автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Повышение технологической и конструктивной прочности сварных соединений высокопрочных сталей с применением сварочных материалов переменно-циклического состава (ПЦС)

,1 ¡3 о ч 9 *

НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЬЕДИНЕНИЕ ПО ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ

(НПО ЦНИИТЫАВ)

на правах рукописи

Кипиани Парией Николаевич

УДН 621.791.052:539.4

Повыаение технологической и конструктивной прочности сварных соединений высокопрочных сталей с применением сварочных материалов переменно-циклического состава (ПЦС)

05.03.06 - "Технология и иавины сварочного производства"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1992

Робота выполнена на НПО ЦНИИТЫАЩ (г.Москва)

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Зубченко A.C.

- кондидег технических наук Сурков A.B.

Официальные опоненти:

донтор технических наук, профессор Макаров З.Л. кандидат технических наук Павлоз Н.В.

Ведущее предприятие - Всесоюзный научно-исследовательский институт стали (ВНИйСталь)

'' f •

Запита диссертации состоится * " _1992г. в_часов на

заседании специализированного совета по технологии вашиностроения "ЦНИИШИ* (109088, г.Уоснва, "ул.ШаринопоАВипниковская д.4)

С диссертацией ыогно ознакомится в Научно-технической библиотеке ЦНШИАИ. Телнфон для справок 275-85-33 , Автореферат разослан "_1992г.

Ученый секретарь совета

канд.техн.наук А.Г.Мазепа

Заказ 72. Тиро« 100.

Подписано в печать 09.03.92r.

Группа электрографии НПО ЦНИИШИ. Шарикоподшипниковская, ♦ .

¡УД^СПЕ^.г,

Обдая характеристика работы.

Актуальность проблемы. На современной этапе развития наииностроения требуется пирокое внедрение высокопрочных легированных сталей для снивения металлоемкости конструкций. Это является одним из приоритетных направлений современного ьшкностроения. Применение высокопрочных столей связсно с определенным трудностям преяде всего из-за опасности образования холодных трецин в процессе изготовления сворных конструкций. Наряду с вопросом сва-ркваевости высокопрочных столей вогное значение ивепт надегность н долговечность, рсвнопрочность оснозного иеталла и сварных соединения и их сопротивление хрупкому розрузенио. Для решения проблей использования высокопрочных сталей больЕое значение икеет подбор сворных натериалов, которые обеспечивали бы необходимый конплёкс цеханических свойств. Применение су-цествусзих сварочных иатсриалоз связано весьиа слояной технологией сварки конструкций для обеспечения их надевности. Известно, наприыер, технология сворки так называемыми иягкиии прослойками, когда 8 сворном соединении нскуственно создается физическая и химическая неоднородность. Однако зироное проявленное применение такая технология не получила из-за словности процесса сварки н ограничения её применения только для однородных сварных соединений.

В связи с этим, проблема создания сварочных материалов для сворки высокопрочных сталей является актуальной задачей. '

Цель работы состоит в создании новых сварочных материалов для высокопрочных сталей, которые обеспечивали бы равнопрочность основного кеталла и сварного соединения без образования холодных трещин. В соответствий с поставленной целы) в работе реваотся следующие задачи:

- исследовать возиоаиые варианты создания сварочных ватериалов переаенно-цкнлического состова и создать ветоды и аппаратуру для исследования и контроля состава н параметров кеталла ввоз и проволоки ПЦС;

- оптимизировать геометрические параметры проволок ПЦС (длину периода и сквся-ность) с учетоа технологической прочности сварных соединений ПЦС, определенной с пойо^ьп качественных и количественных проб;

- изучить влияние остаточных нопрявений и распределение газов по длине ввов ПЦС на трединостойности сварных соединений;

- изучать влияние режимов сварка на теоыетрнческие параиатрн и ма распределение легирующих элементов в тталле вва ПЦС;

- провести оценку механических и слувебных свойств и структуры сварных соединений ПЦС и дать рекоиендоции по использования проволок ПЦС для изготовления сварных конструкций.

