автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Контактная стыковая сварка сопротивлением изделий из однородных и разнородных металлов при воздействии внешних магнитных полей

Р Г Б ОД

Московский Ьдоена Ленина, орцена Октябрьской Революция и ордена Трудового Красного Знамени . гойудпрсттоишЯ тохиппоокиЯ ушгеорситот им. Н.Э. Баумана

I ■ ' л

На праваг рукописи

РЕКУС .Валерий Гаврилович

контактная' стыковая сварка сопротивлением изделий из «дородных : к разнородных металлов при воздеЯстши внешних магнитных полей

05.03.06 - Технология и машин

огарочного производства

Работа выполнена в Научно-производственном объединении строительного и дорожного иашиностраения ОДШСтроЦдорм&а '

Научный руководитель-доктор химических

наук,профессор • Цугачвмм В.П, „

Официальные оппонент: д.^н!, проф. Чаказюв А.Д.

/ д.*.н»> проф. Сотат» Г.К.

Ведущее предприятие- ГОСНИТИ,Г.Мосета

Д~ ' 1994 г. в/У-

Защита состоятся '3 " часов на заседании

диссертационного совета Д 053.15.07 Московского

технологического Университета им.Н.Э.Баумана доадресу: 107005,

Москва,2-я Бауманская ул. ,д.5,МГТУ июня Н.Э.Баумана.

Ваш отзыв в 1-ом экземпляредзадервадрА печаты»,просим высылать

по. указанному адресу.

С диссертацией и^чно ознакомится в библиотеке.

Телефон для справок: 267-09-63

Автореферат разослан аш

Учёный секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

Подписано,к печати " /ФФУч Объём ! п.л. Зак. V

Шип В. В .

1994 г.

„Тира* 100

Типография; ИГТУ им.Н.Э.Бауыана,

' ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Важнейшей народнохозяйственно!) проблемой экономического и социального развития страны является повышение производительности.труда и качества выпускаемой продукции на базе широкого внедрения, в производство прогрессивной технологии и результатов научных исследований. Прй этом одной из важных задач является экономия всех вцдов ресурсов в процессе перехода к ресурсосберегающим технологиям. '

В настоящее время п одному из крупнейших потребителей стального проката относится строительство, в котором свыше 10$ проката расходуется на изготовление арматуры железобетона, значительную доле которой составляют стержни из высокопрочных термически упрочненных дефицитных сталей. "

При получении сварных соединений арматуры из неупрочненной иизкоуглеродистой стали на базе контактной стыковой сварки сопротивлением отсутствует высокоэффективная технология, обеспечивающая при рапнопрочности металла сварных соединений и основного металла одновременное равенство их характеристик пластичности.

В своп очередь, отсутствует я эффективная технология контакт, ной стыковой сварки получения равнопрочных сворных соединений раз-нород|Шх металлов, обеспечивающая получение прочности разнородного сварного соединения, ровной прочности менее-прочного металла. Подобные соединения находят применение в различи« отраслях промышленности, о частности, в нефтехимической и электротехнической.

В этой связи разработка технологии достаточно простых эффективных способов сварки и устройств д*я получеиия сварных соединений . 4

однородных и разнородных металлов на базе контактной стыковой свар-, ки сопротивлением при .одновременном обеспечении характеристик прочности й пластичности сварного соединения на уровне основного метал-' ла при повыаении коррозионной стойкости соединения, особенно в условиях отрицательшх те. лератур. явдяется актуальной задачей.

Целью диссецтаютнной работы является разработка и исследование эффективнкх способов и устройств контактной стыковой сварки сопро- • тивленнсы однородных и разнородных металлов и сплавов на. базе неуп-рочиённых низкоуглеродистых сталей, при воздейсфвии внешних магнитных полей а процессе сварки и Ьхлодения соединений.

Методы исследования. При решении основных эздач диссертационной рлбогы использовались: - •

анализ и обобщение литературных данных по эффектам магнитных полей в металлах и сплавах при термической и теомомсханической обраб< ке и возможности использования "пол 'Л при контактной стыковой спарю сопротивлением однородных и раэнор дных металлов и сплавов;

теоретические и Экспериментальные исследования с анализом воздействия внешних магнитных поле I на физико-механическиеи физико-химические свойства сварных соединений однородных и р-азнорсщных металлов и сплавов с использованием осциллографирования электрически: параметров процесса сварки, м ¡хаяических испытаний сварных соединений с записью диаграмм раст стения и с проведением на их основе анализа физико-механических л *рактеристик прочности и пластичности (ударной вязкости, микрогвёрдости, удельного электрического сопротивления) ; исследования коррозионной стойкости металла сварных соединений в агрессивных средах с использование« весового метода и метода травления; металлографические, злектронномикроскопические и рснтгеноструктуриые исследования металла сварных соединений; и методы обработки экспериментальных данных и математической статистики яри анализе экспериментальных данных.

