Триває друк

2017 №10 (01) DOI of Article
10.15407/as2017.10.02 		2017 №10 (03)

Автоматичне зварювання 2017 №10


Журнал «Автоматическая сварка», № 10, 2017, сс. 17-27
 

Эффективность различных методов упрочняющей обработки сварных соединений

В. А. Дегтярев


Институт проблем прочности им. Г. С. Писаренко НАН Украины. 01014, г. Киев-14, ул. Тимирязевская, 2. E-mail: ips@ipp.kiev.ua
Показана эффективность выбора неповреждающих режимов виброобработки сварных элементов металлоконструкций низкоуглеродистой стали с целью снижения в них остаточных напряжений без опасности усталостного повреждения на стадии технологической обработки. Сравнительные усталостные исследования показали увеличение долговечности виброобработанных сварных соединений и повышение их предела выносливости по мере увеличения базы испытаний. Предложен метод определения пределов выносливости стыковых сварных соединений низкоуглеродистой стали после разных режимов высокочастотной механической проковки, используя экспериментальные данные измерения глубины канавки. Показана эффективность повышения их предела выносливости в зависимости от скорости высокочастотной механической проковки и амплитуды колебаний рабочего инструмента. Проанализированы результаты экспериментальных исследований повышения сопротивления усталости сварных соединений низколегированных и низкоуглеродистых сталей при гармоническом и повторном ударном нагружении при температуре –60оС после высокочастотной механической проковки, аргонодуговой, взрывной, механической обработок и представлен сравнительный анализ их эффективности. Библиогр. 23, табл. 4, рис. 10.
Ключевые слова: сварное соединение, сопротивление усталости, предел выносливости, остаточные напряжения, глубина канавки, скорость проковки
Поступила в редакцию 13.06.2017
Список литературы
  1. Аснис А. Е., Иващенко Г. А. (1978) Повышение прочности сварных конструкций. Киев, Наукова думка.
  2. Кудрявцев И. В., Наумченков Н. Е. (1976) Усталость сварных конструкций. Москва, Машиностроение.
  3. Труфяков В. И. (1973) Усталость сварных соединений. Киев, Наукова думка.
  4. Dreger D. (1978) Good Vibes Reduce Stresses in Metall Parts. Machine Design., 50, 13, 100–103.
  5. Ting W., Dongpo W., Lixing H., Yufend Z. (2008) Discussion on fatigue design of welded joints enhanced by ultrasonic peening treatment (UPT). International of Fatigue, 3, 1–7.
  6. Шпеер Ф. З., Панов В. И. (1983) Вибрационная обработка сварных крупногабаритных конструкций с целью уменьшения деформации и склонности к образованию трещин. Сварочное производство, 5, 13–15.
  7. Томпсон. Л. (1969) Способ снятия напряжений в деталях вибрацией и установка для этих целей. Великобритания, Пат. 1259556.
  8. Зимницкий Ю. А., Хвалынский В. Н. (2004) Экспериментальная проверка влияния низкочастотной виброобработки на эксплуатационную надежность корпусных конструкций. Судостроение, 1, 50–52.
  9. Xiaohui Z., Dongpo W., Lixing H. (2011) Analysis of the S-N curves of welded joints enhanced by ultrasonic peening treatment. Materials and Design, 32, 88–96.
  10. Михеев П. П., Недосека А. Я., Пархоменко И. В. и др. (1984) Эффективность применения ультразвуковой ударной обработки для повышения сопротивления усталости сварных соединений. Автоматическая сварка, 3, 4–7.
  11. Лобанов Л. М., Кирьян В. И., Кныш В. В., Прокопенко Г. И. (2006) Повышение сопротивления усталости сварных соединений металлоконструкций высокочастотной механической проковкой (обзор). Там же, 9, 3–11.
  12. Дегтярев В. А. (2011) Оценка влияния режимов высокочастотной механической проковки сварных соединений на их сопротивление усталости. Проблемы прочности, 2, 61–70.
  13. Гришаков С. В., Ковалев А. М. (1988) Использование эффекта Баркгаузена для оценки напряжений и повреждений в ферромагнитных материалах. АН УССР, Институт проблем прочности. Препр. Киев.
  14. Дегтярев В. А. (1982) Установки типа ДСО для испытаний на усталость при повторном ударном нагружении с различной асимметрией цикла. Проблемы прочности, 10, 110–113.
  15. Статников Е. Ш., Шевцов Е. М., Куликов В. Ф. (1977) Ультразвуковой ударный инструмент для упрочнения сварных швов и уменьшения остаточных напряжений. Новые физические методы интенсификации технологических процессов. Москва, Металлургия, сс. 27–29.
  16. Прокопенко Г. И., Клейман Я. І., Козлов О. В. та ін. Пристрій для ультразвукової ударної обробки металів. Україна, Пат. 47536. 15.07.2002.
  17. Дегтярев В. А. (1991) Влияние коэффициента асимметрии цикла напряжений на усталость и циклическую ползучесть низколегированных сталей. Сообщ. 2. Проблемы прочности, 2, 27–31.
  18. Висиловский Н. Г., Пожидаев Н. Г., Демин В. М. (1992) Проблемы использования виброобработки вместо термообработки. Тяжелое машиностроение, 8, 20–22.
  19. Marguis G. (2010) Failure modes and fatigue strength of improved HSS welds. Engineering Fracture Mechanics, 77, 2051–2062.
  20. Серенсен С. В., Когаев В. П., Шнейдерович Р. М. (1975) Несущая способность и расчеты деталей машин на прочность. Москва, Машиностроение.
  21. Кирьян В. И., Кныш В. В. (2008) Высокочастотная механическая проковка сварных соединений металлоконструкций. Сварочное производство, 11, 36–41.
  22. Шульгинов Б. С., Дегтярев В. А., Матвеев В. В. (1984) О предельных напряжениях цикла сварных соединений с высокими остаточными напряжениями. Проблемы прочности, 3, 58–61.
  23. Шульгинов Б. С., Матвеев В. В., Дегтярев В. А., Дудин А. И. (1985) О влиянии микродефектов в сварных швах на сопротивление усталости металлоконструкций горнодобывающей, транспортной техники. Тез. докл. 2. республ. конференции по повышению надежности и долговечности машин и сооружений. Киев, Наукова думка, сс. 167–168.

