Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Полезные статьи -> Сварка, резка и пайка металлов -> Сварка титана -> Малоцикловая усталость сварных соединений титана -> Малоцикловая усталость сварных соединений титана

Малоцикловая усталость сварных соединений титана

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3 

Сварные конструкции, в которых применяют высокопрочные сплавы титана, работают в большинстве случаев в области малоцикловых нагрузок, характеризующихся небольшой частотой нагружения (порядка 5-200 циклов в минуту), плавным изменением величины нагрузки и усталостным видом разрушения.

Литературные данные по долговечности сварных соединений титановых сплавов при малоцикловых нагрузках относятся в основном к низколегированным сплавам небольшой прочности, имеющим значительный запас пластичности и способных к повторной деформации.

Известно, что с повышением уровня прочности и снижением пластических характеристик малоцикловая усталость (МЦУ) конструкционных сталей снижается, поэтому значительный интерес представляет выяснение аналогичной связи между свойствами основного материала и сварных соединений высокопрочных сплавов титана и их малоцикловой усталостью.

 

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА МАЛОЦИКЛОВУЮ УСТАЛОСТЬ

Ввиду того, что процессы разрушения в области малоцикловых нагрузок определяются локальными пластическими деформациями, основное внимание уделяют исследованию влияния на долговечность сварных соединений факторов трех основных групп:

1. Факторов металлургического характера, которые определяют химический и фазовый состав металла шва и околошовной зоны, а также их механические характеристики. К таким факторам относятся вид сварки, тип электродной проволоки и режим предшествующей и последующей термической обработки.

2. Факторов, изменяющих величину концентрации напряжений в зоне сварного шва, таких как конструктивное оформление соединения, наличие усиления и проплава, расположение шва по отношению к действующей нагрузке и состояние поверхности основного металла и металла шва.

3. Факторов, связанных с воздействием дефектов металла шва, таких как концентрация напряжений ввиду изменения поля напряжений вокруг дефекта и повышенной чувствительности литого металла в зоне дефектов к хрупкому разрушению.

Основное внимание при этих исследованиях уделяли сравнительному влиянию на МЦУ различных видов дефектов, их количества и расположения по сечению сварного шва, а также воздействию поверхностного упрочнения на дефектные сварные швы с точки зрения уменьшения влияния дефектов как концентраторов напряжений. Все исследования выполняли на сплаве ВТ14 толщиной 3,0 мм и сплавах ВТ6, ВТ14, ВТ22 толщиной 10-60 мм.

Испытания на растяжение проводили на цилиндрических и плоских образцах при асимметричном цикле нагружения, с постоянным коэффициентом асимметрии r =вmin / вmax= 0,07 при частоте 8-10 циклов в минуту.

На изгиб испытывали натурные трубчатые образцы с толщиной стенки 10-15 мм, позволяющие оценить долговечность как сварного соединения в целом, так и непосредственно металла шва. Образцы нагружались гидропульсаторами при частоте 6-7 циклов в минуту.

Влияние вида сплава на МЦУ сварных соединений. Испытания вели на трех марках сплавов титана ВТ6, ВТ14 и ВТ22 с возрастающей степенью легирования в-стабилизирующими элементами и соответственно увеличивающимся пределом прочности.

 

Образцы вырезали из плит толщиной 25 мм, сваренных плавящимся электродом проволокой СПТ2, без разделки кромок, а затем отжигали по режимам, оптимальным для каждого сплава. Механические свойства сварных соединений представлены в табл. 36. Разрушение образцов при статических и малоцикловых испытаниях во всех случаях происходило по металлу шва. Результаты испытаний представлены на рис. 66. Каждая точка на кривых соответствует среднему значению, полученному на трех-пяти образцах. Испытания проводили при трех уровнях напряжений. Несмотря на то, что состав электродного металла во всех случаях был одинаков, статическая выносливость исследованных швов оказалась различной. Это объясняется тем, что при сварке плавящимся электродом без разделки кромок состав шва и его механические свойства определяются главным образом характеристиками основного металла. Наибольшую работоспособность имели образцы сварных соединений сплава ВТ14. Пониженную статическую выносливость сварных соединений сплава ВТ6 можно объяснить, по-видимому, меньшим значением σв (см. табл. 36), а сплава ВТ22 - более низкой ударной вязкостью.