Научная новизна. Установлено, что путей создания химической и физической неоднородности по длине шва иоано повысить конструктивную и технологическую прочность высокопрочных сталей;

- показано, что повышение технологической прочности сворных соединений ПЦС достигается в связи с уиеныпениеи временных поперечных и остаточных напря-есний и сведения иортенситного превращения в область более высоких температур;

- установлено, что структура и количество зон металла нас ПЦС меняется в зависимости от длины и снвагности периода. При малой длине вов состоит из двух зон (мартенсит, бейнит) при увеличении длины периода появляется зона с небольшим содерюниеи оустенита. Для оптимального варианта проволоки ПЦС металл сза состоит из четырех зон и в све присутствует зона с чисто аусте-нитной структурой. L'osho предполагать, что иаенно эта зона играет основную роль при сдер*ивании холодных трецин в случае их возникновения;

- достигнуто увеличение конст^тют«!? прочности сварных соединений ПЦС, с од; я»? еторояаг, ж счёт высокопрочных зон и контонтного упрочнения граничных участков высоколластичнкх зон с другой, что в результате позволило получить равнопрочность сварного соединения и основного металла без появления холод-них трещин;

- показано, что применение сварочных материалов ПЦС дает возаогность обеспечить процесс сварки высокопрочных сталей без предварительного и сопутствующего подогрева и послесварочной термической обработки.

Уетоды исследования. Исследование фазового состава основного металла и сварных соединений ПЦС проводили оптической и элентронной иикроскопией, рентгеноспектральныа снализоа. Исследования параметров свое ПЦС производила рентгеноспектральныы методой, ферритоыетрией и замероц твердости.

Сопротивление образованию холодных трецин изучали с помощью качественной н количественной оценки стойкости сварных соединений против образования холодных трецин по методике ЛТП-2и на пробах "Сноба", "Текен" и др.

Временные и остаточные напряжения определяли с поиоцьш тензостанции ТОПАЗ 4-01 и потенцкоыетра КСП-4.

Практичесная ценность работы. Созданы принципиально новые сварочные материалы для сварки трудносвариваеиых высокопрочных сталей. Разработаны методика и аппаратура (ИПЛ-1, ИПЛ-2) для контроля параметров проволок и металла вва ПЦС.

Разработаны и созданы способы и оборудования для производства проволок. Производство электродных прозолок освоено в НПО ЦНИИТЫАШ и опроби-ровано при сварке стрелы экскаватора ЭКГ-20 на ПО"Уралмаи".

Апробация роботы. Основные результаты роботы докладывались на 1У Всесоюзной сеыиноре по свсрке "Производство сварных конструкций из высокопрочных сталей (ПО'Ураяыав", г.Свердловск, 1989г.), П и И республиканской конференции "Сварка в народном хозяйстве Грузии" (Тбилиси, 1990г., Кутаиси 1991).

По тепе диссертации опубликовано б печатных работ.

Обьеи и структура работы. Диссертация изложена на 241с. вапинописного текста и состоит из введения, пяти глав и обцих выводов, содераит 22 таблицы, 100 рисунков, список литературы из 112 наименований.

Основные полоаения

В первой розлеле рассмотрены особенности свариваемости высокопрочных сталей, результаты ранее проведенных исследований для достижения равнопроч-ности сварных соединений и основного ыеталла. Из него следует, что с увеличением прочности сталей осложняется технология изготовления сварных конструкций, главный образом из-за возраставшей опасности появления холодных трещин.

Появление холодных трещин в сварных соединениях высокопрочных сталей объясняется общепризнанными факторашк иартенситной структурой, диффузионным водородом в еве и ЗГВ, сложным напрягениеи состояние». Способы предотвращения этих дефектов в сварных соединениях при сварке закаливавшихся высоно-прочных сталей направлены на устранение вышеописанных факторов.

