Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

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

Открыт новый раздел: Прайс-листы в файлах! (Excel и др.), доступен упрощенный просмотр прайсов без скачивания!
Полезные статьи -> Сварка, резка и пайка металлов -> Сварка титана -> Малоцикловая усталость сварных соединений титана -> Часть 2

Малоцикловая усталость сварных соединений титана (Часть 2)

только в текущем разделе

Оглавление статьи   Страницы:    1  2  3   

Влияние дефектов на МЦУ сварных соединений. Для сварных соединений высокопрочных титановых сплавов при циклических нагрузках опасны следующие дефекты: газовые поры, боковые (по границе шва) и межслойные несплавления, а также непровар в корне шва. Все указанные дефекты под действием внешних сил в большей или меньшей степени являются концентраторами напряжений, увеличивая чувствительность швов к развитию трещин.

При статических нагрузках воздействие дефектов на несущую способность швов в основном зависит от отношения суммарной площади дефектов к площади сечения шва. При этом снижение прочности пропорционально площади дефектов и, как правило, невелико. В процессе действия малоцикловых нагрузок даже единичные поры могут значительно уменьшить долговечность соединений за счет значительного изменения поля напряжений. Коэффициент концентрации напряжений aв при этом зависит не только от величины, но и от места расположения дефекта по отношению к поверхности сварного шва и соседнему дефекту.

Неблагоприятное воздействие увеличения градиента напряжений в зоне дефекта связано также с возможностью сегрегации и усиленного проникновения водорода в наиболее деформированные и напряженные области металла шва, что особенно опасно для высокопрочных сплавов титана.

Для единичной сферической поры по формуле Нейбера коэффициент концентрации напряжений аσ поры =2,05. Такой коэффициент характерен для пор, расположенных далеко от поверхности в центральной части сечения шва и друг от друга на расстоянии большем, чем 2d поры. Чем ближе к поверхности расположен дефект, тем выше коэффициент концентрации напряжений. Если расстояние от поверхности меньше диаметра дефекта, то аσ поры ≥4,5-5,0. Поэтому для долговечности дефектных швов основное значение имеет не величина дефекта, а область его расположения.

Результаты исследования МЦУ сварных соединений сплава ВТ22, полученные авторами (рис. 70), подтверждают значительное влияние пор на долговечность металла шва по данным, полученным при испытаниях сплава Ti-6А1-4V.

Образцы, которые не имеют пор, показывают наиболее высокую долговечность. Наличие двух-трех пор диаметром около 1 мм, расположенных в середине образца (рис. 71), уменьшает долговечность в 2-3 раза. Поры, расположенные в подповерхностном слое на расстоянии менее 2,5 d поры, уменьшают долговечность в 3-10 раз.

Заметное влияние пор на долговечность сварных швов высокопрочных сплавов титана объясняется не только концентрацией напряжений у поры, но и дополнительным действием водорода. По данным Д. Е. Тэббота развитие деформации при напряжениях ниже предела текучести вызывает направленную диффузию водорода из раствора в зону микропор.

Б. А. Калачевым показано, что водород увеличивает скорость роста зародышевых трещин за счет снижения поверхностной энергии и критического напряжения, необходимого для распространения трещин.

Увеличение содержания водорода в поверхностных слоях трещины в процессе ее развития при испытаниях на МЦУ подтверждено Т. В. Барашевой. С помощью локального микроспектрального анализа без высокочастотного разряда и с высокочастотным разрядом, снимающим тонкий слой (5-10 мкм) металла, обнаружено повышение концентрации водорода в прилегающем к поре объеме металла после циклического нагружения.

Исследования показали, что на поверхности развивающейся трещины содержание водорода увеличивается по сравнению со средним содержанием в металле шва от 5-6 (при долговечности N = 3650 циклов) до 24-28 раз (при N=116 240 циклов).

Скорость процесса увеличения концентрации водорода на поверхности развивающейся трещины изменяется неравномерно. На начальном участке кривой происходит быстрое повышение концентрации, затем скорость процесса уменьшается. Механизм возникновения очага разрушения от пор можно представить следующим образом. В процессе циклического нагружения в пограничные к поре слои металла диффундирует водород. Повышение концентрации водорода понижает стойкость металла к воздействию нагрузки и ускоряет процесс образования трещин от поры. После возникновения происходит быстрое развитие трещины, так как продолжается процесс направленной диффузии водорода в ее вершину.