Научная новизна работы состоит 'В следующем: установлены общие закономерности влияния внешних магнитных полей на качество и эксплуатационные, технические характеристики сворных соединений однородных и разнородных металлов и сплавов, полученных на базе контактной стыковой сварки сопротивлением;

установлен оптимальный диапазон интенсивности и оптимальная иццукция внешнего магнитного поля по предложенной методике их определения, о котором достигается одновременное возрастание характеристик прочности и пластичности сварных соединений до уровня и вше характеристик основного металла народу с, повышением коррозионной стойкости;

установлена взаимосвязь дисперсности структуры, её упорядочения и текстуры металла сварных сое; .тений, определяемых интенсивностью внешних магнитных полей, ,с механическими характеристиками прочности и пластичности. ^

Практическая ценность. Разработаны способы и устройства для контактной стыковой сварки сопротивлением соединений однородных и разнородных металлов и сплавов на базе низкоуглеродистнх сталей (на примере сосдинс,..,й сталь-никель и сталь-вольфрам) с использованием поздсйствия внешних постоянного и переменного промышленной чпстоти (ЬО Гц) магнитных полей. Разработанные способы сварки- в оптимальном диапазоне магнитной индукции магнитных нолей обесне-

шпают одновременное повышение механических характеристик проч-оети, пластичности и коррозионной стойкости сварных соединений инородных металлов и сплавов до уровня и выше характеристик ос-ювного металла, а также повышение стабильности физико-механических :арактеристик и одновременное повышение механических характерис-ик прочности.и пластичности сварных'соединений разнородных ме-аллов.

Реализация работы. Результаты работы п ввде опнтао-промышлен-ой проверки разработанных способов контактной стыковой сварки опротиолением и устройств внедрены на Московском заводе Л1Э-2,

1 также' на предприятиях Новомосковского монтажного управления Монтажная защита", треста "Кинешмастрой" строительно-монтажного 'правления № 3, Ростовского хозрасчётного строительного управле-1ия МККстрой, Ростовского завода монтажных заготовок треста "Юж-■ехмонтаж", яа экспериментально-опытном заводе РХТУ им. Д.И.Мен-.елеева, и на Московских предприятиях МНПП "Агроинформатика" и И "Металлика Лтд.Ко".

Апробация работы. Основные результаты равотц были доложены и >бсуждени: на научно-технической конференции МХТИ им. Д.И.Мееделее-ш (г. Москва, апрель 1969 г.), на И научно-технической коиферен- ; ¡ии Калужского филиала МВТУ им. Н.Э.Баумана и Калужского турбинного твода (г. Калуга, май 1973 г.), на четвёртом заседании Межинсти-'утского семинара по молекулярной физике в МОПИ им. Н.К.Крупской т. Москва, июнь 1976 г.), на Всесоюзной научно-технической конфе-1енции "Износостойкость машин" в Брянском технологическом институте. г. Брянск,, апрель 1991 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, Dit.-очая , > авторских свидетельств на изобретения.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 1яти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Она из-ютена на 365 страницах машинописного текста, содержит Ш ри-;ункой и 15 . таблиц..Список литературы включает 74 наименопа-

На защиту ушослтсп: ■ основы физической модели механизма роздействия внешних магнитах нолей на. дисперсность структуры, её упордцо<чение и текстуру отаплоп и сплопоп, определяющих физико-мехвнические и физиио-химичс-нип характеристики сварных соединений однородных и разнородных мо-.чл.поп и сплявоп;

Разработанные способьГ И устройства для контактной стыковой сварки сопротивлением с воздействием внешу /х магь ;шх полей и практические рекомещации по эффективному использованию их для сварки однородных и разнородных металлов и сплавов: . "'■-..

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность решаемой проблемы, сформулированы цель и задачи исследований Диссертационной работы, а также научные положения, которые выносятся на защиту. ,

Глава I посвящена обзору предшествующих работ по рассматриваемой проблеме и постановке задачи исследований. .

