ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Введение. При исследовании рассеяния энергии, связанной с внутренним трением в сварном шве, чрезвычайно важным является выбор методики измерения, так как от этого зависит надежность и достоверность получаемых данных. При этом необходимо исследовать изменение внутреннего трения в зависимости от наличия дефектов в сварном шве. Из неразрушающих методов для контроля соединений, полученных сваркой давлением, в настоящее время применяется только ультразвуковой контроль. Однако при этом не выявляются слабо окисленные непровары, которые удается обнаружить только при наличии сопровождающих их других дефектов. Соединения разноименных материалов ультразвуком не контролируются, поэтому разработка неразрушающих методов контроля таких соединений является весьма актуальной. Цель работы: создание процедуры тестирования качества сварного соединения в металлах и сплавах, которая будет быстрой и простой альтернативой известным методам неразрушающего контроля, за счет измерения рассеяния энергии в сварном шве образца методом статической петли гистерезиса. В работе исследованы образцы, полученные на машине сварки трением и на машине стыковой контактной сварки. Исследования осуществлялись на соединениях однородных сталей сталь 45 + сталь 45 и разнородных сталь 45 + сталь Р6М5. Метод исследования: неразрушающий контроль качества сварного соединения в металлах и сплавах за счет измерения рассеивания энергии в сварном шве образца методом статической петли гистерезиса. Результаты и обсуждение. Установлено, что с увеличением непровара в сварном шве рассеяние энергии возрастает при одинаковых значениях амплитуды крутящего момента в условиях статического нагружения. Жесткость качественно сваренных соединений остается постоянной, а жесткость соединений с непроваром уменьшается с увеличением амплитуды крутящего момента. Связь прочности с жесткостью и демпфирующей способностью, полученная методом статической петли гистерезиса, сохраняется для различных структурных состояний материала образцов.

1. Leenen R. The modelling and identification of an hysteretic system. The wire-rope as a nonlinear shock vibration isolator / Department of Mechanical Engineering Eindhoven University of Technology. – Technische Universiteit Eindhoven, 2012. – 45 p.

2. Головин И.С. Внутреннее трение и механическая спектроскопия металлических материалов. – М.: Изд. Дом МИСиС, 2012. – 247 с. – ISBN 978-5-87623-638-8.

3. Danilin A.N., Shalashilin V.I. A method to identify hysteresis by an example of an antigalloping device // International Applied Mechanics. – 2010. – Vol. 46. – P. 588–595. – DOI: 10.1007/s10778-010-0345-x.

4. Esteban J., Rogers C.A. Energy dissipation through joints // Computers & Structures. – 2000. – Vol. 75 (4). – P. 347–359. – DOI: 10.1016/S0045-7949(99)00096-6.

5. Динамика температурного поля и оценка технологических параметров при сварке трением с перемешиванием биметаллических пластин / Р.А. Рзаев, А.У. Джалмухамбетов, В.В. Смирнов, Ш.М. Атуев // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2016. – Т. 18, № 1 (2). – С. 274–278.

6. Quantitative evaluation of residual torque of a loose bolt based on wave energy dissipation and vibro-acoustic modulation / Z. Zhang, M. Liu, Z. Su, Y. Xiao // Journal of Sound and Vibration. – 2016. – P. 156–170. – DOI: 10.1016/j.jsv.2016.07.001.

7. Колубаев Е.А. Особенности формирования структуры сварного соединения, полученного сваркой трением с перемешиванием // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 6. – С. 887–894.

8. Стаценко В.Н., Негода Е.Н., Сухорада А.Е. Исследование тепловложения и температурных полей при сварке трением с перемешиванием // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета. – 2017. – № 3 (32). – С. 150–155. – DOI: 10.5281/zenodo.897023.

9. Никулина А.А. Структура и свойства разнородных соединений, полученных методами сварки и наплавки углеродистых и легированных сталей: автореф. дис. … д-ра техн. наук: 05.16.09. – Новосибирск, 2020. – 37 с.

10. Левихина А.В., Рубцов В.Е., Колубаев Е.А. Мониторинг образования несполошностей методом акустической эмиссии в процессе сварки трением с перемешиванием // Известия Алтайского государственного университета. – 2017. – № 4 (96). – С. 39–44. – DOI: 10.14258/izvasu(2017)4-06.

11. Околович Г.А. Металловедение инструментального производства. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2020. – 242 c. – ISBN 978-5-7568-1326-5.

12. Анализ дефектов, возникающих при сварке трением с перемешиванием / Е.В. Кривонос, И.К. Черных, Е.Н. Матузко, Е.В. Васильев // Омский научный вестник. – 2017. – № 2 (152). – С. 24–27.

13. Получение сварного соединения пластин из титановых сплавов методом сварки трением с перемешиванием / И.К. Черных, Е.В. Васильев, И.Л. Чекалин, Е.В. Кривонос, Д.С. Макашин // Динамика систем, механизмов и машин. – 2018. – Т. 6, № 1. – С. 198–207. – DOI: 10.25206/2310-9793-2018-6-1-198-207.

14. Способы повышения качества швов, полученных при помощи сварки трением с перемешиванием / И.Л. Чекалин, И.К. Черных, Е.В. Кривонос, Е.В. Васильев // Омский научный вестник. – 2017. – № 5 (155). – С. 43–46.

15. Tarasov S., Rubtsov V., Kolubaev A. Subsurface shear instability and nanostructuring of metals in sliding // Wear. – 2010. – Vol. 268, N 1–2. – P. 59–66. – DOI: 10.1016/j.wear.2009.06.027.

16. Wolf A., Lafarge R., Brosius A. A non-destructive testing method for joints by the measurement of the energy dissipation // Production Engineering: Research and Development. – 2019. – Vol. 13. – P. 99–106. – DOI: 10.1007/s11740-018-0860-x.

17. Кульков В.Г., Сыщиков А.А. Внутреннее трение на границах зерен, содержащих протяженные поры // Письма в Журнал технической физики. – 2019. – Т. 45, № 3. – С. 23–25. – DOI: 10.21883/PJTF.2019.03.47267.17580.

18. Курицын Д.И. Сварка трением перемешиванием: исследование влияния технологических факторов процесса на качество соединений, разработка средств оснащения: монография. – Saarbrücken, Deutschland: LAP Lambert Academic Publishing, 2013. – 162 c. – ISBN 978-3-659-39314-3.

19. Evaluation of fatigue strength based on dissipated energy for laser welds / Y. Ogawa, T. Horita, N. Iwatani, K. Kadoi, D. Shiozawa, T. Sakagami // Engineering Proceedings. – 2021. – Vol. 8. – P. 6–12. – DOI: 10.3390/engproc2021008006.

20. Energy dissipation mechanism of inerter systems / Z. Zhao, Q. Chen, R. Zhang, C. Pan, Y. Jiang // International Journal of Mechanical Sciences. – 2020. – Vol. 184. – P. 105845. – DOI: 10.1016/j.ijmecsci.2020.105845.