Распространенный способом предотвращения холодных трецин является предвсрительный и сопутствукщй подогрев. Уиекызение содержания водорода в сварочной ванне приводит такяе к повышении сопротивляемости образования холодных трещин. К применению аустенитных сварочных материалов прибегаот в то«( случое, если подогрев невозможен или не дает полозительных результатов и не требуется равнопрочность основного металла и сварного соединения.

Кроне этого существует ряд технологических приемов сварки для предотвращения холодных трецин: дополнительное легирование иеталла вва но феррит-ноП основе, термическая обработка сварных соединений непосредственно после сварки, преднамеренное деформирование сварных соединений и применение сварни "мягкими прослойкам".

ß последнее ерей много робот посвяцено созданию химической и физической неоднородности по высоте сворного взо и получении в шве вортенситных или аустенитно-иартенситных зон, которые давт возможность сблизить прочность сварного соединения и основного металла без появления холодных трещин.

Для повыаения конструктивной и технологической прочности давно используют создание механической неоднородности сворного соединения. Это направление развивается профессором Бакви O.A. и его ученииаки. Поведение сварных с&гдянений

в этой случае обусловлено иягкиш прослойками, которые при нагруяении первыми вступают в пластическую деформация и является локализаторои этих деформаций, зачоступ лимитируя несуадю способность всего сварного соединения.

Однако такой способ изготовления сварных конструкций не возиоано использовать для однородных сварных соединений.

Вышеописанные пути и технологические приемы для предупремения образования холодных трещин существенно усложняют технология изготовления сворных конструкций.

Исходя из вышеизлогенного были исследованы возио!ности создания физической и химической неоднородности по длине вва путей использования для сварки проволоки ПЦС. Б" эта- случае- по длине, ааа формируются высокопластичные и высокопрочные зоны циклический образоы. За счет высонопластичных зон возиовно повиение технологической прочности, о за счет высокопрочных зон - конструктивной прочности сварных соединений. В связи с этьш поставлены задачи:

- исследовать воз1ю®ные варианты создания сварочных ватериалов переиенно-цикличес-ксго состава и создать ютодина и аппаратуру для исследования состава и контроля состава и параметров металла ввоз и проволок ПЦС;

- оптимизировать геометрические параиетрь» проволок ПЦС (длину периода и скваяность) с учетоа технологической прочности сварных соединений определенной с помоцьв качественных и количественных проб;

- изучить влияние резиыов сворки на геометрические параметры и на распределение легируодих элементов в металле вва ПЦС;

- изучить влияние остаточных напряжений и распределения газов по длине ввоз с ПЦС на трещиностойкость сварных соединений ПЦС;

- произвести оценну ыеханичесних и слукебных свойств и структуры сварных соединений ПЦС и дать рекомендации по использования проволок ПЦС для изготовления сварных конструкций.

Второй раздел посвяцен выбору сварочных материалов для создания проволок ПЦС и изучению влияния легирующих элементов при изменении их содервания в пределах ТУ на свариваемость и механические свойства стали с использование« сплавав переменного состава.

I.- Для исследования была выбрана сталь 35ХСН2И пределом прочности ^1600№, используемая для транспортных установок и сталь 12ГНЗШВДР, используемая для изготовления сварных конструкций экскаваторов ЭНГ-20 и ЭШП-65 на ПО "Уралыаз".

Поведение сварных соединений во иногои зависит от содериния легирующих элементов в основной иеталле, даае в пределах ТУ на сталь.

г.

Для изучения влияния легирующих элементов (при изменении их содержания в пределах ТУ) но свариваемость и механические свойства стали 12ГНЗШОДР использовали сплавы переменного состава.

как показали результаты экспериментов, требовония ТУ к стали 12ГН311ФАЕДР по пределу прочности и текучести обеспечиваются при степени легирования Ра»> 0,29 , но при этом не всегда удовлетворяются требования по относительному удлинении.