Анализ литературных источников показывает, что наиболее полно вопросы воздействия магнитных полей на металлы и сплавы при гермо-и термомеханической обработке изучен в работах М.А.Кривоглаза, В.Д. Садовского, М.Л.Бернштейна, В.Н.Пустовойта, Э.И.Эстрина, В.Бассета, Р.А.Адамеску, И.П.Кудрявцева, Г.И.Граник, А.С.Ермоленко, А.З.Ыень-иикова, Я.А.Малинена и др., из которых следует, что магнитное поле способно: расширять область существования ферритной фазы ферромагнитных сплавов; изменять в сторону повышения температуру ^ -»«1.фазовых переходов и одновременно воздействовать на кинетику этих превращений; изменять температуру упорядочения ферромагнитных сплавов; измельчать зерно ферритной фазы; создавать текстуру ферритной ^азы • : при превращении. \ - и изменять текстуру рекристаллизации ферромагнитных сплавов.' •

Эффект термомагнитной обработки.может быть сведгн к созданию преимущественной ориентации частиц и изменению как.кристаллической,; тяк и дислокационной структуры, с которыми связаны многие физико- , химические и физико-механические.свойства металлов и сплавов. При этом действие магнитного поля при термообработке наиболее эффективш проявляется при температурах ниже то\г.-.и Кори. Максимальный эффект достигается при охлаждении металлов и сплавов от температуры точки Кюри до комнатной и более низких ^температур, '

Анадиз металловедческих работ по влиянию на структуру и текстуру

железоуглеродистых сплавов на примере сталей различных классов убедительно показываем, что использование воздействия внешних магни' ных полей является достаточно тонким и гибким инструментом повнш.ени, качества металлов и сплавов, в, частности, повышения их.физико-механических характеристик и коррозионной стойкости. . • ; "'

Успешное применение воздействия внешних магнитных полей на рас-лав сварочной ванны при сварке плавлением для повышения качества ппрннх ооединониП осуществлено п работах целого ряда отечественных озрубек.чых исследователей (С Л-Кадцельберг, И.М.Ковалёв, Л.Г.Лку-оп, Е.И.-{ерши, Л.Вайсельберг, В.Кюнчер и др.).

3 результате проведенного- анализа - продшестпу«их исследовании ю использованию влияния внешних магнитных полой при термо- и тер-шмехагшческоГ; обработке и при сварке плавлением металлов и сплавов ) принципе позволяет сделать предположение, что внешние магнитные юля могут быть эффективно использованы и для улучшения качества металла зон« стыка сварных соединений, выполненных контактной сты-<овой сваркой сопротивлением.

Выбор указанна пар металлов и емгавон обусловлен тем, что ниэ-юуглеродистая сталь, никетть я вольфрам широко используются в разумных отраслях народного хозяйства (в строительной индустрии, хими-геской, электротехнической промышленности-и др.). В научном плане зчбор приведенных сочетаний спариваемых металлов и сплавов обуслоо-пен II тем, что они имеют различные знаки магнитострикции (у стали он положительный, у никеля - отрицательный, у вольфрама он равен пулю). Кроме того, выбор соединения сталь-вольфрам связан с тем, что р плоскости стыка при этом теоретически возможно возникновение структуры стали с включением интерметаллида. железа с вольфрамом,, охрупчивоюией сварное соединение и вызывающей увеличение разброса его механических характеристик.

Исходя иа этого формулированы научные задачи диссертационной работы применительно к контактной стыковой соарке сопротивлением;

- разработать основы физической модели механизма воздействия ВМП на физико-механические и, физико-химические свойства металла, зоны стнка сварных стыковых соединений исследуемых однородных и разнородных металлов и сплавов;

- исследовать влияние постоянного и переменного прс.лилейной частоты (50 Гц) ВШ на физико-механические и физико-химические характеристики металла зоны стыка сварных соединений рассматриваемых однородных и разнородных металлов и сплавов в широком диапазоне ицп,укций поля; ' •

установить оптимальный диапазон и оптимальную шщукцив ВМП, обеспечивающую при сварко максимально возможней положительный гф-

['ляпа 2 посвящена экспериментальным установкам и методике исследования влияния магнитных полей на фиэино-мехакичгские. и'физихо-хлмичбскис характеристики сварных соединения пан контактной стыковом сварке сопротивлением. . ' .

Сварку образцов сталь-сталь, сталь-никель и ствлЬ-вольф^ам с.'су«~ <>|есгвляли на сварочной установке МТ-1213..'- ■ ■ • - • •<

Магнитная обработка свариваемого стыка к моменту включения сЬа-'' рощц;го тока обеспечивалась с помощью предназначенного для этого электромагнитного устройства. Сварка образцов выполнялась при оптимальных значениях пар_4етров режима пварки в.виррком диапазоне индукций внешнего постоянного и переменного промышленной частоты (60 Гц) магнитного поля. В процессе механических испытаний по ГОСТ 653666 образцы, подвергнутое при сварке воздействий иагнигиого ноля, изготавливались в азде гагаринских образцов с проточкой с таким расчётом, чтойы плоскость сваренного стыка находилась в месте шейки фигурной проточки, предопределяющей разрушение образцов по плоскости сваренного стыка. При о тем для качдого образца записывали диаграмму растдасения, по которой определяли механические характеристики, прочности и пластичности. Проводились также механические испытания сварных соединений на ударную вязкость к на микротвёрдость методом Виккерсв.