Образцы из этих сплавов, сваренные неплавящимся электродом с присадкой проволокой СПТ2 с предварительной широкой разделкой кромок, после испытаний при аналогичных условиях показали практически одинаковую малоцикловую усталость, определяемую прочностными и пластическими свойствами проволоки.

Влияние химического состава присадочного материала на МЦУ сварных соединений сплава ВТ22. Для соединения высокопрочных титановых сплавов большой толщины в основном применяют методы сварки с использованием присадочных материалов. Свойства сварных соединений в этом случае зависят от состава и свойств присадочных материалов, что особенно заметно при многопроходной сварке неплавящимся электродом с разделкой кромок, когда особенно велика доля участия присадочного металла в формировании сварного шва. Форма и геометрические размеры такого шва с пределом прочности меньшим, чем основного металла, оказывают существенное влияние на свойства сварного соединения, в том числе и на его малоцикловую усталость (табл. 37).

 

На рис. 67 представлены значения долговечности сварных швов, выполненных неплавящимся и плавящимся электродами с различными присадками. Исследования проводили на цилиндрических образцах (рис. 65, а), которые испытывали при напряжении ви = = 57 кгс/мм2 в отожженном состоянии.

Анализ полученных результатов позволяет установить определенную зависимость между работоспособностью и механическими характеристиками швов, выполненных плавящимся и неплавящимся электродами. Наибольшей выносливостью при данном виде нагружения обладают швы, выполненные с применением присадочного материала из среднелегированного сплава СПТ2 (рис. 67, а). Повышение прочности металла шва путем применения высоколегированной присадки из сплава ВТ17 приводит к резкому понижению пластичности металла шва и одновременно к понижению статической выносливости. Использование присадки из технического титана ВТ1-0 обусловливает высокую пластичность литого металла. Однако из-за низкой прочности шва повышается уровень напряжений и понижается долговечность сварных соединений.

Применение присадочного материала при сварке сплава ВТ22 зависит от требований, предъявляемых к сварным соединениям. Чтобы обеспечить максимальную работоспособность швов при циклической нагрузке, присадочный материал должен быть близок по составу к сплаву СПТ2. С целью повышения прочности металла шва возможно применение в качестве присадочного материала и более легированного сплава типа ВТ17, но это ведет к снижению ресурса сварной конструкции.

 

При однопроходной сварке плавящимся электродом без разделки или с узкощелевой разделкой кромок доля участия присадочного металла в образовании сварного шва незначительна, что уменьшает влияние присадки на химический состав и, следовательно, на механические свойства шва. Однако и в этом случае характер зависимости свойств от состава присадочной проволоки такой же, как при многопроходной сварке неплавящимся электродом.

Выносливость сварных швов, имеющих дефекты, понижается независимо от типа присадочной проволоки; при одинаковом числе дефектов долговечность швов, выполненных среднелегированной присадочной проволокой СПТ2, наиболее высокая.

Влияние вида сварки на МЦУ металла шва сплава ВТ22. Долговечность металла сварного шва зависит от его химического состава, степени дефектности и вида последующей термической обработки, определяющей его фазовый состав. Все эти факторы влияют и на механические характеристики наплавленного металла; так, путем изменения доли участия присадочной проволоки в формообразовании шва на сплаве ВТ22 от 0 (сварка глубоким проплавлением) до 90% (сварка с широкой разделкой) можно получить металл шва с пределом прочности в отожженном состоянии 105-80 кгс/мм2 при соответствующем изменении ударной вязкости 3,0-10 кгс•м/см2. Эта зависимость характерна и для других высокопрочных титановых сплавов.

Если исключить влияние макродефектов, то при испытаниях на МЦУ бездефектных цилиндрических и плоских образцов сварных соединений в отожженном состоянии подтверждается прямая зависимость долговечности металла шва от его прочности и пластичности.

Результаты испытаний показывают, что основное значение при этом имеет ударная вязкость (см. табл. 38).

При всех рассматриваемых способах сварки, за исключением ЭШС, практически невозможно полностью устранить образование пор в металле шва, поэтому малоцикловая усталость сварных соединений высокопрочных сплавов титана определяется не только свойствами металла шва, но и влиянием рассматриваемого вида сварки на процесс порообразования (рис. 68).

