Определение твёрдости наплавленного металла и металла зоны термического влияния (ЗТВ) при низкочастотных колебаниях сварочной ванны

Автор(и)

  • V Lebedev Институт электросварки им. Е. О. Патона НАНУ, г. Киев, Україна
  • S Novykov Институт электросварки им. Е. О. Патона НАНУ, г. Киев, Україна
  • T. Solomiichuk Институт электросварки им. Е. О. Патона НАНУ, г. Киев, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15588/1607-6885-2019-2-9

Ключові слова:

наплавка, колебания1, твёрдость2, ЗТВ3, регрессионная модель4, контурный график5

Анотація

Актуальность работы. Использование механических гармонических колебаний сварочной ванны или инструмента является недорогим и достаточно простым средством формирования желаемой степени дисперсности структуры, а значит прочности наплавленного металла. Возможность по-разному прикладывать колебания относительно оси наплавки (сварки) позволяет формировать сварочный шов или наплавливаемый валик с определенной анизотропией механических свойств в заданном направлении.

Исследованию формирования микроструктуры в условиях периодического воздействия на расплав посвящено большое количество работ. Однако, исследования касаются в основном изучения влияния с частотами, значительно превосходящими 5 Гц и амплитудами от нескольких микрон до 2–3 мм.

Исследуется возможность колебаниями расплава сварочной ванны с частотным 2,5–4,5 Гц и амплитудным диапазоном 3–7 мм влиять на значение твёрдости наплавленного металла и металла зоны термического влияния (ЗТВ).

Цель работы – получение количественных зависимостей, определяющих величину твёрдости наплавленного металла и ЗТВ как функцию от параметров технологического и колебательного режимов.

Методы исследования. Для исследований образцы были подготовлены и отполированы до 14 степени чистоты по ГОСТ 25593–83. Наплавка производилась легированной проволокой в среде углекислого газа на подложку из углеродистой стали. Твёрдость по Виккерсу определялась с помощью твердомера LECO M–400 с нагрузкой индентера1 кгсогласно ДСТУ ISO 6507–1:2007. Результаты измерений обрабатывались методом регрессионного анализа при помощи программных пакетов STATISTICA 12 и PTC Mathcad Prime 3.1.

Результаты. Получены регрессионные модели зависимости величины твёрдости наплавленного металла и металла ЗТВ от силы тока и скорости наплавки, амплитуды и частоты гармонических колебаний сварочной ванны. По полученным моделям построены контурные графики зависимости величины твёрдости от амплитудно-частотных характеристик колебаний. Приведен вариант прогноза получения максимальной твёрдости наплавленного металла и металла ЗТВ при токе наплавки 125 А и скорости наплавки 14 м/ч.

Научная новизна. Проведены эксперименты по наплавке образцов при различных колебательных режимах сварочной ванны, что осуществлялось посредством применения программируемого шагового двигателя.

Построены эмпирические зависимости влияния величин тока и скорости наплавки, частоты и амплитуды колебаний определённого диапазона на величину твёрдости наплавленного металла и ЗТВ.

Практическая ценность. Доказана возможность повышения твёрдости наплавленного металл и ЗТВ за счёт применения колебаний сварочной ванны данного амплитудно-частотного диапазона. Определены значения амплитуды и частоты колебаний при оптимальных значениях силы тока и скорости наплавки, позволяющие получить максимальное значение твёрдости.

 

##submission.downloads##

Номер

№ 2 (2019): Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні

Розділ

Технології отримання та обробки конструкційних матеріалів

Ліцензія

Положення про авторські права Creative Commons

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.

  • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.

  • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.