Механические испытания образцов сварных соединений сталь-вольфрам,. изготовленных п виде контактов прерывателей систеш« затирания автотракторного электрооборудования. производили на гидравлической прессе со специальными приставками для испытании па растяжение п ■ на ерем.

Цоред механическими испытаниями сварных соединений стал г—сталь измеряли удельное электрическое сопротивление металла осин сварки методом дпоПного моста.

Параллельно с металлографическими исследованиями сварных соединений сталь-сталь, сталь-никель и сталь-вольфрам на макро- н микроструктуру и э^окгронномикроскопическими исследованиями на электронном микроскопе Тез£а В2-242Е сварных соединений сталь-сталь, пелученны* (¡ри воздействии переменного магнитного поля промышленной частоты, осуществляли также на дифрактометре УРС-50Ш рентгеноструктурный анализ металла в плоскости стыка, этих стальных саариых соединении.

Глава 3 лоспяшена изучению влияния магнитного полк на фнзикр-мехшшчеекис и фиуш«о-химические характеристики сварных соединении однородных и разнородных металлов и сплавов.

Как показывают проведенные исследования, изменения-физико-механических характеристик металла зоны стыка сварных соединений •сталь-сталь, сталь-никель и сталь-вольфрам является периодическими функциями ивдукции магнитного поля. Они содержат последовательно повторяющиеся с определённой частотой максимумы, которые представляют наибольший технический интерес с точки зрения повышения качества сварных соединений, поскольку в них достигается одновременное повышение показателей прочности, пластичности и коррозионной стойкости (Рис.1). ' ' '

Изучение влияния внешних магнитных полей на характеристики •прочности и пластичности сварных соединений сталь-сталь и сталь-никель, полученных контактной стыковой сваркой сопротивлением, производилось на стали Ст. 3 и никеле Н1, содержащем 99,68?? никеля, а на механические характеристики прочности соединений сталь-вольфрам - на стали 10 и вольфраме, содержащем 99,95% вольфрама.

В случае сварных соединений сталь-сталь максимумы характеристик для постоянного и переменного магнитных полей практически совпадают. При этом первый и второй максимумы заключены соответственно в диапазонах ивдукций 0,15*0,20 Тл и 0,45*0,50 Тл, а минимуму соответствует диапазон ивдукций 0',304- 0,35 Тл.

Как.показали механические испытания на растяжение сварных '•соединений сталь-сталь, в диапазонах ивдукций, соответствующих максимумам механических характеристик, наблшается возрастание показателей прочности: й в на 20$, бпц, <5т , ¿>т на 30^ и Б к на 60% при одновременном возрастании показателей пластичности:& и Н* на 30%, а Ь мах на 90% по сравнению со сварными соединениями, полученными в отсутствие воздействия магнитного поля (при В = О Тл). При этом оказалось, что максимальные значения механичег :их характеристик этих сварных соединений даже превышают значения механических характеристик основного металла.

Аналогичные механические характеристики прочности и лластич-ности сварных соединений сталь- никель также одновременно возрастают в диапазоне.ивдукций поля, который практически полностью совпадает с первым диапазоном ивдукций магнитного поля для сварных соединений сталь-сталь, однако одновременное возрастание механических характеристик прочности и пластичности соединений сталь-николь было менее зтчителытм, чем соединений сталь-сталь.

Микротвёрдость 11м моталлч сварных соединений сталь-сталь ь хервом и ло втором диапазонах индукций' иозрастает до 30$, а в.диа-пзоне минимальных механических'хлрпктеристшс сникает«а до 40%

Sl.r'S^,

'fi-

.Рас, I , Зависимости J, ,Ф s<f ссатиш: соединений сталь — сталь от индукции: переменного здагвыткого пода, отнесенных к соответствуй^« значениям в отсутствие колея • . .

но сравнению с соединениями при Б = 0 Тл. Одновремешю каооимуьвд механических характеристик соответствует также и прегмшеняе ыак-ро твёрдости металла сваряых соединений над ыикротвёрдоетые основного металла.

Полученные зависимости микротвордооти металла сварных соединений от индукции внешнего магнитного поля позволяют качественно судить о всех механических характеристиках прочности и нластичюс-141 но только 1з плоскости стыка, по которой осуществляли разрушение сплрннх соединений, но и в любом сечении их зоны тонического влияния.

Смеет« с тем, как-оказалось, коррозионная стойкость сварных соединений «з низкоуглеродистой стали , в прошенная скоростью их кор]Юзии u агрессивных средах, также является периодической функ— uiicJi магнитной индукции как постояв .ого, та» и переменного магнитного ноля. При этом б диапазонах индукций магнитного поля с макси-мальннми механическими характеристиками максимумам коррозионной CToi-ücccTii сварных соединений, установленной при различных дяитель-аостях, травшости в агрессивных средах, соответствует повышение коррозионной стойкости в дистиллированной воде, в 10$ растворе сер-нои-кислоты и в 20% растворе азотной кислоты соответственно в 2 раза, на ю% и на 20%.