В отличие от высокопрочных сталей типа 30ХГСНА, где развитие очага разрушения происходит обычно с поверхности, на сварных швах сплавов титана ВТ14 и ВТ22 очаги разрушения при повторном растяжении образуются внутри шва в зоне дефектов. Наиболее характерен такой очаговый вид разрушения для дефектов в виде пор.

При изгибе стержневых или трубчатых образцов из указанных сплавов очаги усталостного разрушения могут развиваться как от поверхности, так и от дефектов.

Как указано выше, максимальное снижение долговечности характерно для швов, имеющих поверхностные и подповерхностные дефекты. В связи с этим большое значение имеет поверхностный наклеп дефектных соединений. Создание поля сжимающих напряжений на поверхности соединения задерживает развитие усталостных очагов от подповерхностных дефектов и резко увеличивает долговечность металла шва. При наличии отдельных пор поверхностное упрочнение сварных соединений сплавов ВТ14 и ВТ22 позволяет обеспечить долговечность, аналогичную неупрочненным бездефектным швам. Применение виброударного либо пневмодинамического наклепа увеличивает долговечность при испытаниях на растяжение и изгиб в 2-4 раза. Такое явление характерно как для бездефектных сварных швов, так и для швов, имеющих поры.

Наряду с пористостью опасным дефектом является непровар в корне сварного шва. Ввиду присущей сплавам титана склонности к диффузионному сращиванию, корневой непровар часто имеет скрытый характер и не определяется неразрушающими методами контроля. В то же время непровар как концентратор напряжений фактически представляет собой острый щелевой надрез. Влияние непровара усугубляется и тем, что на нерасплавленных кромках имеются различные загрязнения и адсорбированные газы. Результаты экспериментов (рис. 72) показывают, что непровар в корне шва глубиной 1 мм уменьшает выносливость сварных образцов при σmах = 57 кгс/мм2 примерно в 50 раз.

Влияние геометрической формы МЦУ сварных соединений. На МЦУ сварного соединения высокопрочных титановых сплавов большое влияние оказывает его форма ввиду наличия концентрации напряжений по переходу от усиления шва к основному металлу либо по галтелям конструктивного усиления при механической обработке шва. В зависимости от радиуса перехода, чистоты его поверхности и высоты усиления место разрушения может перемещаться из зоны геометрической концентрации напряжений на сварной шов. При уменьшении влияния геометрической концентрации сильнее проявляется действие дефектов, которые снижают долговечность за счет ускорения зарождения усталостных трещин в металле шва. Наиболее сильно влияние геометрической формы проявляется в сварных соединениях, имеющих остающуюся подкладку и необработанные переходы от усиления шва к основному металлу. В стыковых соединениях такого типа напряжения распределены очень неравномерно. Высокая концентрация напряжений наблюдается в местах переходя проплава в подкладку и по радиусу усиления. Влияние этих концентраторов на долговечность определяет конструктивную форму сварного соединения.

Для определения долговечности сварных соединений различного типа проводили испытания на малоцикловое растяжение плоских сварных образцов (рис. 65, б) из сплава ВТ22, выполненных автоматической сваркой плавящимся электродом, при напряжении вmах = 57 кгс/мм2. При исследовании в качестве исходного типа выбрано соединение с подкладкой и необработанными радиусами перехода.

Разрушение соединений такого типа происходило после 2 - 10 тыс. циклов нагружения. Очаги разрушения возникли в двух зонах: у перехода проплава в подкладку и по радиусу усиления. Механическая обработка радиусов до полного удаления следов сварного шва и снятия подкладки повышает долговечность соединения до 40-60 тыс. циклов. При этом очаги разрушения возникают по порам в металле шва.

Результаты испытаний, представленные на диаграмме рис. 73, показывают, что с учетом влияния геометрической концентрации напряжений и наличия дефектов в шве наиболее высокую долговечность могут обеспечить соединения, имеющие симметричное конструктивное усиление величиной не менее 20% от толщины металла с плавными радиусами перехода, обработанными с высокой чистотой поверхности. В связи с тем, что коэффициент концентрации напряжений по порам в шве аов2,0, радиус конструктивного усиления может быть определен из условий получения значительно меньшего по величине коэффициента геометрической концентрации напряжений.

