blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2016-4-251-255blackmet-836Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕMATERIAL SCIENCEВЛИЯНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ПРИ СВАРКЕ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВEFFECT OF STRESS STATE ON THE STRUCTURE AND PROPERTIES OF CONSTRUCTIONS OF STEELS AND ALLOYS AT WELDINGМуравьевВ. И.Murav’evV. I.

д.т.н., профессор, главный научный сотрудник, профессор кафедры «Машиностроение и металлургия»

Dr. Sci. (Eng.), Chief Researcher, Professor of the Chair “Mechanical Engineering and Metallurgy”

vmuravyev@mail.ruБахматовП. В.BakhmatovP. V.

к.т.н., доцент, зав.кафедрой «Машиностроение и металлургия»

Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor, Head of the Chair “Mechanical Engineering and Metallurgy”

mim@knastu.ruПлетневН. О.PletnevN. O.

аспирант кафедры «Машиностроение и металлургия»

Postgraduate of the Chair “Mechanical Engineering and Metallurgy” 

Nik1111ta@mail.ruДебелякА. А.DebelyakA. A.

аспирант кафедры «Машиностроение и металлургия»

Postgraduate of the Chair “Mechanical Engineering and Metallurgy”

ktsp@knastu.ruКомсомольский-на-Амуре государственный технический университет (681013, Россия, Комсомольск-на-Амуре, Хабаровский край, ул. Ленина, 27)РоссияKomsomolsk-on-Amur State Technical University, Komsomolsk-on-Amur, RussiaRussian FederationКомсомольский-на-Амуре государственный технический университет (681013, Россия, Комсомольск-на-Амуре, Хабаровский край, ул. Ленина, 27)РоссияKomsomolsk-on-Amur State Technical University, Komsomolsk-on-Amur, RussiaRussian Federation201627042016594251255Copyright © Муравьев В.И., Бахматов П.В., Плетнев Н.О., Дебеляк А.А., 20162016Муравьев В.И., Бахматов П.В., Плетнев Н.О., Дебеляк А.А.Murav’ev V.I., Bakhmatov P.V., Pletnev N.O., Debelyak A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/836

Проведен анализ остаточных напряжений, вызываемых процессами технологического цикла сварки конструкций из сталей и сплавов. Установлено, что максимальные остаточные напряжения возникают в процессе охлаждения сварной конструкции. Исследованиями установлена удовлетворительная сходимость результатов математического расчета и экспериментальных значений деформации конструкции в процессе сварки на специальном стенде, что позволяет выявлять направление действия внутренних напряжений и оценить геометрию деталей по расчетной модели температурных полей при стыковой сварке стальных и титановых заготовок. Показаны возможность использования коэрцитиметра для оценки напряженного состояния материала, его дефектность, возможность прогнозирования структурного состояния и свойств сварных соединений. Проведенные исследования позволяют дать заключение о моменте возникновения и динамике протекания сварочных деформаций как о результате действия внутренних остаточных напряжений и структурных преобразований, вызванных процессом сварки.

The paper presents the analysis of the residual stresses caused by the processes of technological welding cycle of steels and alloys. It has been found that the maximum residual stresses arise during cooling of the weldment. The research has established a satisfactory convergence of the calculation results of the mathematical and experimental design values of strain during welding on a special stand that allows identifying the direction of internal stresses action, as well as assessing the geometry details on the calculation model of temperature fields in butt welding of steel and titanium billets. In the article the authors show the possibility of using the coercimeter to assess the stress state of the material, its defects, the ability to predict the structural state and properties of welded joints. The studies have enabled the authors to give an opinion on the timing and dynamics of the flow of welding deformation as a result of internal residual stresses and structural changes caused by the welding process.