Б случпо .чес сварных соединений сталь-вольфрам при переменном мпгиитном иоле максимумы и минимумы следуют друг за другом с боль-

шей частотой, чем для сварных соединений сталь-сталь .При атом диапазоны индукций с максимальными характеристиками заключвш в пределах 0,09+ 0,12 Тл и 0,16-*'0,19 Тл.

В этих диапазонах индукций предел прочности на растяжение £ л возрастал более чем на 255», а предел прочности из срез всу на 35% по сравнению и соединениями, полученными при отсутствии внешнего .магнитного поля. Однако для практического

^пользования следует отдать предпочтение первому, оптимальному, дкз--.тону яздукадш 0,15^0,20 Тл и соответствен!» оаттиалыюцу значат" .шдукции, рапному 1625 Гс /слабое магнитное ¡голе/, поскольку тот кс иоложителытИ эффект достигается в этом случае при втрое мошкдо ток» ¿огйуждвипя и о о раз меньшей мощности, потребивши устройство!-*, л'¡я глатнитной обработки, и соответственно меньших ехх> 'табаритиих размерах и" массе, чем во хлором максимальном- диапазоне индукций /при еиды&м кагнитногГ пола/. При атом также следует отдать предпочтение более технологичному переменному магнитному пода промжегшой частота перед постоя шип МП, обеспечивающему щюсто-ту устройства дум магнитной обработки и использование боле о просто 1Х> тшювого электрооборудования.

И главе 4 наложены результата металлографических исследовании структуры металла сварных соединений, получениях при контактной стшсоиой сварке сопротивлением и магнитних палях.

Мотачлох-рй^ичеокш^ исследованиями сварных соединений сталь-сТаль установлено,- что в максимальных диапазонах индукций постоянного и переменного магнитних полей возникают сориеитированниа поперёк плоскости сваршго стыка мелкодпеперенно зёрна перлита с более тонкой сеткой феррита, нежели при отсутствии воздействия магнитного поля. При этом внутри зёрен перлита также отмечена ориентация пластинок феррита я цементита в направлении ориентации перлитных зёрен. При индукции магнитного поля, соответствующей минимальном механическим характеристикам, структура металла вони стыка сварных соединений идентична структуре металла соединений, полу-чеминх в отсутствие воздействия магнитного поля. Причём тенденция к ориентации структура металла з'они стыка сварных соединений более чётко проелемнваетсн при ьопдойствии переменного магнитного поля.

аюктроипомщсроскопическио исследования структуры металла шна стальных снарних соединении подтверждают результат» шп<|>оаналияа. . п 'ости ориентации фаз феррита.и цементита я повшыонил длспе^шс--тп феррито-цемонтитной смеси металла зона стыка, полненного с яс-полк-'^вдннем воздействия магнитных полей.

Взаимно перпендикулярная ориентация в диапазонах индукций магнитных шлей о максимальными характеристиками-структура металла стальной и ник ело вой частей оварного соединения овязана со взаимно перпендикулярными направлениями лёгкого намагничивания стали и никеля ъ условиях их осевого сжатия и одновременного поперечного намагничивания. • ■• : ■

' Кроме того, в диапазонах индукций с максимальными характеристиками наблюдается уменьиепиэ толщины ферритцои прослойки в зоне сплавления стали о никелем ш сравнению о соединениями при В = 0 1

Глава S посвящена ренатеноструктурньм исследованиям упорядочения структур» металла сварных соединений, полученных при контактной стыковой сварке сопротивлением в магнитный полях.

Рантгеноструктурные исследования упорядочения структуры металле зоны стыка сварных соединений сталь-огаль позволили более глубоко оценить текстурнне и структурные изменения металла, внявленныв иеталт¡графическими исследованиями. При этом упорядочение структуры металла аонн стшса, связанное о напрйвленвдл упорядочением; атомов, оценивалось безразмерной'величиной упорядочения к = Ь/в структур», где h - висота Ди<1рткционного-рентгеновского максимума в - полуищриьа дифракционного рентгеновского максимума. KjxJMe того, упорядочение структуры металла зоны стыка сварных соединений в диапазонах индукции с максимальными характеристиками превышало упорядочение основного, металла. Аналогичные результаты получены и . никелевой части сварных соединений о таль-никель..

