Диссертация (1143872), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Однако на результатах испытанийэто не сказалось из-за весьма малых размеров участка перегрева при воздействиилазерного пучка (рис. 5.5 и таблицы 5.3 и 5.4).Вопрос ремонтопригодности сталей при применении лучевых источников нагреватребует дополнительного изучения.Выводы по главе 5:1. Исследование структуры в ЗТВ после воздействия лучевых источников теплотыпоказало, что:ширина ЗТВ по абсолютной величине не превышает 2,5 мм и линейноуменьшается при снижении погонной энергии, что характерно и для измененияразмеров каждого из участков, в частности, участка перегрева;на участке перегрева в ЗТВ стали 10ХН3МД формируется мартенсито-бейнитная структура с преобладанием доли мартенсита. Причем снижение вводимойэнергииспособствуетувеличениюдолимартенсита.Научасткечастичнойперекристаллизации преобладает бейнит с незначительной долей мартенсита, а научастке отпуска происходит образование карбидов и их сфероидизация;2.
При повышении скорости охлаждения (ужесточением термического цикла,связанногоспереходомотнагреваэлектроннымлучомкнагревуболееконцентрированным источником энергии - лазерным пучком или со снижениемпогонной энергии при увеличении скорости перемещения луча) на участках крупногозерна ЗТВ на стали 10ХН3МД наблюдается рост микротвердости. Среднее значениемикротвердости в ЗТВ при нагревах лазером около 325 HV (на 40 единиц выше, чем привоздействии электронного луча). Уменьшение погонной энергии в 2 раза привело кповышению микротвердости на крупнозернистом участке примерно на 50 единиц с 370(это максимальная твердость при воздействии электронного луча ) до 420 HV.3. Результаты испытаний на статическое растяжение образцов, вырезанных впоперечном направлении относительно движения луча на всех исследовавшихся сталях92показали, что значения временного сопротивления металла в ЗТВ не ниже, чем уосновного металла.4.
При испытаниях на ударный изгиб образцов Шарпи из металла ЗТВ послеоднократных и двукратных нагревов с расположением надреза на участке крупногозерна происходило вязкое разрушение образцов со значениями работы ударасущественно превышающими нормативные требования.5.
Для оценки ремонтопригодности машиностроительных деталей необходимыдальнейшие исследования сталей в части их ремонтоспособности.93ГЛАВА 6. РЕМОНТОСПОСОБНОСТЬ ИССЛЕДУЕМЫХ СТАЛЕЙ.АПРОБАЦИЯ И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ6.1. Разработка технологической инструкции на ремонт деталей изнизколегированных сталей6.1.1. Разработка методики исследования ремонтоспособности сталейУчитывая вышеприведенные результаты исследований, перед разработкойтехнологическойинструкциибыливыполненыспециальныеисследованийпоремонтоспособности рассматриваемых в диссертации сталей.Методически все эксперименты строились по одному принципу: все пробы изисследуемых сталей имели одинаковые размеры – пластины 1200х500х20мм.Поверхность проб для исследования влияния теплового воздействия электронного луча,луча лазера и электрической дуги зачищались до металлического блеска.Затем вдоль продольной оси пробы механически строгалась канавка (разделка) на2/3 толщины пробы с углом раскрытия 60о и вся поверхность пробы, включая разделку,обезжиривалась этиловым спиртом.Далее на 2-х дуговом автомате на максимальной погонной энергии (5 кДж/мм)осуществляли подготовительный нагрев проплавлением металла электрической дугойплавящимся электродом под флюсом (2 дуги в одну ванну, заполняя разделку).После остывания выпуклость наплавленного валика механически удаляласьзаподлицо с основным металлом (как чисто).
Для выявления линии сплавления(изотермы плавления) поверхность травили в 15% водном растворе персульфатааммония. Дальше эксперимент строился следующим образом.Дляисследованиявоздействияэлектронноголучаилучалазерапоподготовленной поверхности движение луча осуществляли вдоль продольной оси пробыбез подачи дополнительного присадочного металла в зону плавления (1-й нагрев,имитирующий первый ремонт) таким образом, чтобы линия сплавления от воздействиялуча совпадала с выявленной в результате травления линией сплавления предыдущегопрохода, что обеспечивало наложение на зону термического влияния подготовительногопрохода (электрической дугой) зоны термического влияния, возникающей привоздействии луча по всей длине движения теплового источника.94Последующие проходы, имитирующие многократные ремонтные нагревы,выполнялись в соответствии со схемой рис 6.1.
