Obrabotka Metallov 2011 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (51) 2011 19 ТЕХНОЛОГИЯ следовательно, и минимальным напряжениям и де- формациям. Наиболее полно сформулированным требованиям отвечают импульсные технологические процессы сварки, которые в последнее время находят все большее применение в практике мирового про- мышленного производства [1]. Цель работы – изыскание путей повышения живу- честикрупногабаритныхметаллоконструкцийтехниче- ских систем применением высококонцентрированных импульсных энергетических воздействий методами сварки, как основных способов их изготовления. Применение импульсных технологических про- цессов для изготовления технических систем от- ветственного назначения имеет ряд специфических особенностей. Эти особенности заключаются в сле- дующем. Во-первых , реализация импульсных технологиче- ских процессов сварки связана с применением более совершенного сварочного оборудования, способного обеспечивать стабильность технологических параме- тров режима при действии различных возмущающих воздействий как внешних – колебания питающего се- тевого напряжения, изменения внешних температур- ных условий изготовления, дефектность или не надле- жащее качество применяемых сварочных материалов, так и внутренних, обусловленных характером тепло- и массопереноса, стабильностью технологического процесса и связанных с нею появляющихся дефектов, напряжениями и деформациями, приводящими к ухуд- шению эксплуатационных характеристик, и др. Во-вторых , применение нового поколения ма- териалов, используемых для изготовления техни- ческих систем как исходных свариваемых, так и присадочных (сварочных), требует корректировки алгоритмов импульсного управления энергетически- ми параметрами режима. В этом случае необходима большая трудоемкость подготовки технологического процесса, так как требуется подбор большего числа регулировочных параметров, не только усредненных по измеряемым величинам, но и по их мгновенным значениям, необходимых для настройки выбранного алгоритма управления. В-третьих , регулируемый тепломассоперенос и тепловложение в обрабатываемое изделие приво- дят к изменению представлений о его напряженно- деформируемом состоянии. Для этого случая по- ведение технических систем изучено недостаточно, поскольку это связано с необходимостью накопления экспериментальных результатов, их анализа и форми- рования научно обоснованного понимания кинетики протекающих термодеформационных циклов. Удо- влетворить перечисленным особенностям – трудная, но выполнимая научно-техническая задача. В рамках данной работы представляем некоторые эксперимен- тальные результаты, которые, по нашему мнению, по- зволяют по иному оценивать перспективы повышения живучести крупногабаритных металлоконструкций технических систем ответственного назначения. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ В ряде работ [2, 3, 4 и др.] были представлены к обсуждению результаты экспериментальных иссле- дований, которые показали новые возможности при- менения адаптивных импульсных технологических процессов при производстве сварных конструкций. Ниже остановимся только на результатах тех экспе- риментов, которые, по нашему мнению, могут быть основополагающими в раскрытии вышеназванной цели проводимых исследований. Для проведения технологических экспериментов были сварены об- разцы из наиболее широко применяемых марок ста- лей: 17Г1СУ и 12Х18Н10Т. Для сварки образцов были применены как общепринятые технологии сварки на постоянном токе (стандартная технология), так и адаптивные импульсные технологические процессы, основные технологические параметры которых при- ведены в табл. 1 и 2. Использовался метод адаптивной ипульсно-дуговой сварки [5], циклограмма которого приведена на рис.1, реализуемый с применением спе- циализированного оборудования, разработанного как в ИФПМ СО РАН, так и в сотрудничестве со специ- ализированными фирмами-изготовителями современ- ной техники инверторного типа. Образцы сварного соединения изготавливались встык, тип шва С17. Пластины размером 300×100× ×10 мм сваривались методом дуговой сварки штучны- ми плавящимися электродами (РД) в нижнем положе- нии сварного шва. В качестве электродных материалов применялись электроды ЦЛ-11 диаметром 2 и 3 мм, (для сварки стали 12Х18Н10Т) и электроды марок ОК, МТГ, УОНИ и Kessel, диаметрами 3 и 4 мм, по со- ставу близкие к составу свариваемой стали 17Г1СУ. Образцы для испытаний на усталостную прочность, коррозионную стойкость, ударную вязкость изготав- ливались в соответствии с требованиями стандартов для каждого вида испытаний. Все испытания проводи- лись в соответствии с традиционными методиками. Рис. 1 . Циклограмма адаптивной импульсно-дуговой сварки покрытыми электродами, где t гс – длительность «горячего старта»; t п – длительность паузы; t и – длитель- ность импульса; I гс – величина тока «горячего старта»; I и – ток импульса; I п – ток паузы