В соотв'етстши с поставленными важными задачами и полученными результатами исследований, свидетельствуювдми о периодичности изменения свойств металла сварных соединений, предпринята попытка объ яснить ату периодичность на пнове гармонического анализа. При атом •полипу били подвергнуты наиболее ярко выраженные периодические за-wchmooth Sic, Y и 8мах сварных сое^шений сталь-сталь ь функции индукции шеот-го постоянного и переменного /50 Ги/ магнитного поля П сняли с итлм можно предположить, что физико-химические и финн,'-о-механичгскич свойства металла сварннк соединении, сшзамвше с JUi'jiin'Hoii индукцией внешнего мягнитного поля периодической зависн-'.!остм-1,; самш неирсредвтвошши .образом определяются степенью упоря-;,очгмн-ч структуру этих соеЛишевдй, глчвннк вклпд в которое вносит , ■'/.пч■-!,<!(! г, плоскостях [по], и [200] кристаллической объёмно-'-HrpuporaHHoii^ реке тки «/.-железа. ' ' V

Статистические оценки о использованием известных методов по критерии Стмдента подтвердили, что наблюдаемые экстремумы существенно /значимо/ отличаются от свойств соединений при В = О Тл.Неравенство при одностороннем критерии соблюдается для всех исследуемых характеристик прочности и пластичности сварных соединений во всех двдпазо. ос индукции магнитных полей. При уровне значимости 0,01 разницу между выборочными средними значениями механических характеристик сварных соединений, выполненных при отсутствии воздействия магнитного лоля и при его воздействии, нужно считать значимой с вероятностью 0,99. ,

Анализ показывает, что а результате.Взаимодействия поля сварочного ■ тока с ВШ на свариваемый стык воздействуют знакопеременные силы (с частотой-50 Гц при постоянном и 100 Гц при переменном ВМП), а так же екскшэ гармонические составляющие магнитного поля, обусловленные магнитным гистерезисом, вызывающие в' кристаллитах вихревые .токи, взаимодействующие с полам сварочного тока и ВМП, предопреде-шющие возникновение'соответствующих'магнитных моментов. При благоприятном сочетании составлгпощих проявляемых силовых воздействий (зриодически возникают резонансные явления, вызывающие в процессе деформации кристаллографическую переориентацию зерен металла относительно усилия слатия, обеспечивающую максимальное проявление маг-мопластического зфТвкта и эффекта Ребйндера, связанного с поверхности явление.«!,!* сочетании с упругой магнитострикционной деформацией.

На основании проведенных комплексных исследовании физико-механических и физико-химических свойств металла зоны стыка сварных соединении модель механизма эффективного воздействия на них ВМП при <онтактнэ>1 стыковой сварке сопротивлением представляется следующим образом. Намагничивание образцов свариваемых ферромагнитных матери-ими на стадии султля,сварочного цикла предопределяет их более вьсо-сум степень гиастической деформации на последующей стадии нагрева, .»бусловлелну» потм.ением технологической пластичности этих материа-юв при реализации магнитопластического эффекта. При атом в рвзуль-■ате магнитострикшюнного взаимодействия границ доменов с дислокахш-ма ускоряется скорость перемещения, а. следовательно, аннигиляция и х выход на маиэёреннш границы, а также достигается переориентация лементарких кубических реайток «(-железа. Это и приводит к возраста -шэ величин^ и скорости-осадки свариваемых образцов, что и предопре-еляет в плоскости свариваемого стыка более полную ми'езио металлов виду улугооикп в нём условий образования металлической связи и разумения рздупро'иЛтюй (Ьзррптной прослойки при одновременном более полном удален!!!" рз иого окисленного металла.

¡¡а последний стадии сварочного цикла - проковке достигается получение и зоне стыка-не только мелкодисперсной неориентированной поперок плоскости стшса /вдоль направления лёгкого намагничивангя с парного оовтюпия в условиях «го одновременного продольного сжатия и .поперечного намагничивания/, но и упорядоченной структуры стальной- части соединения вследствие переориентации элементарных рошоток ¿-железа и направленного упорядочения в них атомов внедрения углерода. В итоге, в плоскости сваренного стыка возникают кристаллиты металла с меньшим количеством дислокаций.., а следовательно, и с более правильным кристаллическим строением.

По аналогичной модели достигаются изменения структуры и текстуры металла в никелевой части сварных соединений сталь-нькель,

В конечном итоге, в металле зоны стыка сварных соединений /однородных и разнородных/ металлов достигаются интегральные ипене-ния,-при которых создаются'упорядоченные по составу и кристаллографическим ориентировкам атомные построения. Последние обусловливают торможение движущихся через"них дислокаций вследствие затраты части их энергии на совершение процесса упорядочения-разупорядочения, что и приводит 1С одновременному'повышению показателей прочности и пластичности исследуемых соединений вцелом.