Анализ сварочных материалов с учетом используемых материалов показал, что наиболее приемлимыми сварочными материалами для стали 35ХСН211 являются проволони СВ-08Х20Н9Г7Т и С8-10ГС1П, о для стали 12ГНЗМШДР-проволоки СВ-ШГ2С, СВ-ЮГ1СНШЧА и ПП АН-57.

Зти сварочные материалы были положены в основу при создании сварочных материалов ПЦС. Кроме этого, какпаюзал процесс изготовления и испытания образцов при использовании проволок ПЦС типа ЮГСМТ ♦ 08Х20Н9Г7Т легко определить различные зоны сварного кза в связи с их принадлежностью к разному структурному классу, что существенно упроцает процесс лабораторных исследований.

Третий раздел посвячен созданию проволок и оптимизации геометрических пораметров проволок ПЦС и исследованию сварного шва.

Электродные проволоки ПЦС могут быть изготовлены в виде порошковых проволок и проволок сплошного сечения различными способами.

Наиболее простым и доступным способом для лабораторных исследований является способ ергоно-дуговой сварки отрезков проволок различных марок с последующей зачисткой стыков. Проволони ПЦС могут быть изготовлены путем ■ химико-термической обработки. Их токже возможно получить но серийных стонах для порошковых проволок после их модернизации, методами подвижных заслонок и перфорированной лентой.

Специфическими параметрами проволок ПЦС являются длина и скважность периода. Длина периода - это длина проволоки, на которой происходит полный цикл изменения химического состава. Скважность периода - это соотношение длины участка с высоким уровнен легирования ко всей длине периода.

Механические и служебные свойства Сварных соединений со швами ПЦС будут зависить не только от состава «ва, но от его параметров, оо есть от периода и сквашности. Их контроль весьма важен при изготовлении сварных конструкций.

Наиболее объективный иетодоы определения длины периода и скважности металла шва является рентгеноспектральный анализ. Однако такой способ трудоемок и весьма дорог. Поэтому на ряду с рентеноспектральныы анализом исследовали возио£ность определения этих параметров рассчетныа методой, визуальным осиотрои какроилифов, изиерениен твердости и кагнитныа анализом.

Как показали результаты измерения параиетров разными способами, отклонение от результатов рентенослентрального анализа в средней составляет не более %.

Влияние ревиыов сварки на геометрические параметры и на распределение легирующих элементов по длине вва ПЦС изучали на сварных швах ПЦС из стали 35ХСН2М, сваренных проволокой ПЦС типа ЮГСЫТ + 08Х20Н9Г7Т. Оптимальным козна считать реаии сворки:«? св=250-260А, Ucb=26-288, Vcb=9-I2m/4 при дкакетре проволоки eL= 1,4ии.

Оптимизация геометрических параметров проволоки ПЦС производили с помощью качественной и количественной сценки сворных соединений. Необходимую длину периода определяли с поио^ьп количественной пробы "Темен" и качественных технологических проб. Эксперименты проводили с прииенениеа проволок ПЦС типов 08Г2С * ЮПСНШЧА и 08Г2С + АН-57 для стали 12ГНЗУФАВДР и ЮГСМТ + 03Х20Н9Г7Т для стали 35XCH2U.

Следует ответить, что при сварке сплошной проволокой Св-ЮГСИТ в сварных соединениях трещины появлялись сразу кон в вве, так и ОШЗ по всей длине сеа. При сварне проволоки Св-08Х20Н9Г7Т трещины отсутствовали.

Сварка проволокой ПЦС типа ЮГСМТ + 03Х20Н9Г7Т приводила к появления трещин лиэь спустя 0,5-72 ч. после сварки в зависимости от длины периода (рис.1).

При длине периода, равной 1800 иу, и скванности 0,5 - 0,66 трещины отсутствовали вовсе. При длине периода 1200 ш трещины возникшие в перлитной участке ива, были остановлены в иягких прослойках аустенитных участнов (рис.2).