Так, при радиусе r перехода к основному металлу, равном 25 мм, ав = 1,42. Следовательно, в сварных конструкциях из высокопрочных сплавов титана, работающих в условиях малоцикловых нагрузок, нецелесообразно использование сварных соединений с остающейся подкладкой и необработанными усилениями. Высокая долговечность может быть получена только на сварных соединениях, рассчитанных по коэффициентам концентрации напряжений с учетом дефектов, присущих данному виду сварки.

Влияние состояния поверхности на МЦУ. Уже не раз отмечалось, что сварка высокопрочных титановых сплавов производится в среде защитного газа. При этом не исключены случаи несоблюдения требований к защитной среде и насыщения поверхности свариваемых деталей газами. После сварки все сварные конструкции из высокопрочных титановых сплавов подвергают термической обработке с целью снятия остаточных напряжений, стабилизации структуры и получения необходимых физико-механических свойств. В зависимости от среды, в которой производится термическая обработка, изменяется и состояние поверхности.

Чем выше прочность и ниже характеристики пластичности сплава, тем выше его чувствительность к состоянию поверхности. Особенно сильно это влияние наблюдается при работе детали в условиях циклического нагружения.

Для изучения влияния состояния поверхности детали на ее долговечность при циклических нагрузках проведены испытания на МЦУ по изложенной выше методике цилиндрических образцов (рис. 74) из высокопрочного сплава ВТ22 после отжига в различных условиях. При этом были проведены наиболее вероятные на практике варианты отжига:

1) полный отжиг заготовок; после отжига производилась окончательная механическая обработка по всей поверхности;

2) полный отжиг в среде аргона окончательно изготовленных образцов;

3) полный отжиг в вакууме окончательно изготовленных образцов;

4) полный отжиг на воздухе;

5) низкотемпературный отжиг (500-550°С) на воздухе для снятия остаточных напряжений.

 

Определение влияния среды отжига на МЦУ имеет и большое практическое значение, так как в большинстве случаев на сварку и последующую термическую обработку детали поступают после окончательной механической обработки.

Результаты экспериментов (рис. 75) показали резкое снижение долговечности после отжига окончательно механически обработанных образцов по сравнению с вариантом отжига заготовок. Отрицательное влияние вакуума при высокотемпературном отжиге отмечалось и ранее. Исследователи объясняют этот эффект «распылением» границ зерен и чувствительностью высокопрочных титановых сплавов к концентраторам напряжений. Наличие газонасыщенного, хрупкого поверхностного слоя значительно снижает долговечность образцов после отжига на воздухе при температурах 750 и 550°С (после отжига при 550°С поверхность образцов имела темно-синий цвет).

Большие значения долговечности образцов после проведения отжига заготовок объясняются не только отсутствием газонасыщенного слоя на окончательно изготовленных образцах, но и влиянием наклепа, возникающего при механической обработке. Большой разброс значений долговечности в этом случае является следствием различных режимов механической обработки при изготовлении отдельных образцов. Отжиг окончательно изготовленных образцов в среде аргона снимает эффект наклепа; в результате снижается долговечность образцов (поверхность образцов после отжига по этому варианту имела серебристый цвет). Однако, учитывая более низкие показатели МЦУ образцов после oтжига в среде чистого аргона, авторы допускают влияние других факторов.

В работе не выявлено заметного различия в малоцикловой выносливости образцов после отжига в вакууме и в среде чистого аргона.

МЦУ сварных соединений листового металла. С целью подтверждения зависимостей, полученных при исследовании МЦУ сварных соединений титановых сплавов большой толщины, исследовано влияние технологических факторов на МЦУ сварных соединений листового сплава ВТ14 толщиной 3,0 мм. Испытания на циклические нагрузки проводили на плоских образцах, выполненных автоматической сваркой неплавящимся электродом без присадки и с присадкой, а также электронно-лучевой сваркой. Долговечность сварных соединений определяли в отожженном и термоупрочненном состоянии. Механические характеристики сварных соединений сплава ВТ14 даны в табл. 39.

Результаты, полученные при испытаниях (рис. 76), показывают, что наиболее высокую долговечность имеют сварные соединения листового сплава ВТ14, выполненные электронно-лучевой сваркой по технологии, обеспечивающей полное устранение подрезов по границе сварного шва. Это требование может быть соблюдено применением при сварке продольных колебаний луча или механической обработкой сварных швов.

Независимо от вида сварки долговечность сварных соединений в отожженном состоянии выше, чем после упрочняющей термической обработки (закалки + старения). Сварные соединения, полученные с введением присадочной проволоки, имеют меньшую долговечность, чем при сварке без присадки, что объясняется степенью ее легирования: наиболее высокие результаты показывают среднелегированные проволоки ВТбсв и СПТ2.