■ В приложении приводятся таблицы с экспериментальными данными Физико-механических и физико-химических характеристик, упорядочения структуры металлов зоны стыка соединений, однородных и разнородных младой и снлаиои, "

1]]'рло.,<'!Нги приведены также акты-внедрения результатов исследо-1;.гпн 5 по диссертационной работе. .• г-

0СШВ1Ш вывода И РЕЗУЛЬТАТЫ РАЮТЫ ' .

I. Экспериментально -установлено что ВМП с ыагнитаюй индукцией да 0,00 Тл, воздействующее на металл в зоне стыка при контактной' стыконс": свар .) сопротивлением соединений сталь-сталь, сталь-никель и сталь-вольфрам в интервале температур от начала до конца аустепитпо-ферритного превращения в низкоуглеродистых сталях приводит к изменению характеристик прочности и пластичности этих соединит», которые.имеют периодический характер от интенсивности мяпттлого поля. при этом эффективность воздействия поля тем зна-'Ь'.тс.ччсге, чем вышз температура магнитного превращения свариваемого мот-дтпа.

2. Р^нттеноструктурными исследованиями показано, -что периодическое, изменение механических характеристик рассматриваемых свар--них соединений, при воздействии ВМП определяется соатветсвующим ему периодическим изменением упорядочения структуры металла. зоны стыка, по плоскостям кристаллической решётки, характеризуемого величинами индексов Миллера, отражающими деформационную способность решётки обработанного магнитным полем металла.

3. Эксгоэртентально установлено, что при воздействии ШП на металл зоны стика в течение Всего цикла сварки, вплоть до его остывания, в процесса контактной стыковой сварки сопротивлением в диапазона*. индукций 0,15-0,20 Тл и 0,40-0,50 Тл-удается повысить одновременно показатели прочности и пластичности металла зоны сварного стыка до.уровня основного металла, наряду со значительным повышением его коррозионной стойкости. Так, для указанных.диапазонов рндукций при сварке соединений сталь-сталь, сталь-никель и сталь-вольфрам удаотся повысить механические характеристики прочности и пластичности, в частности, для соединения сталь-сталь 6 в, Сэ пц,

6 Т1, ¿т и йк соответственно нэ 20?»» Э0£, 30%, 20% и С02> и Ь , У и Ьмах соответственно на 30 Х% и 90%, а коррозионная стойкость соединений в'агрессивных средах при этом возрастает на 7.0+25%■

. 4. Металлографическими и электро нномикроско пич ее к им и исследованиями установлено, что в-результате воздействия ШП при сварке происходит измольченио структуры и текстурированиа зёрен металла, зоны стыка относительно направления магнитного поля. При этом в стальной части соединения возрастает дисперсность ^аз феррита и цементита и происходит их ориентация, так же как и оёрен норчита, поперёк стыка сварного соединения при однопрйменном возрастании упорядочения- структура металла, установленного рентгеноструктурны-ми исследованиями, что и обусловливает одювремешюе повышение прочности, пластичности, коррозионной стойкости и снижение удельного электрического сопротивления металла зоны стыка.'

5. Еаз^бозаны основы физичеасой модели механизма, воздействия ВМП на структуру и. тете туру ферромагнитинх металлов зоны стыка сварных соединений при контактной стыковой снарке сопротивлением, представляющей собой интегральней результат рада физических процессов: шгнитопл1стическоГб э0екта на стадии нагрева, обус-лоапонного магнитострикцданпш взаимодействием границ доменов с Дислокациями, и аффекта изменения структура и текстуры метал.па • зоны стнка под воздействием ВШ1 на стадии проковки и охлаадсния.

6. Разработана эффективная технология контактно!! стыковой с юрки сопротивлением соединений исследуемых однородных и- разно- . родных металлов на базе низкоуглеродистых сталей при воздействии .ВМП с индукцией в оптимальном диапазоне 0,15-0,20 Тл, воздействующего в течение всего цикла сварки на всех трёх стадиях - сжатия, -нагрева и проковки, вплоть до остывания сварного соединения до температуры Ю0-200°С. При этом показало, что для 'обработки металла зоны сварного стыка целесообразно рекомендовать наиболее доступное для практического использования переменное магнитное ноле 'промышленной частоты /50 Гц/ с оптимальной индукцией 0,1625 Тл, при котором обеспечивается наибольшая простота, доступность, компактность и низкая стоимость устройства для создания магнитного поля, а расход электроэнергии не превышает 1,5% от общего количества энергии, потребляемой на процесс'сварки.