Проведенная аналогичная работа для стали 12ГНЗМФЛЮДР показали, что и для проволоки ПЦС типа 08Г2С + АН257 оптимальной является длина периода такие равная 1800

С учетоа результатов экспериментов на технологических кестких пробах для длины периода проволоки I80Qia с погацью количественной оценки определяли оптимальную сквовность периода. Эксперименты проводились как для 0123 по цетодике "скоба", так и для иеталла пва по методике ЯП 2-7.

Анализ результатов проведенных экспериментов для ОШЗ показывают, что трещины зарождаются в высокопрочных зонах, а высокопластичные зоны слукат препятствие!» для их распространения.

С увеличениги сквагности периода увеличивается технологическая прочность сварного соединения ПЦС и при скваяности 0,66 приблияается к технологической прочности высокопластичного металла ебо (рис.3).

В случае высокопрочного иеталла ива трещины, в основной, появляется в ОШЗ; при высонопластичном металле ива трещины ноблюдаатся в центре пва. В сворных соединениях со оваии ПЦС трецины ногут ииеть словнуя форму и с металла сва переходить в ОИЗ.

Как показали эксперименты, при определении технологической прочности больвое значение иуеет иасштабный фактор. С увеличением числа периодов в образце увеличивается технологическая прочность сварных соединений.

С учетом проведенных экспериментов по технологической прочности оптимальной uosho считать длину периода 1800 ш и скважность 0,5 - 0,66.

В четвертом разделе представлены результаты исследований работоспособности сварних соединений ПЦС, в той числе иеханические свойства, структура, влияние временных и остаточных напряжений и газов, сопротивление хрупкоиу разрушению.

При обеспечении требуеиого коиплекса иеханических свойств сворных соединений ПЦС возникают определенные трудности. Для получения высоких значений ударной вязкости требуется увеличение скваяности периода, но для увеличения прочности-уменьшения скваяности.

Кан показали результаты проведенных экспериментов при оптимальной длине периода I800au конструктивная прочность нестандартных сварных образцов шириной 120«м увеличивается с уиенызениен снвакности периода и при скван-ности 0,5 ыало отличается от прочности высокопрочного иеталла сварного сза (рис. 4). Судя по излоыу образцов с высокопрочный ebou, сваренными проволоками Св-ЮГСМТ и ПП АН-57, разрушение сварных соединений происходит в ОШЗ. При выполнении сварных соединений высокопластичньш сварочными натериолами Св-08Х20Н9Г7Т и Св-08Г2С разрушение наблюдается по центру сва. Разрушение сварных соединений со шваыи ПЦС инеет сиазанный характер, то есть кан по металлу шва, так и по ОИЗ.

Ударная вязкость иеталла свсв ПЦС определена на нестандартных образцах ширимой 60мы со скваяностыз 0,5.

Как показали результаты экспериыентов сворных евов ПЦС лучшие результаты даот образцы с высокопластичныа участком в центре аза. Величина ударной вязкости их немного уступает пластичному металлу ива выполненному про-волонаыи Св-08Х20Н9Г7Т и Св-08Г2С.

С учетом того, что испытания на нестандартных образцах носят сравнительный характер, для более точного определения вязкости были сварены пластины размером 250x70x15, которые были порезаны на образцы стандартных размеров.

Как показали результаты экспериментов ударная вязкость по длине ива изменяется цинличесним образом (рис. 5).

Исследована структура металла шва стали 35ХСН211, сваренной проволокой ПЦС типа ЮГСОТ + 08Х20Н9Г7Т с разной длиной периода и скважностью. Для малых периодов и скважности иов состоит только из двух зон со структурой мартенсита-г бейнита. С увеличением длины периода в шве появляется еще одна зона -аустенитно-мартенситная, а для оптимальной длины периода при снважности 0,5-0,66 шов состоит из четырех зон. где появляется зона с чисто аустенитной структурой. При увеличении скважности увеличивается размер аустенитной зоны. Можно предполагать, что именно эта зона с аустенитной структурой играет основную роль при сдерживании холодных трецмн в случае их возникновения.

