Obrabotka Metallov 2013 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (60) 2013 20 ТЕХНОЛОГИЯ зону сварного соединения, управление процессами плавления и переноса каждой капли электродного металла, создание в зонах сварных соединений тех- нических систем мелкодисперсной структуры в ме- талле шва и зоне термического влияния позволяют существенно уменьшить степень остаточных дефор- маций сварных соединений, изготавливаемых из раз- личных марок сталей, а также повысить их эксплуа- тационную надежность [1, 2]. В ранее проведенных работах исследовались ме- ханические свойства сварных соединений труб, где были получены следующие результаты: • при переходе от стационарного режима к им- пульсному происходит возрастание относительного удлинения образцов в среднем на 20 % для стали марки Х67 производства ФРГ [3, 4]; • установлено повышение усталостной прочно- сти сварных соединений образцов из стали 17Г1СУ после импульсно-дуговой сварки [3, 4], а также уве- личение их ударной вязкости по сравнению со ста- ционарным методом на 8...27 % при испытаниях при температуре +20 ° С и на 15...24 % при –60 ° С [5]; • установлено уменьшение разброса в значениях микротвердости для теплоустойчивой стали марки 12Х1МФ [6]. Во всех рассмотренных работах обнаружено, что при использовании импульсной технологии сварки происходит уменьшение размеров зерен в зоне свар- ного соединения по сравнению со стационарным режимом. Размер зерен в металле шва и зоне терми- ческого влияния зависит от энергетических режимов сварки, которыми можно управлять, подбирая ча- стотные диапазоны импульсов тока и паузы [7–10]. Цель работы: исследовать качественное влияние технологии адаптивной импульсно-дуговой сварки на механические свойства и распределение остаточ- ных напряжений сварных соединений пластин из конструкционной стали марки 09Г2С. 1. Методика исследований и результаты испытаний Для приготовления образцов сварных соединений производилась сварка встык пластин в стационарном и импульсном режимах, с помощью созданного экс- Т а б л и ц а 1 Параметры стационарного режима сварки Слой I , А U , В V св , м/ч Уровень погонной энергии, кДж/м Корневой 90 25 4,9 1405 Облицовочный 150 25 6,99 1642 Т а б л и ц а 2 Параметры импульсного режима сварки Слой I и , А I п , А t и , с t п , с U , В V св , м/ч Уровень погонной энергии, кДж/м Корневой 90 40 0,3 0,3 20 4,29 1017 Облицовочный 180 50 0,3 0,3 24 6 1606 периментального исследовательского комплекса в со- ставе: инверторного источника питания импульсно- дуговой сварки ФЕБ-315 «МАГМА», в котором был реализован способ адаптивной импульсно-дуговой сварки; регистратора параметров сварки AWR-224 MД; персонального ЭВМ и сварочного кондуктора. Использовались пластины размерами 100×200×6 мм. Односторонняя сварка листовых проб производилась в два слоя – корневой и облицовочный – электродами марки LB-52U. При сварке корневого шва использо- вался электрод диаметром 3,2 мм и для облицовоч- ного – диаметром 4 мм. Параметры режима сварки при стационарном и импульсном режиме приведены в табл. 1 и 2. На рис. 1 и 2 показаны осциллограммы стационарного и импульсного режимов сварки. Для определения пределов прочности, текучести и относительного удлинения при нагружении рас- тяжением по ГОСТ 6996–66 из сварных соединений после каждого режима сварки были изготовлены по три плоских стандартных образца. Механические ис- пытания образцов проводили при температуре 20 ºС в соответствии с ГОСТ на машине «ZWICK/ROELL Z600». Для определения ударной вязкости сварных сое- динений были изготовлены образцы с V-образными надрезами в областях металла шва (МШ), зоны тер- мического влияния (ЗТВ) и основного металла (ОМ). Испытания проводили при температурах +20 ºС, –20 ºС, –40 ºС, –60 ºС, на инструментированном маятниковом копре «Amsler RKP450». Образцы на ударный изгиб изготовили поперек шва, а надрезы наносили в соответствии с ГОСТ 6996-66 по центру шва для МШ и по зоне сплавления для ЗТВ (рис. 3). Исследование остаточных сварочных напряже- ний (ОСН) проводилось рентгеновским методом, который позволяет определить ОСН с тонкого при- поверхностного слоя. Измерение остаточных на- пряжений проводилось с облицовочной и корневой стороны пластины в продольном и поперечном на- правлении на различном удалении от центра шва. Перед измерением ОСН производится подготовка поверхности образца, которая состоит из следующих этапов: – снятие усиления шва механическим способом;