Управление формированием структуры металла шва и остаточными напряжениями для повышения надежности тонколистовых сварных титановых конструкций

• Автор: Череповский, Павел Викторович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Комсомольск-на-Амуре
• Количество страниц: 237 с. : ил.

Глава 1. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ТЕРМИЧЕСКОГО ЦИКЛА СВАРКИ НА СВОЙСТВА КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ
1.1. Аналитическая оценка современного состояния влияния химического состава, дефектов структуры на свойства металла шва сварных конструкций из титанового сплава
1.2. Анализ современных достижений в области повышения плотности и механических свойств металла шва и обоснование выбора перспективного направления
исследования
1.3 Традиционные и перспективные методы исследования, оборудование и методики
Глава 2. МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ ДИФФУЗИОННОГО СОЕДИНЕНИЯ ПЕРЕД ФРОНТОМ РАСПЛАВЛЕННОЙ ВАННЫ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ОСТАТОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ, КОРОБЛЕНИЕ И ПОРООБРАЗОВАНИЕ В ПРОЦЕССЕ ТЕРМИЧЕСКОГО ЦИКЛА СВАРКИ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ
2.1. Формирование поверхности кромок титановых заготовок под сварку плавлением
2.2. Механизм формирования соединения перед фронтом расплавленной ванны в процессе термического цикла сварки
2.3. Исследование влияния режимов термического цикла сварки на напряжения, порообразование, геометрию металла шва и деформации конструкций из титановых сплавов
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ СОСТАВА И ТЕРМИЧЕСКОГО ЦИКЛА СВАРКИ НА СВОЙСТВА МЕТАЛЛА ШВА И ОСНОВНОГО МЕТАЛЛА
КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ
3.1. Влияние легирующих элементов на температуру полиморфного превращения и свойства псевдо-а-титановых сплавов

3.2. Аналитическая оценка свойств основного металла и металла шва в зависимости от химического состава при
входном и технологическом контроле
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАВИСИМОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛА ШВА ОТ
РЕЖИМОВ ТЕРМИЧЕСКОГО ЦИКЛА СВАРКИ
Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВИДА РАСКРОЯ ЗАГОТОВОК, РЕЖИМОВ ТЕРМИЧЕСКОГО ЦИКЛА СВАРКИ, (ИНТЕНСИВНОЙ) ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛА ШВА НА ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ, МАКРО- МИКРОСТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛА ШВА
5.1. Влияние природы формирования поверхности реза заготовок на их макро- микроструктуру и химический состав поверхностного слоя
5.2. Оценка усталостных свойств титановых конструкций в зависимости от вида технологических операций раскроя и последующей обработки заготовок
5.3. Исследование влияния термического цикла на макро- и микроструктуру и механические свойства металла шва.

5.4. Исследование пластической деформации металла шва на напряжения, деформацию и макро- и микроструктуру сварных конструкций из титановых сплавов
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

Высокие механические и антикоррозионные свойства, значительная прочность (вдвое прочнее железа) при относительно небольшой плотности (значительно легче железа) делают титан весьма ценным конструкционным материалом, благодаря чему он достаточно быстро получил широкое распространение в современной технике. Исходя из требований к эффективности, экономичности и надежности современных летательных аппаратов (ЛА), связанных с уменьшением материалоемкости, увеличением удельной прочности и жесткости конструкций наиболее перспективными конструкционными материалами для них являются титановые сплавы, особенно при изготовлении из них штампосварных конструкций из прогрессивных точных заготовок (профили, листы штамповки).
Актуальность проблемы заключается в том, что сварка плавлением титана и титановых сплавов сопровождается образованием химической и физической неоднородности зоны соединения, что, как правило, приводит к снижению технологических и эксплуатационных характеристик. При этом искажаются геометрические размеры конструкции из-за возникновения сварочных напряжений, появляются поры и микротрещины в металле шва, снижаются механические характеристики и другие показатели.
На практике при изготовлении сварных конструкции в технических требованиях закладывается снижение предела прочности сварного шва на 10% от предела прочности основного материала. При производстве данное снижение оказывается еще больше - 11-15%. При исправлении дефектов полученных при сварке (поры, подрезы, вольфрамовые включения и др.) подваркой происходит дальнейшее снижение предела прочности. Увеличение времени существования сварочной ванны для исключения порообразования приводит к увеличению размера зерна металла шва, что приводит к снижению механических свойств. Подварка дефектов сварного шва, так же приводит к дальнейшему росту зерна. Согласно теории М.Х. Шаршорова при увеличении

Рис. 20 - Микротрещины на поверхности проволоки второй бухты
Проведенные исследования показали, что на поверхности проволоки их обеих бухт присутствуют дефекты в виде микротрещин, аккумулирующих в себе влагу. Различие заключается в количестве и глубине залегания этих микротрещин. Поверхность проволоки второй бухты более грубая, с явно выраженными глубокими продольными бороздками. Она содержит большее количество более объемных по границам первичных зерен микротрещин со сложной структурой (рис. 21).
Рис 21 - Структура микротрещин на поверхности второй бухты