• 7. Показано, что предложенная технология сварки с использованием BMII позволяет'простыми и доступными средствами обесточить возможность эффективного одновременного повышения показателей • прочности, пластичности и коррозионной стойкости металла зоны стыка до уровня и выше уровня основного металла и уменьшение снижения уровня показателей пластичности при отрицательных температурах при контактной стыковой.-сварке сопротивлением арматуры из. пиз-коуглеродистнх сталей, что весьма актуально, в частности, для железобетонных строительно-дорожных конструкций, осо0енио работающих в условиях переменных нагрузок и отрицательных температур. Это позволяет существенно повысить качество /надёжность и долго-вечность/- этих сварных соединений и таким образом исключить воз-.олнооть их разрушения но месту сварки. При этом расчёту вари их

соединений существенно .упрощается, поскольку он можот быть осуществлён исходя из показателей'прочности и пластичности основного метала.

8.В.ходе проведенных исследований разработаны новые технические решения на способы и устройства контактной стыковой сварки с использованием ВМП, признанные Госкомизобретений СССР изоб-регэлншш, на которые получено 6 авторских свидетельств/ на 3

способа сварки и на. 3 устройств^/." '• - .

3;ономический эффект, достигнутый за счет повышения качества сварных соединений в процессе внедрения разработанных техничес-решений, составляет 6,078 тыс.руб, в год на одну установку-, при уюине цен до 02.04.91'г. '

И ' .■ ■ .... ■ . ' -. ' ' •"'"'

По результатам выполненных вдоледований опубликовано 14 печатных работ.

Основное содержание диссертации отражено в рдботах:

1. Сварка контактов распределителей системы зажигания автотракторного электрооборудования /Б.Л.Кузьмин, Н.М.Челноков, В.А. Заварзин, В.Г.Рекуо //Сварочное производство.-.1969.-$ 8.-С. 21- 28. -

2. Влияние внешнего магнитного поля на прочность и пластичность . соединения при котактА>й стыковой сварке однородных и разнородных

, ' металлов /Б.А.Кузьмин, (Т.П.Путачевич, В.Г.Рекус, Н.М.Челноков я др. // Сварочное производство.- 1971.—rt 9.- С. 6-7.

3. Сварка контактов распределителей системы зажигания авто. тракторного электрооборудования /Б.А.Кузьмин, Н.М.Челноков, В-А.

Заварзин, В.Г.Рекуо // Новое в процессах горячей обработки металлов : Сб. ВЗМИ.- М.: 'Малшнострооние', 1971.- С. 75-81. •

4. Рекус В,Г., Коблов B.C. О возможности повииснин статической прочности стали В условиях понижения температур воз действие магнитного Поля // Тр. 1ЯТИ.- 1973.- Вып. 77.- С. Э4&-355.

. ;5. Гскус В.Г., Быков Л.Н. Злектронномшсроскопическое исследование .швов сварных соединений, полученных при воздействии внешнего магнитного поля // Тр. МОТ. - 1974. - Вып. 78. - С. 252-2546. О периодическом характере изменения физико-химических и физико-механичсских овойотв веществ.при воздействии внешних магнитных полей' / и.Г.Рекус, П.П.Пугачешч, Л.П.Исаев и др. -/

/Дот рук. * винити. , ш. - доп. о%.о?.8о. - А-S38I-BÜP.- - 33 с.

7. К вопросу о коррозионной стойкости металлов и сплавов при термодигнитной обработке / В.Г.Рекуо, П.П.Пугачевич, Л.П.Исаев и др. . //Деп.рук. ВИНИТИ. - 1908. - Деп. 04.07.08. - Ü 5382-ВШ. - 17 с.

8. ррекуо В.Г., Суслов A.A. Использование внешних магнитных полей для повышения долговечности детален машин, оборудования » инструмента// Строительные и дорожные машины. - 1991. - № I.-C -19•

9. A.c. СССР № 416195. Способ контактной/стыковой сварки 'В.Г.Рекуо. // БИ. - 1974. .- № 7. ' ' '

Ю. Ä.o. СССР № 492558. Устройство дал термомагнитной обрабе1 ки сварных швов / В.Г.Рекуо. // ВТ, - 1975. - * 43;-

II. A.c. СССР Jfi 65Ц40. Способ контактной стыковой сварки деталей сложного профиля в магнитном иоле /;В.Г.Рекус, X.A.Mycäei

и ДР. // 5И. - 1977. -^П. ."..'-V-,

12. А.с. СССР * 500960. Способ контактной стыковой сварки /В.Г.Рекуо, Г.Г.Рекус. //'ЕИ.41977.» 43. V.-

13, A.c.. СССР №. 1706065. Устройство дяя измерения электрического сопротивления оварвнх образцов / В.Г.Рекуо, М.Т.Чирков, Л'.П. Исаев и др. // Открытия', изобретения,..;-. 1992. - й 2.

Li, A.c. СССР Л 1324797. Машина'для контактной стыковой сварки / В.Г.Рекус, Н.М.Челноков, И.НЛвлнокова и др.// БЙ. - 1987. - » 27.

I