Читати реферат українською


В. О. Дегтярєв
Інститут проблем міцності ім. Г. С. Писаренка НАН України. 01014, м. Київ, вул. Тимірязєвська, 2
 
Ефективність різних методів зміцнюючої обробки зварних з’єднань
 
Показано ефективність вибору непошкоджуючих режимів віброобробки зварних елементів металоконструкцій низьковуглецевої сталі з метою зменшення в них залишкових напружень без ризику втомного пошкодження на стадії технологічної обробки. Порівняльні втомні дослідження засвідчили зростання довговічності віброоброблених зварних з’єднань та підвищення їх межі витривалості по мірі зростання бази досліджень. Запропоновано метод визначення меж витривалості стикових зварних з’єднань низьковуглецевої сталі після різних режимів високочастотної механічної проковки, шо використовує експериментальні дані вимірювання глибини канавки. Показано ефективність зростання їх межі витривалості в залежності від швидкості високочастотної механічної проковки та амплітуди коливань робочого інструменту. Проаналізовано результати експериментальних досліджень зростання опору втомі зварних з’єднань низьколегованих та низьковуглецевих сталей при гармонічному та повторному ударному навантаженні при температурі –60 оС після високочастотної механічної проковки, аргонодугової, вибухової та механічної обробок та надано порівняльний аналіз їх ефективності. Бібліогр. 23, табл. 4, рис. 10.
 
Ключові слова: зварне з’єднання, опір втомі, межа витривалості, залишкові напруження, глибина канавки, швидкість проковки

Read abstract and references in English


V.A. Degtyarev
 
G.S. Pisarenko Institute for Problems of Strength of the NAS of Ukraine. 2 Timiryazevskaya Str., 01014, Kyiv-14, Ukraine. Е-mail: ips@ipp.kiev.ua
 
Efficiency of different methods of strengthening treatment of welded joints
 
The effectiveness of selection of non-damaging modes of vibration treatment of welded elements of metal structures of low-carbon steel with the purpose of reducing residual stresses in them without danger of fatigue fracture at the stage of technological treatment is shown. The comparative fatigue investigations showed an increase in the durability of vibrotreated welded joints and an increase in their endurance limit at the increase of test base. A method for determination of endurance limits for butt welded joints of low-carbon steel after different modes of high-frequency mechanical peening was proposed using experimental data of groove depth measurement. The effectiveness of increasing their endurance limit is shown depending on the speed of high-frequency mechanical peening and the amplitude of oscillations of the working tool. The results of experimental investigations of increasing fatigue resistance of welded joints of low-alloy and low-carbon steels under harmonic and repeated shock loading at the temperature of –60 °C after high-frequency mechanical peening, argon-arc, explosive, and mechanical treatments were analyzed and a comparative analysis of their efficiency was presented. 23 Ref., 4 Tabl., 10 Fig.
 
