Визначено ефективний термодинамічний цикл зварювання тертям різнорідних матеріалів, які вступають у хімічну взаємодію під час нагріву. Розроблено технологію зварювання тертям алюмінію та його сплавів зі сталлю та міддю. Експериментально встановлено, що під час зварювання алюмінію зі сталлю та міддю внаслідок зміщення поверхні тертя в алюмінієву заготовку утворюються дві межі поділу та ускладнюється витиснення з зони зварювання інтерметалідного прошарку. Показано, що деформаційний вплив значно інтенсифікує дифузійні процеси в зоні контакту, тому умови мінімізації інтерметалідного прошарку визначаються часом стадії нагріву, величиною та швидкістю деформації під час проковки. Встановлено, що у даному процесі, який здійснюється на стадії гальмування обертання, забезпечується інтенсифікація деформації зсуву на поверхні початкового контакту. Доведено, що за рахунок оптимізації динаміки гальмування створюється можливість формування якісних з'єднань без суцільного інтерметалідного прошарку. Визначено ефективний термодинамічний цикл зварювання тертям біметалевих з'єднань. Розроблено спосіб зварювання тертям з регульованою динамікою гальмування, на базі якого розроблено ефективні технології зварювання тертям алюмінію та його сплавів зі сталлю та міддю.

Рассмотрены особенности сварки трением сталей различных классов, цветных металлов и их сплавов в разнородном сочетании, а также металлов с некоторыми керамическими материалами. На основе экспериментальных данных проанализированы факты, влияющие на формирование соединений, выполненных различными способами сварки трением - конвенционным, инерционным и комбинированным. Продемонстрированы некоторые технологические приемы, обеспечивающие оптимизацию термодеформационных условий образования соединений. Рассмотрены особенности получения соединений трудносвариваемых металлов и сплавов с использованием промежуточных прослоек.

Рассмотрены особенности сварки меди с алюминием при различных разновидностях сварки трением - конвенционной и инерционной. По экспериментальным данным выполнен анализ факторов, влияющих на формирование соединений. Рассмотрены условия, определяющие образование и рост интерметаллидной прослойки в зоне соединения. Разработаны принципы управления процессом сварки, обеспечивающие получение качественных соединений.

Проанализированы современные тенденции развития оборудования для сварки трением, а также особенности конструирования машин для различных ее модификаций - конвенционной, инерционной и комбинированной. Описаны работы, проводимые в ИЭС им. Е. О. Патона с целью создания оборудования для сварки трением. Представлено краткое описание особенностей конструкции установки СТ-120, которая может стать базовой моделью нового поколения машин.

Разработана технология сварки трением с регулируемым торможением, обеспечивающая получение соединений без интерметаллидного слоя с высокими показателями прочности и пластичности. Использование новой технологии позволяет расширить технологические возможности стандартного оборудования для сварки трением.

Изучены особенности контактного взаимодействия при сварке трением меди и стали 12Х18Н10Т с алюминием (сплав АД1). Установлены закономерности смещения поверхности трения во времени и зависимость величины смещения от технологических параметров. Исследованы влияние начальной и заключительной стадий процесса сварки на процессы массопереноса в стыке и кинетика ранних этапов формирования интерметаллидной прослойки при сварке меди с алюминием. Разработан новый способ сварки трением с регулируемым торможением вращения.

Показано, что при контроле толстостенных труб (ТСТ) большого диаметра эффективным методом ультразвукового контроля является эхо-зеркальный метод с преобразователями, включенными по схеме тандем. При контроле ТСТ малого диаметра целесообразно использовать раздельно-совмещенные преобразователи хордового типа. Показано, что эхо-сигналы от дефектов и помех в виде выступов отличаются между собой временем прихода, что позволяет надежно идентифицировать дефекты и помехи от возможных выступов, образовавшихся от смещения свариваемых кромок или от оставшегося после удаления грата усиления.

Изучено распределение примесей внедрения (кислорода и водорода) в соединениях стали 10Г2ФБ, полученных сваркой трением. Применены методика и аппаратура для локального масс-спектрального анализа с использованием лазерного зонда. Экспериментально установлен харктер распределения примесей внедрения в зоне соединения при различных видах сварки трением - конвенционной и инерционной.

