Разработка научно-технических основ повышения механических свойств сварных соединений высокопрочных низколегированных сталей путем применения локальной термической обработки дуговым разрядом

• Автор: Царьков, Андрей Васильевич
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Калуга
• Количество страниц: 252 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
1. ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО ЦИКЛА СВАРКИ НА СВОЙСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНЫХ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ И СУЩЕСТВУЮЩИЕ ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ИХ РАБОТОСПОСОБНОСТИ
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
1.1. Общая характеристика высокопрочных низколегированных сталей.
1.2. Характеристика свариваемости высокопрочных низколегированных сталей
1.3. Влияние высокого отпуска на качество зоны термического влияния
при сварке высокопрочных низколегированных сталей
1.4. Существующие способы локальной термической обработки сварных
конструкций
2. ИССЛЕДОВАНИЕ СВАРОЧНОЙ ДУГИ НЕПЛАВЯЩЕГОСЯ ЭЛЕКТРОДА КАК РАСПРЕДЕЛЕННОГО ИСТОЧНИКА НАГРЕВА
2.2. Состояние вопроса
2.3. Теоретические предпосылки
2.4. Опытная установка и образцы для проведения экспериментов
2.5. Алгоритм обработки записанных термических циклов
2.6. Результаты экспериментов
2.7. Выводы по главе
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕПЛОВОЙ МОЩНОСТИ СВАРОЧНОЙ ДУГИ НЕПЛАВЯЩЕГОСЯ ЭЛЕКТРОДА
3.1. Состояние вопроса
3.2. Численно-экспериментальный метод определения эффективного
КПД дуги
3.2.1. Теоретические предпосылки

3.2.2. Определение условий корректности схемы мощного быстродвижущегося источника
3.3.3. Описание процедуры эксперимента и результатов
3.3. Экспериментально-аналитический метод определения эффективного КПД дуги
3.3.1. Теоретические предпосылки
3.3.2. Описание процедуры и результатов эксперимента
3.4. Выводы по главе
4. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПОЛЕЙ
В ЗОНЕ ТЕРМИЧЕСКОГО ВЛИЯНИЯ
4.1. Состояние вопроса
4.2. Моделирование процесса теплопереноса в сварочной ванне
4.2.1. Модель эффективной теплопроводности
4.2.2. Учет деформации поверхности сварочной ванны
4.3. Математическая модель процесса теплопереноса
4.3.1. Численная аппроксимация
4.3.2. Фазовые превращения и скрытая теплота плавления
4.3.3. Зона расплавления
4.3.4. Теплофизические свойства
4.3.5. Граничные условия
4.4. Метод решения и алгоритм
4.5. Экспериментальная верификация математической модели
4.6. Выводы по главе
5. ВЛИЯНИЕ ПОВТОРНОГО НАГРЕВА НА СВОЙСТВА ЗОНЫ ТЕРМИЧЕСКОГО ВЛИЯНИЯ ВЫСОКОПРОЧНЫХ
НИЗКО ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ
5.1. Теоретические предпосылки
5.2. Определение величины оптимальной температуры повторного нагрева зона перегрева

5.2.1. Имитационное моделирование сварочного и повторного нагревов вЗТВ
5.2.2. Экспериментальное воспроизведение повторного нагрева
в ЗТВ реальных сварных оединений
5.2.3. Численное моделирование повторного дугового нагрева зоны однопроходного сварного шва
5.3. Экспериментальное подтверждение теоретических положений
5.4. Выводы по главе
6. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДА ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНЫХ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ
6.1. Технологические аспекты промышленного применения послесварачной дуговой обработки
6.2. Управление распределенностью сварочной дуги путем изменения
формы рабочей части катода
6.3. Исследование теплового режима плоскозаточенного катода
6.3.1. Математическая модель неплавящегося катода
6.3.2. Экспериментальная верификация модели
6.3.3. Результаты численного моделирования
6.4. Исследование коэффициента сосредоточенности дуги
плоскозаточенного катода
6.5. Практическая апробация электродуговой обработки
6.6. Выводы по главе
7. Заключение
Список литературы
Приложения

напрямую зависит от величины коэффициента показателя цикла нагружения и уменьшается при увеличении значения коэффициента от -1,0 до -0,3.
Совершенно новое направление применения электродуговой обработки сварного соединения обозначили в своей работе авторы [46]. Было предложено использовать электродуговой нагрев для улучшения структуры 01ДЗ. Экспериментальное моделирование дугового нагрева выполнялось на образцах из ниобиумной стали St 52-3N. Перенос результатов нагрева образцов на реальные сварные соединения осуществлялся путем использования аналитических выражений полученных Рыкалиным H.H. [47]. Для оценки изменения структуры ЗТВ рассчитывали диффузию углерода под действием повторного нагрева. Было показано, что качество дуговой обработки очень критично к положению источника нагрева.
С целью уточнения степени критичности положения обрабатываемой зоны по отношению к источнику электродугового нагрева были выполнены следующие опыты. На лист из закаленной стали 14Х2ГМР толщиной 20 мм на трех разных режимах (1, 2 и 3 кВт) автоматической сваркой наплавили три валика из нержавеющей стали 08Х14ГНТ. Выбор присадочной проволоки из нержавеющей стали сделан с целью облегчения определения линий границ сплавления. На каждый полученный валик наплавлялся отжигающий валик из стали 08Г2С. Угол между осями основных и отжигающих валиков выдерживался около 5° (рис. 1.7). После наплавки отжигающих валиков образец разрезался в трех сечениях, после чего производились замеры твердости, как показано на рисунке 1.7. Полученные результаты замеров представлены на графике (рис. 1.8). Как следует из полученных результатов опытов, подвергаемая термообработке зона должна находиться в диапазоне
2...5 мм от кромки отжигающено валика. По-видимому, такая критичность к расположению отжигающего валика во многом и объясняет весьма ограниченное применение последнего в производственной практике. С другой стороны, опыты показали, что при точном выборе траектории