остаточные напряжениясварочные деформациикоробленияэнергия Гиббсакоэрцитивная сила.residual stresswelding deformationbucklingGibbs energycoercive forceReferencesВинокуров В.А., Григорьянц А.Г. Теория сварочных деформаций и напряжений. – М.: Машиностроение, 1984. – 280 с.Vinokurov V.A., Grigor’yants A.G. Teoriya svarochnykh deformatsii i napryazhenii [Theory of welding deformations and stresses]. Moscow: Mashinostroenie, 1984, 280 p. (In Russ.).Руссо В.Л. Дуговая сварка в инертных газах. – Л.: Судостроение, 1984. – 120 с.Russo V.L. Dugovaya svarka v inertnykh gazakh [Arc welding in inert gases]. Leningrad: Sudostroenie, 1984, 120 p. (In Russ.).Металлургия и технология сварки титана и его сплавов / С.М. Гуревич, В.Н. Замков, В.Е. Блащук и др. – К.: Наукова думка, 1986. – 240 с.Gurevich S.M., Zamkov V.N., Blashchuk V.E., Kushnirenko N.A., Kharchenko G.K. Metallurgiya i tekhnologiya svarki titana i ego splavov [Metallurgy and technology of welding of titanium and its alloys]. Kiev: Naukova dumka, 1986, 240 p. (In Russ.).Тарасов А.А., Матохин Г.В., Молоков К.А. Распределение температурных полей и их влияние на структурные параметры материалов при сварке. Исследования по вопросам повышения эффективности судостроения и судоремонта. Сборник. – Владивосток, 2005. – 202 с.Tarasov A.A., Matokhin G.V., Molokov K.A. Raspredelenie temperaturnykh polei i ikh vliyanie na strukturnye parametry materialov pri svarke. Issledovaniya po voprosam povysheniya effektivnosti sudostroeniya i sudoremonta. Sbornik [Distribution of temperature fields and their effects on structural parameters of materials at welding. Researches of the issues to increase the efficiency of shipbuilding and shop repair. Collected articles]. Vladivostok, 2005, 202 p. (In Russ.).Карпов Л.П. Профилактика разрушений и новые технологии термообработки. – М.: Машиностроение, 2003. – 252 с.Karpov L.P. Profilaktika razrushenii i novye tekhnologii termoobrabotki [Destruction preventive measures and new technologies of heat treatment]. Moscow: Mashinostroenie, 2003, 252 p. (In Russ.).Потак Я.М. Хрупкие разрушения сталей и стальных изделий. – М.: Машиностроение, 1965. – 388 с.Potak Ya.M. Khrupkie razrusheniya stalei i stal’nykh izdelii [Brittle fractures of steels and steel items]. Moscow: Mashinostroenie, 1965, 388 p. (In Russ.).Сизов А.М., Воробьев Г.А. Влияние импульсной обработки на внутренние напряжения в сталях // Перспективные материалы. 1997. № 4. С. 67 – 71.Sizov A.M., Vorob’ev G.A. Influence of pulse treatment on internal stresses in steels. Perspektivnye materialy. 1997, no. 4, pp. 67–71. (In Russ.).Дебеляк А.А., Муравьев В.И., Бахматов П.В. Кинетика процесса деформации при сварке заготовок из углеродистых сталей. – В кн.: Материалы Российской научно-технической конференции «Фундаментальные исследования в области технологий двойного назначения» (г. Комсомольск-на-Амуре, 21 – 24 ноября 2011 г.). – Комсомольск-на-Амуре: изд. КнАГТУ, 2011. – 317 с.Debelyak A.A., Murav’ev V.I., Bakhmatov P.V. Kinetics of deformation processes at welding of blanks from carbon steel. In: Materialy Rossiiskoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii “Fundamental’nye issledovaniya v oblasti tekhnologii dvoinogo naznacheniya” (g. Komsomol’sk-na-Amure, 21–24 noyabrya 2011 g.) [Proceedings of Russian Scientific Conference “Fundamental researches in the area of twofold purpose technologies” (Komsomolsk-on-Amur, November 21–24, 2011)]. Komsomol’sk-on-Amur: izd. KnAGTU, 2011, 317 p. (In Russ.).