Проведена оценка термодеформационных условий формирования соединений жаропрочного никелевого сплава ЭИ698ВД при сварке трением. Установлена возможность достижения температуры плавления жаропрочного сплава в зоне контакта на стадии нагрева и определено поведение расплава на всех стадиях процесса. Предложены пути оптимизации технологии сварки трением жаропрочных никелевых сплавов и способы минимизации ширины зоны фазовых превращений в сварных соединениях.

Представлены экспериментальные данные по оценке структуры жаропрочной стали AISI310, полученной технологией литья порошков под давлением, и результаты исследований особенностей формирования разнородных соединений стали AISI310 с конструкционной сталью 40Х при различных термодеформационных циклах сварки трением, применительно к изготовлению биметаллических валов ротора турбокомпрессора автомобильных двигателей.

Індекс рубрикатора НБУВ: К235.160.75

Рубрики:

Вплив зварювання на структуру і властивості титану та його сплавів

Шифр НБУВ: Ж26970 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Рассмотрены возможности и перспективы применения линейной сварки трением (ЛСТ) для соединения различных металлических материалов: сталей, титановых сплавов, жаропрочных никелевых сплавов, композиционных материалов. Приведены параметры режима ЛСТ для различных сочетаний материалов и их механические свойства. Структура соединений при ЛСТ аналогична таковой для других разновидностей сварки трением. Ширина характерных участков соединения (зоны динамической рекристаллизации, термомеханического и термического воздействия) зависит от параметров режима - времени сварки, осевого усилия, амплитуды и частоты колебаний. Проанализированы современные тенденции в моделировании тепловыделения и деформации при ЛСТ. Актуальной проблемой остается снижение стоимости и повышение надежности оборудования для реализации этого процесса. В настоящее время область промышленного применения данного способа ограничивается предприятиями аэрокосмической промышленности, где соединяют компоненты газотурбинных двигателей из титановых сплавов, а в перспективе возможно использование жаропрочных никелевых сплавов и композиционных материалов.

Індекс рубрикатора НБУВ: К641.523-18

Рубрики:

Стикове зварювання металів

Шифр НБУВ: Ж26970 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Отмечено, что контактная сварка сопротивлением находит новые области применения. Цель работы - разработка технологии контактной стыковой сварки (КСС ) сопротивлением тавровых соединений штоков и проушин гидроцилиндров из разнородных сталей 45 и 17ГС в диапазоне диаметров от 16 до 60 мм. Задачи исследований - выбор оптимальной технологической схемы процесса КСС сопротивлением деталей большого сечения, отработка технологических приемов, обеспечивающих локализацию процессов нагрева и деформации металла в зоне контакта. Исследован процесс КСС сопротивлением и структуру соединений разнородных сталей 45 и 17ГС , выполненных с предварительной подготовкой свариваемых кромок и с использованием композиционных вставок. Установлено, что при КСС сопротивлением тавровых соединений сталей 45 и 17ГС с оптимальной подготовкой свариваемых кромок и программируемым изменением сварочного усилия на стадии нагрева удается локализовать тепловыделение в зоне сварки, избежать образования дефектов и обеспечить высокие механические характеристики сварных соединений. При механических испытаниях сварных штоков на загиб разрушение происходит по основному металлу штока. Разработана технология КСС сопротивлением тавровых соединений разнородных сталей с использованием композиционных вставок. Технология КСС сопротивлением штоков гидроцилиндров диаметром 16 - 60 мм реализована на специализированной сварочной машине К1040, спроектированной и изготовленной в Институте электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины.

Основываясь на анализе существующих методов определения склонности к деформационному старению стальных изделий, обоснована целесообразность применения для холоднодеформированных изделий структурного способа для снижения склонности к старению, который также обеспечит повышение комплекса механических характеристик без дополнительного легирования.

