение параметров сварки (см. табл.

29), не может вызвать появлениедефектов формирования швов, поэтому и исчезает необходимость контролязначений параметров и назначения допусков. Однако режим сварки сповышенным проплавлением вызывает чрезмерный переплав предыдущего288слоя и значительно увеличивает расход энергии.Таким образом, вероятность возникновения дефектов формированияшвов, в том числе межслойных несплавлений и непроваров у кромкиразделки, можно оценить по отношению разности номинального ипредельно-допустимогозначенийпроплавлениякегоотклонениювследствие нестабильности параметров сварки, используя функцию Лапласа.При этом [273], что бы избежать возникновения большинства дефектовформирования швов при дуговой сварке по узкому зазору необходимовыбратьтакиепараметрыпроцессасварки,прикоторыхглубинапроплавления слоя металла предыдущего прохода у стенки разделки неменеечемвдваразапревышаетсреднеквадратичноеотклонениепроплавления, вызываемое нестабильностью параметров сварки.5.4.Влияние отклонений химического состава высокопрочной стали иэлектродной проволоки на механические свойства сварных соединенийСущественным резервом повышения производительности труда присварке корпусных конструкций специальной техники является реализацияпроцессов многопроходной однодуговой и двухдуговой сварки плавящимсяэлектродомпоузкому зазору (щелевымразделкам).Однакоприиспользовании подобных разделок при сварке высокопрочных сталей,используемых для изготовления сварных корпусов специальной техники,высока вероятность возникновения холодных трещин и ухудшениямеханических свойств сварных соединений, так как высокопрочные сталиотличаются высокой склонностью к образованию закалочных структур вметалле шва и в зоне термического влияния (ЗТВ).

Технологическимиприемами оказалось невозможным обеспечить одновременное исключениезакалочных структур в сварном шве и ЗТВ. Помимо этого, измерения289механических свойств металла шва и ЗТВ дают различающиеся результатыдаже на одинаковых режимах сварки. Возможной причиной стользначительного разброса механических свойств металла сварных швовможет являться существенная неоднородность химического состававысокопрочной стали и электродной проволоки, повышенное, либопониженное в них содержание вредных примесей [274, 275].

Поэтомуоценка их влияния на разброс прочностных характеристик сварных швоввыполненных по узкому зазору весьма актуальна.В настоящее время для изготовления сварных корпусов специальнойтехники используют высокопрочную сталь типа 20ХГСНМ, 25ХГ2С2НМА.При производстве корпусных конструкций специальной техники частоиспользуют проволоку Св-08Г2С, достоинствами которой являются высокаятехнологичность, проявляющиеся в низкой склонности к образованиюзакалочных структур, и высокая распространённость проволоки.Химический состав основного и электродного металлов, используемыхпри изготовлении корпусных конструкций [9, 12] приведен в табл. 33.Таблица 33.Химический состав сталей, используемых в специальной техникеСодержание элементов*, % масс.МаркасталиОсновнойметалл20ХГСНМОсновнойметалл25ХГ2С2НМАЭлектродныйметаллСв-08Г2С**CMnSi0,20-0,25 0,35-0,60 1,25-1,500,230,511,38SPCrNiMo≤0,3≤0,031,0-1,50,4-0,80,1-0,30,160,0151,280,630,19≤0,0350,2-0,70,4-0,90,1-0,30,0160,60,60,200-0,030-0,20-0,250,0150,10,1250,22-0,28 1,10-1,50 1,25-1,50 ≤0,0350,251,371,410,020,05-0,11 1,80-2,10 0,70-0,95 0-0,0250,081,950,820,0125* В числителе допустимое содержание элемента, в знаменателе фактическое значение** Согласно ГОСТ 2246-70 «Проволока стальная сварочная.

Технические условия»0290Как видно из приведенных данных химический состав сталей можетсущественно отклонятся от среднего значения.Служебные свойства сталей оценивают по следующим основнымпараметрам механических свойств: временному сопротивлению (пределупрочности) - σв; пределу текучести - σт; относительному удлинению – δ;поперечное сужение - φ; ударной вязкости – KСU; твердость по Виккерсу Hv.

Параметр твердости Hv не относится к основным параметрам, однако онявляется основным корреляционным параметром определения склонности кобразованию закалочных структур в сварных соединениях.В процессе нагрева и охлаждения основного металла при сварке, вметалле шва и ЗТВ происходит целый ряд фазовых и структурныхпревращений. Так, при сварке большинства высокопрочных сталей внаплавленном металле и в ЗТВ основного металла высока вероятностьобразования мартенсита, так как отвод тепла от металла шва в основнойметалл происходит значительно быстрее, чем его рассеивание [276].Известныметодикирасчёта[138,139,140]структурынизколегированных сталей и механических свойства сварного соединения поих химическому составу и длительности пребывания в диапазоне температурполиморфного превращения при отводе тепла в основной металл. Этирасчеты используют уравнения регрессионной модели, которые учитываютвремя нахождения металла в температурном интервале мартенситногораспада от 850 до 500 °С (этот интервал традиционно обозначается как t85) ипозволяют оценить влияние отдельных элементов, входящих в сварной шов,на его механические свойства: твёрдость, предел прочности, пределтекучести, относительное удлинение, ударную вязкость.

Данные методикипозволяют также оценить влияние случайных отклонений химическогосостава стали на ее механические свойства сварном шве и ЗТВ [140, 167,168].Химический состав сварного шва определяется соотношением массэлектродной проволоки и основного металла в шве, что рассчитывается поплощадям поперечного сечения разделки кромок S0 и шва Sw291MW M M S w  S0   M f S0Sw(5.19);где MM, Mf – содержание химического элемента в свариваемой стали ив электродной проволоке.В соответствии с данными работы [277] учитывали, что с учетомзначений коэффициентов усвоения легирующих элементов из основногометалла и электродной проволоки сварочной ванной, их процентноесодержание в шве уменьшается до 82…78 %. от номинального значения.При сварке по узкому зазору металл шва до 85…95% состоит из металлаэлектродной проволоки, поэтому именно ее химический состав определяетсвойства шва. Эти обстоятельства принимали во внимание при оценкевлияния содержания легирующих элементов на разброс прочностныххарактеристик сварных соединений.

После сварки механические свойствасварного соединения могут существенно отличаться от свойств основногометалла. Добиться равнопрочности механических свойств сварного шва иосновного металла можно как управлением скорости и охлаждения присварке, так и рациональным подбором легирующих элементов, вводимых всварочную ванну при плавлении электродной проволоки [278].Известно [279], что скорость охлаждения металла в значительноймере зависит от способа и режима сварки Длительность t85 пребыванияметаллавдиапазонетемпературполиморфногопревращенияувеличивается при уменьшении скорости сварки, при сварке двумя дугами,при предварительном подогреве кромок. Выбор технологии во многомопределяется структурой и механическими свойствами металла, т.е.

Характеристики

Список файлов диссертации