Оренбургский государственный университет

Исследование механического поведения фрикционных сварных соединений из среднеуглеродистых сталей при циклическом нагружении

Проект № 19-38-90079

Руководитель — Приймак Е.Ю.

В ходе первого года реализации проекта подготовлены и исследованы образцы сварных соединений из сталей 32Г2 и 40ХН после реализации различных режимов ротационной сварки трением (при изменении усилия при разогреве и усилия проковки) и послесварочной термической обработки. Сварке подлежали трубные заготовки диаметром 63,5 мм и толщиной стенки 4,5 мм. Произведены механические испытания исследуемых сварных соединения на растяжение и выявлены оптимальные режимы, при которых разрушение образца происходит вдали от сварного стыка. Образцы, сваренные на оптимальных режимах подлежат дальнейшим исследованиям механических свойств в условиях многоцикловой усталости.

С помощью метода EBSD анализа произведена аттестация микроструктуры исследуемых образцов сварных соединений в различных областях зоны термомеханического влияния (ЗТМВ), рассчитаны плотности малоугловых и большеугловых границ. Установлено, что во всех областях ЗТМВ в процессе сварки развиваются сложные процессы динамической рекристаллизации, сочетающие в себе несколько механизмов. Показаны характерные отличия структуры в подвижной (сталь 40ХН) и неподвижной (сталь 32Г2) частях заготовок при сварке. Выявлены изменения вышеуказанных характеристик в зависимости от ковочного усилия.

Исследовано влияние послесварочного отпуска на механические свойства и механизм разрушения сварных соединений при испытаниях на статическое растяжение и при знакопеременном изгибе сварных соединений трубных заготовок при консольном креплении испытываемых образцов на специальном испытательном стенде конструкции СКБ «Геотехника». Установлено, что послесварочный отпуск способствует некоторому снижению характеристик интегральной прочности тем интенсивнее, чем выше температура отпуска, а также существенному снижению циклической долговечности после отпуска при температурах 500 и 600 °С. С этой позиции проведение послесварочного отпуска при указанных температурах нецелесообразно.

Произведена подготовка к испытаниям образцов сварных соединений сплошного сечения в соответствии с ГОСТ 25.502–79. С учетом возможностей изготовления цилиндрических образцов из-за ограниченной толщины стенки трубы определены типоразмеры свариваемых трубных заготовок, конструкция и размеры испытываемых образцов, сконструирована и изготовлена оснастка для крепления образцов в захватах испытательной машины. Начата реализация данных испытаний на образцах основного металла стали 32Г2 и образцах сварных соединений.

Посмотреть отчет за 2021 год