Індекс рубрикатора НБУВ: К641.523

Рубрики:

Стикове зварювання металів

Шифр НБУВ: Ж26970 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Контактне стикове зварювання оплавленням (КСЗО) рейок в реальному часі контролюється за допусками на основні параметри процесу згідно з даними, закладеними в технічні умови (ТУ). Використовуваний алгоритм операційного контролю дозволяє своєчасно виявляти неякісні з'єднання і неприпустимі тенденції в процесі. Проблематика. Для контролю відповідності ТУ зварювання рейок з нових високоміцних сталей, додатково до діючої методики, необхідно враховувати ширину зони термічного впливу (ЗТВ) при їхньому нагріванні. Наявні чисельні методи розрахунку ЗТВ в реальному часі не можуть бути реалізовані через недостатні обчислювальні можливості сучасних систем управління. Мета роботи - розробити відповідний технічним умовам алгоритм контролю в реальному часі КСЗО з прогнозуванням ширини ЗТВ. Матеріали й методи. Чисельний метод розрахунку теплових полів при стиковому зварюванні; регресійний аналіз для прогнозування ЗТВ. Розрахунок ширини ЗТВ виконано за даними параметрів процесу на етапі оплавлення і за величиною осадки. Результати. Розроблено алгоритм контролю КСЗО в реальному часі для сучасних високоміцних сталей з прогнозування ширини ЗТВ, в основу якого покладено математичне моделювання процесу формування з'єднань при контактному зварюванні. Алгоритм контролю відповідності КСЗО ТУ подано у вигляді "нечіткого" класифікатора Сугено, вхідними величинами якого є розрахункова ширина ЗТВ, параметри процесу при підвищенні швидкості укорочення рейок перед осадкою та під час неї. Висновки: для розрахунку ширини ЗТВ в реальному часі з необхідною для практичного застосування точністю можна використовувати регресійну залежність у вигляді полінома другого порядку або MLP нейронної мережі зі структурою: три вхідних нейрона, два в прихованому шарі і один на виході. Прогнозування ширини ЗТВ при операційному контролі розширює можливості його застосування для контактного стикового зварювання високоміцних рейок. Розроблений алгоритм дозволив збільшити точність і надійність операційного контролю КСЗО в реальному часі.

У ході створення нових конструкцій авіаційних газотурбінних двигунів актуальним завданням є заміна механічних кріплень елементів конструкції з жароміцних нікелевих сплавів зварними з'єднаннями. Наведено результати досліджень процесів нагрівання, деформації та формування структури з'єднань у разі зварювання тертям різнойменних сплавів - гранульного сплаву ЕП741НП із деформованим ЕІ698ВД і ливарним сплавом ВЖЛ12У. Встановлено мінімальні значення тиску, за якого забезпечується осадка (деформація заготовок у макрооб'ємах). Виявлено наявність критичного значення тиску, у разі перевищення якого відбувається зміна характеру процесу осадки під час зварювання тертям сплавів ЕП741НП із ВЖЛ12У - від рівномірного укорочення заготовок до ступінчастого. Встановлено діапазон зміни технологічних параметрів процесу зварювання тертям, в якому забезпечується формування бездефектних з'єднань. Дослідженнями мікротвердості встановлено відсутність у зоні з'єднань сплавів ЕП741НП із ВЖЛ12У ділянок із зниженими показниками мікротвердості.

Індекс рубрикатора НБУВ: К233.107.5 + К641.523-18

Рубрики:

Вплив зварювання на структуру та властивості алюмінію і його сплавів

Стикове зварювання металів

Шифр НБУВ: Ж26970 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Досліджено мікроструктуру та властивості з'єднань рейок із заевтектоїдної сталі марки AREAL 136HE-X, отриманих технологією контактного стикового зварювання. Встановлено, що в термодеформаційних умовах зварювання перерозподіл вуглецю супроводжується утворенням в мікроструктурі часток із виділеннями вуглецю та зниженням вмісту вуглецю в матриці. Кількість часток збільшується у напрямку стику, найбільша концентрація спостерігається у приконтактному шарі. Згідно з розподілом твердості в зоні великого зерна, на відміну від з'єднань доевтектоїдних рейок, твердість у порівнянні з основним металом незначно знижується - HV 3900 МПа і HV 4000 МПа відповідно. Причина цього полягає у відсутності в мікроструктурі вільних карбідів. Особливості мікроструктури не впливають істотно на результати випробувань на статичний вигин і відповідають вимогам вітчизняного та європейського стандартів.