Причем в процессе многократныхнагревов контролировали межпроходную температуру, которая не должна превышать150 оС.Учитывая наличие присадочного материала при исследования многократноготеплового воздействия на материал электрической дуги, на пробах вдоль осивыполнялась канавка глубиной 2/3 от ее толщины с углом раскрытия 60о(воспроизводилась предыдущая разделка). Далее всю процедуру повторяли всоответствии со схемой рис. 6.1:- на 1-й пробе на 2-х дуговом автомате (погонная энергия 5 кДж/мм);- на 2- ой пробе использовали одну дугу и контролировали погонную энергию науровне - 3 кДж/мм;- на 3-й пробе использовали проволоку меньшего диаметра (3мм) и погоннуюэнергию поддерживали на уровне 1,5 кДж/мм.10 нагревов______________________________________________________________________5________________________________________________________3_________________________________________2______________________________________________________1___________________________________________________________________Рис.6.1.
Схема выполнения и количество повторных проходов источника теплотына пробе, имитирующих многократные ремонтные нагревыНа двух последних пробах вспомогательную канавку прострагивали сосмещением к линии сплавления таким образом, чтобы формируемая ЗТВ попадала взону теплового влияния от подготовительного прохода.Для исключения теплового влияния от последующих проходов на предыдущие(готовые к исследованию участки проб) последние отрезались гидроабразивным95способом и передавались на изготовление образцов Шарпи. Эта операция повторяласьпосле 2-х, 3-х, 5-ти и 10-ти проходов в соответствии со схемой рис.6.1.Такая относительно трудоемкая работа была оправдана тем, что в результатеудалось установить ремонтопригодность исследуемых сталей на основании выявлениястепени снижения их вязкости в зоне перегрева в зависимости от количества повторныхнагревов.6.1.2. Анализ результатов эксперимента.
Формирование базы данных длятехнологической инструкции на ремонт машиностроительных деталейУчитывая, что в литературе отмечаются высокие свойства ЗТВ при электроннолучевых и лазерных технологиях, применяемых в процессе изготовлении деталей иконструкцийизнизколегированныхсталей,полученныевпредставленныхисследованиях результаты соответствовали сложившемуся мнению в среде техническойи научной общественности. Полученные результаты показали, что независимо отколичества нагревов все данные по работе удара отвечают нормативным требованиям наматериалы. Имеющиеся единичные сниженные значения укладываются в допустимуюнорму (снижение работы удара на одном из образцов серии из 3-х образцов не более чемна 30% от нормы, если средний результат в серии укладывается в норму.
Правила РМРС[17]). Таким образом, следует признать высокую ремонтоспособность исследуемыхсталей при реализации лучевых технологий ремонта машиностроительных деталей.Объяснить полученный результат можно следующим образом. При воздействиивысококонцентрированного источника (электронного луча, лазерного луча) в связи свысокими скоростями нагрева и охлаждения на низколегированных сталях формируетсянебольших размеров ЗТВ участок перегрева которой имеет небольшую толщину (долимм) - см.
зависимость(5.2) и рис.5.5. Размеры зерен на участке перегрева такжесущественно меньше, чем при нагревах электрической дугой. Небольшие размерыобласти теплового воздействия позволяют существенно снизить при лучевых технологияхвлияние некондиционной структуры, охрупчивающей металл в ЗТВ. Из-за небольшихразмеров при повторных нагревах вероятность наложения участков перегрева друг надруга весьма мала, что в конечном счете сказывается на результатах: локальногоснижения вязкости, которое можно было бы зафиксировать при испытаниях образцовШарпи, не наблюдается, хотя имеет место тенденция к снижению при многократныхнагревах, но такое снижение невелико (около 10%).96Примногократныхремонтах,сопровождаемыхповторныминагревамиэлектрической дугой материала в зоне ремонта, из-за значительной толщины участкакрупного зерна наложение друг на друга участков перегрева практически неизбежно.Что и подтверждено результатами испытаний (см. рисунки 6.2, 6.3, 6.4, на которыхпоказаны нижние огибающие (минимальных значений) работы удара от количестваповторных нагревов).Рис.6.2.
Минимальные значения работы удара металла участка крупного зерна ЗТВ взависимости от количества повторных нагревов и погонной энергииРис 6.3. Минимальные значения работы удара металла участка крупного зерна ЗТВ взависимости от количества повторных нагревов и погонной энергии97Рис.6.4. Минимальные значения работы удара металла участка крупного зерна ЗТВ взависимости от количества повторных нагревов и погонной энергииТаким образом, полученные данные показывают, что исследованные стали, кроместали 10ХСНД, имеют соответствующие ограничения в части ремонтоспособности приприменении технологий ремонта, основанных на нагревах электрической дугой.Наиболее явно это выражено на высокопрочных сталях, в первую очередь, на стали07Г2НДМФБТ с пределом текучести ≥ 630 МПа.Полученные данные испытаний позволили провести градацию исследованныхматериалов по их ремонтоспособности, т.е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
