Technical Diagnostics and Non-Destructive Testing, 2014, №03



2014 №03 (04)

2014 №03 (06)

---

Техническая диагностика и неразрушающий контроль, №3, 2014 стр. 34-40
 

ПОВЫШЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ УСТАЛОСТИ И КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ УДАРНОЙ ОБРАБОТКОЙ И ЭЛЕКТРОИСКРОВЫМ ЛЕГИРОВАНИЕМ

Г. И. Прокопенко, Б. Н. Мордюк, В. В. Кныш, С. А. Соловей, Т. В. Попова

 
Реферат:
Для увеличения ресурса сварных конструкций с помощью ультразвуковой ударной обработки (УЗУО) создано новое портативное оборудование с использованием цифровой регулировки электрических параметров ультразвукового генератора с выходной мощностью до 650 Вт и частотой около 27 кГц. Испытания на усталость образцов низколегированных конструкционных сталей показали существенное увеличение циклической долговечности после УЗУО сварных швов. Данная обработка снижает также коррозию соединений за счет образования в поверхностном слое мелкозернистой структуры и сжимающих напряжений. Предложен метод дополнительного увеличения долговечности сварных соединений при испытаниях в 3%-ном водном растворе NaCl, заключающийся в последовательном использовании УЗУО и электроискрового легирования зоны шва хромом. Библиогр. 20, табл. 2, рис. 5.
 
Ключевые слова: ультразвуковая ударная обработка, ультразвуковой генератор, низколегированные конструкционные стали, сварные соединения, усталость, коррозия, электроискровое легирование
 
To increase the operation life of welded structures by ultrasonic impact treatment (UIT) new portable equipment was created. This equipment is supplied with 27 kHz ultrasonic generator of 650 W power output with digitally adjusted electrical parameters. Fatigue tests of samples of a number of low alloyed structural steels showed a significant increase in cyclic durability of welded seams after the UIT process. This treatment also reduced the corrosive degradation of welded joints due to ultrafine-grained structure and compressive residual stresses formed in the surface layer. A method for additional increase in durability of welded joints tested in a 3% NaCl aqueous solution was suggested. It consisted of the successive UIT process and electric spark alloying of seam area with chromium. 20 References, 2 Tables, 5 Figures.
 
Keywords: Ultrasonic Impact Treatment, Ultrasonic Generator, Low Alloyed Structural Steels, Welded Joints, Fatigue, Corrosion, Electric Spark Alloying
 
1. Структурные изменения в зоне сварного шва стали Ст3 при ультразвуковой ударной обработке и их влияние на повышение сопротивления усталости / П. Ю. Волосевич, Г. И. Прокопенко, В. В. Кныш и др. // Металлофизика и новейшие технологии. – 2008. – 30, № 10. – С. 1429–1443.
2. Структура, фазовый состав и механизмы упрочнения аустенитной стали, подвергнутой ультразвуковой обработке бойками / В. А. Клименов, Ю. Ф. Иванов, О. Б. Перевалова и др. // Физ. и хим. обработки материалов. – 2001. – № 1. – С. 90–97.
3. The effects of ultrasonic peening treatment on the ultra-long lifi fatigue behavior of welded joints / D.Yin, D.Wang, H.Jing, L. Huo // Materials and Desing. – 2010. – 31. – P.  3299–3307.
4. Повышение сопротивления усталости сварных соединений металлоконструкций высокочастотной механической проковкой (Обзор) / Л. М. Лобанов, В. И. Кирьян, В. В. Кныш, Г. И. Прокопенко // Автомат. сварка. – 2006. – № 9. – С. 3–11.
5. Разработка и оптимизация оборудования и процесса ультразвуковой ударной обработки сварных соединений с целью снижения остаточных напряжений / Г. И. Прокопенко, А. Я. Недосека, А. А. Грузд, Т. А. Красовский // Техн. диагностика и неразруш. контроль. – 1995. – № 3. – С. 14–22.
6. Statnikov E. Sh. Applications of Operational Ultrasonic Impact Treatment Technologies in Production of Welded Joints // Welding in the World. – 2000. – 44, № 3. – Doc.XIII-1667–97.
7. Дегтярев В. А., Шульгинов Б. С. Оценка эффективности методов повышения сопротивления усталости сварных соединений при ударном нагружении в условиях низкой температуры // Пробл. прочности. – 2000. – № 6. – С. 115–123.
8. Pat. 6,467,321 B2 USA. Device for ultrasonic peening of metals. / G. Prokopenko, J. Kleiman, O. Kozlov et al. – Oct. 22, 2002.
9. Пат. № 60390 Україна. Спосіб обробки зварних з’єднань металоконструкцій високочастотною проковкою / Л. М. Лобанов, П. П. Міхеєв, Г. І. Прокопенко та ін. – Бюл. № 10 від 15.10.2003.
10. Prokic M. Piezoelectric Transducers Modeling and Characterization. – Bern: Published  in Switzerland by MPI, 2004. – 266 p.
11. Грінченко В. Т., Вовк І. В., Маципура В. Т. Основи акустики. – Київ: Наук. думка, 2007. – 640 с.
12. Бабей Ю. И. Повышение усталостной и коррозионно-усталостной прочности валов в прессовых соединениях механо-ультразвуковой обработкой // ФХММ. – 1976.– 12, № 1. – С. 111–112.
13. Фізико-механічні властивості ливарної сталі 20ГЛ після електроіскрового легування та ультразвукової ударної обробки/ Г. І. Прокопенко, В. Ф. Мазанко, Б. М. Мордюк та ін. // Вісник ТНТУ. – 2013. – №3 (71). –  С. 170–181.
14. Панин В. Е., Сергеев В. П., Панин А. В. Наноструктурирование поверхностных слоев конструкционных материалов и нанесение наноструктурных покрытий. – Томск: Изд-во Томск. политех. ун-та, 2009. – 285 с.
15. Лазаренко Н. И. Электроискровое легирование металлических поверхностей. – М.: Машиностроение, 1976. – 144 с.
16. Estrin Y., Vinogradov A. Extreme grain refinement by severe plastic deformation: A wealth of challenging science // Acta Materialia. – 61. – 2013. – Р. 782–817.
17. Чигринова Н. М., Кулешов А. А., Нелаев В. В. Микроплазмоискровое легирование с ультразвуковой модификацией поверхности // Электронная обработка материалов. – 2010. – № 2. – С. 27.
18. Tang X., Li D. Y. Production of alloyed nanocrystalline surfaces by combined punching, sandblasting and recovery treatments // Scripta Mater. – 2008. – 58.– Р. 1090–1093.
19. Сопротивление коррозионной усталости сварных соединений, упрочненных высокочастотной механической проковкой / В. В. Кныш, С. А. Соловей, А. З. Кузьменко, И. И. Вальтерис // Автомат. сварка. – 2008.– № 4. – С. 5–8.
20. Gao Y., Li X., Yang Q., Yao M. Influence of surface integrity on fatigue strength of 40CrNi2Si2MoVA steel // Materials Letters. – 2007. – 61. – P. 466–469.
 
Поступила в редакцию 24.06.2014
Подписано в печать 29.07.2014