Key words: welded joint, fatigue resistance, endurance limit, residual stresses, depth of groove, speed of peening
References
  1. Asnis, A.E., Ivashchenko, G.A. (1978) Increase in strength of welded structures. Kiev, Naukova Dumka [in Russian].
  2. Kudryavtsev, I.V., Naumchenkov, N.E. (1976) Fatigue of welded structures. Moscow, Mashinostroenie [in Russian].
  3. Trufyakov, V.I. (1973) Fatigue of welded joints. Kiev, Naukova Dumka [in Russian].
  4. Dreger, D.R. (1978) Good vibes reduce stresses in metal parts. Machine Design, 50(13), 100-103.
  5. Ting, W., Dongpo, W., Lixing, H. et al. (2008) Discussion on fatigue design of welded joints enhanced by ultrasonic peening treatment (UPT). International J. of Fatigue, 3, 1-7.
  6. Shpeer, F.Z., Panov, V.I. (1983) Vibration treatment of large-sized welded structures to decrease the strains and crack formation susceptibility. Proizvodstvo, 5, 13-15 [in Russian].
  7. Thompson, L. (1969) A method of removing stresses in components by vibration and a setup for this purpose. UK Pat. 1259556 [in Russian].
  8. Zimnitsky, Yu.A., Khvalynsky, V.N. (2004) Experimental verification of influence of low-frequency vibrotreatment on service reliability of hull structures. Sudostroenie, 1, 50-52 [in Russian].
  9. Xiaohui, Z., Dongpo, W., Lixing, H. (2011) Analysis of the S-N curves of welded joints enhanced by ultrasonic peening treatment. Materials & Design, 32, 88-96.
  10. Mikheev, P.P., Nedoseka, A.Ya., Parkhomenko, I.V. et al. (1984) Efficiency of application of ultrasonic peening treatment for improvement of fatigue resistance of welded joints. Svarka, 3, 4-7 [in Russian].
  11. Lobanov, L.M., Kirian, V.I., Knysh, V.V. et al. (2006) Improvement of fatigue resistance of welded joints in metal structures by high-frequency mechanical peening (Review). The Paton Welding J., 9, 2-8 [in Russian].
  12. Degtyarev, V.A. (2011) Evaluation of effect of high-frequency mechanical peening modes of welded joints on their fatigue resistance. Problemy Prochnosti, 2, 61-70 [in Russian].
  13. Grishakov, S.V., Kovalev, A.M. (1988) Application of Barkhausen effect for evaluation of stresses and damages in ferromagnetic materials. Kiev, IPS [in Russian].
  14. Degtyarev, V.A. (1982) Units of DSO type for fatigue tests under shock reloading with different cycle asymmetry. Problemy Prochnosti, 10, 110-113 [in Russian].
  15. Statnikov, E.Sh., Shevtsov, E.M., Kulikov, V.F. (1977) Ultrasonic peening instrument for strengthening of welds and reducing the residual stresses. In: New physical methods of intensification of technological processes. Moscow, Metallurgiya, 27-29 [in Russian].
  16. Prokopenko, G.I., Kleiman Ya.I., Kozlov, O.V. et al. Device for ultrasonic peening treatment of metals. Ukraine Pat. 47536, Publ. 15.07.2002 [in Ukrainian].
  17. Degtyarev, V.A. (1991) Influence of coefficient of cycle stress asymmetry on fatigue and cyclic creep of low-alloyed steels. 2. Problemy Prochnosti, 2, 27-31 [in Russian].
  18. Visilovsky, N.G., Pozhidaev, N.G., Demin, V.M. (1992) Problems of application of vibrotreatment instead of heat treatment. Tyazholoe Mashinostroenie, 8, 20-22 [in Russian].
  19. Marguis, G. (2010) Failure modes and fatigue strength of improved HSS welds. Engineering Fracture Mechanics, 77, 2051-2062.
  20. Serensen, S.V., Kogaev, V.P., Shnejderovich, R.M. (1975) Load-carrying capacity and strength calculations of machine parts. Moscow, Mashinostroenie [in Russian].
  21. Kirian, V.I., Knysh, V.V. (2008) High-frequency mechanical peening of welded joints of metal structures. Proizvodstvo, 11, 36-41 [in Russian].
  22. Shulginov, B.S., Degtyarev, V.A., Matveev, V.V. (1984) On ultimate cycle stresses of welded joints with high residual stresses. Problemy Prochnosti, 3, 58-61 [in Russian].
  23. Shulginov, B.S., Matveev, V.V., Degtyarev, V.A. (1985) About influence of microdefects in welds on fatigue resistance of metal structures of mining and transport technics. In: of 2nd Republ. Conf. on Improvement of Reliability and Service Life of Machines and Constructions. Kiev, Naukova Dumka, 167-168.