Оглавление статьи   Страницы:    1  2  3   

Последние обсуждаемые темы

Самые обсуждаемые темы за все время

 Тема

Идеальный сварочный стол

Чем варить новичку?

Новейшие разработки Fronius в области роботизированных сварочных систем

горелка для роботизированной сварки с механизмом Push-Pull

Fronius представляет WeldCube — новую систему документирования и анализа данных

Отработка технологии сварки элементов мостовых конструкций

Специальное предложение до 31 декабря 2015

Сварочные решения для автомобилестроения

Новый стандарт производительности наплавки

Какие электроды нужны для сварки?

 Тема

Сообщений 

Какие электроды нужны для сварки?

8

Для резки металлолома лучше газорезка или ручная дуговая?

7

Идеальный сварочный стол

3

Кто пользовался электролизерными установками?

2

Магнитное дутье

2

Сварочный аппарат для дома на 220

1

Чем варить новичку?

1

Кузнечная сварка

1

Конденсаторная сварка

1

Сварка черной и нержавеющей стали

1

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

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

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

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

Статьи

• Сварка титана - основы технологии
• Особенности сварки титана
• Методы сварки титана
• Свойства соединений после сварки титана
• Легирование металла шва при сварке титана
• Термообработка сварных соединений титана
• Особенности сварки титана ВТ15 и близких сплавов
• Охрупчивание сварных швов титана
• Получение пластичных сварных соединений после термообработки
Малоцикловая усталость сварных соединений титана

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

У 17:16 Покупка лома черных цветных металлов, самовывоз.

Ч 17:16 Продам трубу восстановленную 325х7

Ч 17:16 Сталь круглая. Круг стальной (пруток)

Ч 17:16 Круг стальной ГОСТ 7417-75 - круг стальной калиброванный

Ч 17:16 Труба ЭС ПШ 530х9 ЧТПЗ; 530х9 ВМЗ К52/1 17Г1С-У

Ч 17:15 Продам круги чугунные

Т 17:15 Модуль штабной для отдыха офицеров

Т 17:13 Мобильный контрольно-пропускной пункт МКПП

Т 17:12 Мобильный пункт питания МПП

Т 16:48 Кухня-столовая возимая в кузов-контейнере КСВК

Т 16:27 Передвижной бытовой пункт ПБП

Т 16:20 Модуль санитарно-гигиенический МСГ

НОВОСТИ

8 Декабря 2016 17:38
Распиловка крупных бревен на шинной пилораме

9 Декабря 2016 17:53
Американский экспорт черного лома в октябре 2016 года вырос на 10,5%

9 Декабря 2016 16:26
Для доставки БелАЗов на предприятия ”СУЭК” реализуется масштабный логистический проект

9 Декабря 2016 15:15
Стоимость французского экспорта стали и ферросплавов за 10 месяцев упала почти на 12%

9 Декабря 2016 14:08
5300 кг золота добыли в Бурятии за 10 месяцев

9 Декабря 2016 13:37
Китайский экспорт готового проката за 11 месяцев 2016 года упал на 1%

НОВЫЕ СТАТЬИ

Промышленные газовые баллоны

Современные интерьерные камины и печи

Основы использования и классификации нержавеющих кругов

Основные виды современных генераторов электроэнергии

Нержавеющий лист и труба в химической промышленности

Спецодежда - выбираем правильно

Прием оловянного лома и стружки

НК Кабель на выставке CABEX

Качество сварочной проволоки Magmaweld доказано тестами

Основные виды световой рекламы с использованием эффекта бегущей строки

Волочильные машины для изготовления кабельной проволоки

Основные виды современных оконных жалюзи

СИП-панели для строительства каркасных домов

Основные виды и области применения термопар

Использование мешков для упаковки в отраслях промышленности

Пневмоцилиндры и пневматическое оборудование

Промышленные светодиодные светильники - преимущества перед газоразрядными лампами

Бытовка для строителя

Как правильно поменять замок во входной двери?

Какой стабилизатор напряжения для дома лучше: отзывы и разновидности приборов

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

Открыт новый раздел: Прайс-листы в файлах! (Excel и др.), доступен упрощенный просмотр прайсов без скачивания!
Рейтинг@Mail.ru

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

2009-2014 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.