Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 2

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 20 No. 2 2018 101 MATERIAL SCIENCE Для цитирования: Исследование влияния энергетических параметров режимов дуговой сварки покрытыми электродами и уп- равляющих алгоритмов их изменения на характеристики ударной вязкости и трещиностойкости получаемых сварных соединений / Ю.Н. Сараев, С.В. Гладковский, С.В. Лепихин, И.С. Каманцев, А.Г. Лунев, М.В. Перовская // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2018. – Т. 20, № 2. – С. 100–115. – doi: 10.17212/1994-6309-2018-20.2-100-115. Введение В связи с возрастающими требованиями к эксплуатационным характеристикам сварных конструкций в машиностроении, строительной промышленности, судостроении, трубопровод- ном транспорте используются высокопрочные низколегированные стали [1]. При этом в про- цессе их сварки при монтаже металлоконструк- ций существует риск возникновения в зоне свар- ного соединения различных дефектов, природа появления которых разнообразна и труднопред- сказуема [2]. Анализ научно-технической лите- ратуры, посвященной вопросам прочности и на- дежности металлоконструкций ответственного назначения [3, 4], позволяет выделить несколь- ко перспективных направлений исследований, в ходе которых изучаются различные стадии формирования неразъемных соединений, в том числе стадий возможного поглощения расплав- ленным металлом водорода из атмосферы дуги [4–6], стадий плавления электрода, учитываю- щих температуру металла, наличие слоя шлака, характер переноса электродного металла в сва- рочную ванну и другие технологические особен- ности [7]. В работах [8–10] была проведена оценка вли- яния динамических свойств источников питания на разбрызгивание. При прочих равных услови- ях было установлено, что разбрызгивание сни- жается при использовании источников питания, реализующих высокочастотное преобразование энергии (имеющих более высокие динамиче- ские характеристики по сравнению с традицион- ными сварочными выпрямителями) [11]. Вместе с тем до сих пор остаются малоизученными во- просы, касающиеся физической природы фор- мирования структуры, фазового и химического состава сварных соединений. Эти процессы, по мнению многих исследователей [12–14], связа- ______ *Адрес для переписки Сараев Юрий Николаевич , д.т.н., профессор, главный научный сотрудник, Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, пр. Академический, 2/4, 634055, г. Томск, Россия Тел. : 8 (3822)492-942, e-mail: litsin@ispms.ru ны с теплосодержанием металла сварочной ван- ны и скоростью ее кристаллизации, зависящей, с одной стороны, от баланса энергий, идущих на плавление основного и присадочного материала, а с другой – от теплосодержания капель электро- дного металла [15]. В свою очередь, теплосодержание капель электродного металла зависит от энергетических показателей дуги как источника нагрева, а также от времени пребывания капли расплавленного металла, находящейся на торце расплавляемого электрода. Вместе с тем известно, что длитель- ность короткого замыкания связана с размерами переносимых капель [16]. Цель исследований : изыскание путей повы- шения эксплуатационных характеристик в кон- струкциях ответственного назначения за счет установления взаимосвязи влияния энергетиче- ских параметров режимов дуговой сварки по- крытыми электродами и управляющих алгорит- мов их изменения со структурой металла шва и зоной термического влияния, а также характери- стиками ударной вязкости и трещиностойкости получаемых сварных соединений. Методика экспериментального исследования Для проведения исследований осуществля- ли сварку пластин из листовой стали 09Г2С размером 150×300×12 мм с углом скоса кромок (25±2)°. Стык собирали с зазором 2,5…3,0 мм. Для исключения коробления пластин в процес- се сварки и после ее завершения использовали специальный кондуктор. Сварку производили в три прохода с использованием электродов диа- метром 3 мм – для сварки корневых швов (КШ) и 4 мм – для сварки заполняющих (ЗШ) и об- лицовочных швов (ОШ), химический состав которых приведен в табл. 1. Конструктивные