Obrabotka Metallov 2011 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (53) 2011 56 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Материалы и методы исследования С использованием конечно-элементного программного комплекса SYSWELD было про- ведено моделирование структурно-фазовых превращений и напряженно-деформированного состояния материала при действии теплового поля в условиях контактной сварки. Для уточ- нения величины и характера распределения остаточных деформаций и напряжений при дей- ствии осевой технологической нагрузки было произведеноконвертированиепредварительных результатов расчета из комплекса SYSWELD в среду ANSYS. Расчет был проведен для свар- ного шва между высокоуглеродистой и хромо- никелевой сталями. По имеющимся данным химического состава сталей (табл. 2), исполь- зуемых для производства сварных крестовин, и С-образных кривых сталей 12Х18Н10Т и Э76 были выбраны материалы для моделирования. При моделировании учитывались параметры режимов сварки стыков (табл. 1). Для проведе- ния структурных исследований использовали световой микроскоп производства Carl Zeiss Axio Observer Alm. Результаты и обсуждение На основе созданной трехмерной модели сварной крестовины в программном комплексе ANSYS была сформирована конечно-элементная модель сварного соединения (рис. 1). Проведен- ные ранее исследования [6, 7] показали, что зна- чительные изменения структурных составляю- щих наблюдаются в пределах 350…500 мкм от границы сварного шва. Поэтому для обработки данных было выбрано центральное сечение, перпендикулярное сварному шву, как показано на рис. 2. Т а б л и ц а 2 Сталь Химический состав, % С Mn Si Cr Ni Ti P S М76 0,72 0,78 0,14 – – – 0,020 0,012 12Х18Н10Т 0,11 0,58 0,53 14,1 8,7 0,38 0,021 0,012 Рис. 2 . Схема сечения для обработки данных Рис. 1. Конечно-элементная модель сварной крестовины Первоначально для сварного соединения были рассчитаны температурные поля (рис. 3), представляющие собой распределение темпера- тур в изделии в определенный момент времени. Весь процесс распространения теплоты в изде- лии разделяется на три стадии: 1 – теплонасыщение (рост температуры от источника нагрева);