Дебеляк А.А., Муравьев В.И., Бахматов П.В. Определение возможности расчета остаточных деформаций по тепловым полям при сварке тонких пластин встык // Ученые записки «КнАГТУ». 2010. № IV-1 (4). С. 68 – 70.Debelyak A.A., Murav’ev V.I., Bakhmatov P.V. Determination of the possibility to calculate residual deformation by heat fields when welding thin plates edge-to-edge. Uchenye zapiski KnAGTU. 2010, no. IV-1 (4), pp. 68–70. (In Russ.).Вашуль Х. Практическая металлография. Методы приготовления образцов / Пер. нем. – М.: Металлургия, 1988. – 320 с.Waschull Horst. Präparative Metallographie. Präparationstechnik für die Lichtmikroskopie. Leipzig, Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, 1984. (Russ.ed.: Waschull H. Prakticheskaya metallografiya. Metody prigotovleniya obraztsov. Moscow: Metallurgiya, 1988. 320 p.).Брандон Д., Каплан У. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля. – М.: Техносфера, 2006. – 384 с.Brandon David G., Kaplan Wayne D. Microstructural characterization of materials. Chichester, New York, 1999. (Russ.ed.: Brandon D., Kaplan W. Mikrostruktura materialov. Metody issledovaniya i kontrolya. Moscow: Tekhnosfera, 2006, 384 p.).Шпилева А.А. Разработка количественных структурно-энергетических показателей микроструктуры поликристаллических материалов / Автореф. дис. канд. тех. наук. – Комсомольск-на-Амуре: ГОУВПО «КнАГТУ», 2009. – 22 с.Shpileva A.A. Razrabotka kolichestvennykh strukturnoenergeticheskikh pokazatelei mikrostruktury polikristallicheskikh materialov: Avtoref. dis. kand. tekh. nauk [Development of quantitative structural-and-energy data of polycrys-talline material microstructure. Extended Abstract of Cand. Sci. Diss.]. Komsomol’sk-on-Amur, 2009, 22 p. (In Russ.).Колмаков А.Г., Терентьев В.Ф., Бакиров М.Б. Методы измерения твердости. – М.: Интермет Инжиниринг, 2005. – 150 с.Kolmakov A.G., Terent’ev V.F., Bakirov M.B. Metody izmereniya tverdosti [Measuring methods of hardness]. Moscow: Intermet Inzhiniring, 2005, 150 p. (In Russ.).Никитенко Б.Ф., Казаков Н.С., Кузнецов В.П. Пути повышения достоверности и точности анализа эмиссионной спектрографии. – М.: изд. ЦНИИиТЭЧ, 1989. – 54 с.Nikitenko B.F., Kazakov N.S., Kuznetsov V.P. Puti povysheniya dostovernosti i tochnosti analiza emissionnoi spektrografii [Ways to increase reliability and exactness of the emission spectrography analysis]. Moscow: izd. TsNIIiTECh, 1989, 54 p. (In Russ.).Череповский П.В., Муравьев В.И. Эффективность снятия остаточных напряжений в сварных титановых сплавах. – В кн.: Исследования и перспективные разработки в авиационной промышленности. Материалы III науч.-практ. конференции молодых ученых и аспирантов (23 – 25 ноября 2005 г., Москва). – М.: ОАО «ОКБ Сухого», 2005. С. 510 – 515.Cherepovskii P.V., Murav’ev V.I. Efficiency of residual stress relief in welded titanium alloys. In: Issledovaniya i perspektivnye razrabotki v aviatsionnoi promyshlennosti. Materialy III nauch.- prakt. konferentsii molodykh uchenykh i aspirantov (23 – 25 noyabrya 2005 g., Moskva) [Researches and perspective developments in aviation industry. Proceedings of the 3rd Theoretical and Practical Conference of Young Scientists and Post-graduates (November 23–25, 2005, Moscow)]. Moscow: OAO “OKB Sukhogo”, 2005, pp. 510–515. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.