Автоматичне зварювання, 2023, №12



2023 №12 (05)

DOI of Article 10.37434/as2023.12.06

2023 №12 (07)

---

Журнал «Автоматичне зварювання», № 12, 2023, с. 39-47

Електронно-променеве зварювання тонколистового інтерметалідного сплаву з контрольованою швидкістю охолодження

Е.Л. Вржижевський, Н.В. Піскун, О.А. Великоіваненко, І.І. Статкевич, Т.Г. Таранова

ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua

Метою даної роботи є створення і випробування елементів технологічного процесу електронно-променевого зварювання (ЕПЗ) інтерметалідних сплавів системи TiAl, який дозволяє за один прохід в одній камері виконувати зварювання, попередній підігрів та наступну локальну термічну обробку зварних з’єднань, що, завдяки контрольованій швидкості охолодження, дозволяє уникнути появи дефектів типу холодних тріщин. В роботі обґрунтовано, чому саме ЕПЗ більш придатне для зварювання інтерметалідних сплавів на основі титану. Запропонований та детально описаний метод зварювання, який здійснюється у висячому положенні при консольному закріпленні зразків у спеціальному пристрої, при цьому термообробка відбувається відразу після закінчення процесу зварювання, забезпечуючи оптимальну швидкість охолодження зварного з’єднання. Встановлено, що утворення холодних тріщин в зварних з’єднаннях інтерметалідів пов’язано з низькою пластичністю матеріалу в стані після зварювання. Для чисельного прогнозування кінетики температурного поля і розрахунків напруженого стану була розроблена математична модель, на підставі якої проведений обчислювальний експеримент і визначені теплові умови, що призводять до тріщиноутворення у процесі ЕПЗ. Показано, що найбільший рівень залишкових напружень формується безпосередньо після закінчення процесу зварювання, дорівнює 350 МПа і спостерігається у центрі шва. Для запобігання виникнення холодних тріщин в зварних з’єднаннях зразків алюмініду титану запропонований технологічний прийом, що об’єднує ЕПЗ інтерметаліду Ti–44Al–5Nb–3Cr–1,5Zr (ат. %) з попереднім підігрівом та наступною локальною термообробкою (ЛТО). Чисельно показано і підтверджено експериментально, що використання розподіленого джерела попереднього нагріву зразка перед зварюванням дозволяє реалізувати сприятливі умови під час зварювання і при подальшому охолодженні, а саме, знизити величину розтягуючих напруг. Детально описано, яким чином здійснюється процес та його вплив на напружений стан і структуру одержаних зварних з’єднань. В роботі наведено режими ЕПЗ тонколистового інтерметалідного сплаву з контрольованою швидкістю охолодження та результати структурних і механічних досліджень зварних з’єднань, які отримані за запропонованою технологією. Бібліогр. 15, табл. 3, рис. 11.
Ключові слова: електронно-променеве зварювання, інтерметаліди системи TiAl, тонколистові пластини, регульована швидкість охолодження, напружений стан, зварювання «на вазі», локальна термічна обробка.


Надійшла до редакції 10.10.2023

Список літератури

1. Ночовная Н.А., Панин. П.В. (2014) Анализ остаточных макронапряжений в сварных соединениях титановых сплавов различных классов. Москва, ВИАМ.
2. Ильин А.А., Калачев Б.А., Полькин И.С. (2009. Титановые сплавы – состав, структура, свойства. Москва, ВИЛС-МАТИ.
3. Махненко В.И., Позняков В.Д., Великоиваненко Е.А. и др. (2009) Риск образования холодных трещин при сварке конструкционных высокопрочных сталей. Збірник наукових праць НУК, 3, 5–12.
4. Мандельберг С.Л., Гордонный В.Г (1961) Односторонняя двухслойная аргоно-дуговая сварка тонколистовой легированной стали. Автоматическая сварка, 9, 68–73.
5. Chen Guoqing, Zhang Binggang, Liu Wei, Feng Jicai. (2011) Crack formation and control upon the electron beam welding of TiAl-based alloys. Journal Intermetallics, 19, 1857–1863.
6. Zhuk, G.V., Trigub, N.P., Zamkov, V.N. (2003) Producing of titanium gamma-aluminide ingots using EB’HM method. Special electrometallurgy, 1, 19–21.
7. Нестеренков В.М., Бондарев А.А. (2014) Электронно-лучевая сварка крупногабаритных толстостенных конструкций из сплавов магния. Автоматическая сварка, 2, 39–43.
8. Ольшанская Т.В., Федосеева Е.М. (2019) Выбор основных критериев термического цикла для методов прогнозирования структуры сварных швов при электронно-лучевой сварке. Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение, 21, 2, 73–81.
9. Піскун Н.В., Вржижевський Е.Л., Костін В.А. та ін. (2022) Вплив часу існування розплавленої ванни при електронно-променевих процесах на випаровування елементів з високою пружністю пару. Автоматичне зварювання, 1, 26–32. https://doi.org/10.37434/as2022.01.04
10. Velikoivanenko, E.A., Milenin, A.S, Rozynka, G.F. et al. (2019) Forecasting of inclination of welded joints of titan γ-aluminide based alloy towards cold cracking under electron beam welding. Технологические системи, 3, 59–66. dx.doi. org/10.29010/88.9
11. Замков В.Н., Великоиваненко Е.А., Сабокарь В.К. и др. (2001) Выбор температуры предварительного подогрева γ-алюминида титана при ЭЛС. Автоматическая сварка, 11, 20–23.
12. Лобанов Л.М., Аснис Е.А., Пискун Н.В. и др. ( 2019) Исследование напряженно-деформированного состояния сварных соединений интерметаллидов системы TiAl. Автоматическая сварка, 11, 11–15.
13. Имаев В.М., Имаев Р.М., Гайсин Р.А. и др. (2017) Жаропрочные интерметаллидные сплавы и композиты на основе титана: микроструктура, механические свойства и возможное применение. Materials Physics and Mechanics, 33, 80–96.
14. Имаев В.М., Имаев Р.М., Хисматуллин Т.Г. (2008) Механические свойства литого интерметаллидного сплава Ti–43Al–7(Nb,Mo) – 0,2 B (ат. %) после термической обработки. Физика металлов и металловедение, 105, 5, 516–522. DOI: 10.1134/S0031918X08050098
15. Лобанов Л.М., Асніс Ю.А., Піскун Н.В. та ін. (2020) Вплив локальної термообробки на механічні властивості зварних з’єднань інтерметаліду системи TiAl, одержаного методом електронно-променевого зварювання. Автоматичне зварювання, 9, 36–41.

---

Реклама в цьому номері:

---