При использовании технологического процесса и диапазона режимов, обеспечивающих уменьшение пористости в металле шва, долговечность сварного соединения значительно увеличивается. Анализ данных по МЦУ соединений, выполненных различными видами сварки, показывает, что из-за наличия мелкой, трудно определяемой пористости сварные соединения, выполненные электронно-лучевой сваркой, имеют наименьшую долговечность. Для таких швов характерно хрупкое разрушение, причем на изломах видно большое число мелких усталостных площадок (рис. 69).

Долговечность швов, выполненных однопроходной сваркой плавящимся электродом, при наличии в них пор, в 1,5-2 раза меньше, чем бездефектных соединений.

Многопроходная сварка неплавящимся электродом с присадкой позволяет получить швы с более высокой долговечностью, чем однопроходная сварка, но только при условии нанесения на проволоку бескислородных флюсов, уменьшающих вероятность возникновения пор в металле шва. Наибольшую долговечность металла шва при механических характеристиках его близких к механическим характеристикам швов, выполненных многопроходной сваркой, обеспечивает электрошлаковая сварка плавящимся мундштуком с подачей присадочных проволок. Для этого способа сварки благодаря дополнительному рафинированию флюсом металла шва и соответствующих условий его дегазации характерно почти полное отсутствие пор.

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3 

Автор: Администрация   Общая оценка статьи:    Опубликовано: 2012.10.06   

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

16:59 Вентиляторный завод приглашает к сотрудничеству

14:41 Дизельные электростанции АД 150-Т400-РГ

14:41 Сварочные агрегаты АДД 2х2502, АДД 2х2502 П, АДД 2х2502 ПВГ

13:27 Труба ТФ 89х7 НД-2-2-20 2У1

13:25 Сварочные агрегаты адд 4004, адд 4004 вг и др

13:25 Сварочный генератор ГД 2х2503, генератор ГД 4004,

13:21 Труба б/ш г/д ТФ 89х8хНД-2-2-20 2У1

13:09 Продаем трубу б/у нкт 735,5

11:48 Предлагаем установку плазменного раскроя металла с ЧПУ.

11:03 Запчасти для станков, оснастка и узлы в сборе к 1К62, 16К20,

НОВОСТИ

26 Марта 2017 17:32
Снос моста экскаватором с гидромолотом

22 Марта 2017 14:08
Необычные строения из алюминия в Японии (17 фото)

28 Марта 2017 08:53
Сервисная сеть группы компаний ”Римера” подвела итоги деятельности за 2016 год

28 Марта 2017 07:52
”Северсталь” подписала годовые соглашения с автопроизводителями

27 Марта 2017 17:39
Выпуск стали в СНГ за 2 месяца 2017 года вырос на 5,7%

27 Марта 2017 16:41
”СНПО” заключило контракт на поставку комплекта зубчатой пары для Уральской ГТЭС

27 Марта 2017 15:07
Китайский экспорт стальной катанки в феврале упал на 10,3%

НОВЫЕ СТАТЬИ

Изделия для печного и термического оборудования из нержавейки

Производство разных типов нержавеющих листов и их применение

Котельные жаропрочные и коррозионностойкие марки сталей

Сертификация и таможенное оформление грузоперевозок

Шаровые краны - основные виды и особенности

Распространенные марки стали для химического оборудования - сравнение и особенности

Высоколегированные жаропрочные стали для печного оборудования

Изготовление зубчатых колес и деталей по чертежам

Металлический штакетник и металлические решетки

Покупка картриджей в Москве – выгодное решение актуального вопроса

Пищевое оборудование из нержавеющих сталей

Лист нержавеющий холоднокатанный AISI 310S

Нержавеющий холоднокатанный и другие виды листового проката по AISI

Эффективность технологии ультразвуковой очистки поверхностей

Фурнитура и комплектующие для откатных ворот

Лист нержавеющий 08Х18Т1 в строительных и декоративных конструкциях

Лист нержавеющий AISI 409 - особенности марки и применение

Использование трубы нержавеющей 12Х18Н10Т в машиностроении и других остраслях

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Рейтинг@Mail.ru

О портале : Информация и правила : Реклама : Тарифы для компаний : Наши контакты : Связаться : Личный кабинет : Регистрация

2009-2017 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.