Распределение газов по длине шва было исследовано спектральным локальным методом и усредненный путем импульсного плавления в токе газа-носителя.

Исследовали образцы с длиной периода от 900 до 2400мм и скважностью 0,5-0,66.

Анализ результатов поназал, что по содержанию остаточного водорода и других газов по длине не наблюдается суцественной разницы.

Предполагалось, что повышение стойкости сварных соединений образованию холодных трещин при использовании проволоки ПЦС можно обеспечить за счет релаксации сварочных напряжений и результате развития в металле шва мартенситного превращения. Для подтверждения вышесказанного была проведена экспериментальная проверка в двух вариантах для стали 35ХСН2М. В первом варианте сварили жесткую технологическую пробу, а во втором пластины размером 250x200x15, жестко закрепленные в специальном приспособлении (по центру пластины выплавляли валик). Путем тензометрирования были определены поперечные сварочные напряжения.

Как показали результаты экспериментов, в обоих случаях при использовании проволоки ПЦС нарастание напряжений происходило гораздо медленнее, чем при сварке проволокой Св-08Х20Н9Г7Т. Браненные и остаточные напряжения били примерно в два раза ниже, что вероятно, связано с развитием превращения и релаксация напряжений в мягких участках сворного шва ПЦС (рис.б),

Результаты экспериментов по оценке склонности сварных соединений хрупкому разрушению проводились на нестандартных образцах из стали 12ГНЗШ>Л!0ДР, выполненных с применением проволон ПЦС типа 08Г2С«-ГП АН-57 и ПП АН-57 как и при испытании ударных образцов носят сравнительный характер. Эти результаты показывают, что швы ПЦС лучше сопротивляются хрупкому разрушению, чем швы, выполнение порошковой проволокой ПП АН-57.

В пятом разделе приведены результаты опытно-промышленного изготовления проволок ПЦС и практического использования результатов исследований.

Для изготовления проволок ПЦС била разработана оснастка к волочильному стану ВЫЭП-6/30. Параллельно велась работа по подбору инструмента маршрутов волочения и смазки проволок, был модернизирован дозатор и засыпное устройство (рис. 7). Особенность дозатора заключается в том, что он разделен на две части герегородной. В наждой полости находится поролон определенного состава. Поровок из дозатора передается на перфорированную ленту из специальных отверстий, позволящих осуцествлять подачу порошка того или иного состава в определенной последовательности. На основании экспериментальных данных была определена скорость транспортной ленты, высота слоя подаваемого лороока и количество порошка. На основании этих данных было рассчитана конфигурация окон на ленте, их шаг и взаимное расположение.

Для контроля качества проволоки (определения длины зон и плотности наполнителей) был создан прибор ИПЛ-2, определяющий изменение магнитной проницаемости при пеоеходе от зоны к зоне, а токже изменение плотности заполнения.

Общие выводы

1. Из анализа литературных данных следует, что проблема сварки высокопрочных столей-предотвра*ения образования холодных трецин и получения ровно-прочных сварных соединений - в комплексе труднореваема существующими нетода-ми и техническими приемами сварни, особенно, когда невозможно проводить подогрев и послесварочную термическую обработку сварных конструкций.

2. Расчеты технологической прочности соединений, выполненные с учетом свойств известных сварных материалов показали, что наиболее подходящими для сварни стали 35ХСН2Н можно считать сварочные проволоки Св-08Х20Н9Г7Т и Св-ЮГСНТ, а для стали 12ПШШДР - сварочные проволоки Св-0872С, Св-ЮГ1СШиЧА и Ш1 АН-57. Но, как поназали результаты экспериментов, ни одна из выбранных проволок не удовлетворяет трудоемкому коыпленсу исханических свойств. Проволони Св-ЮГСЫТ

и ПП АН-57 обеспечивает требуемую конструктивную прочность, но не обеспечивают приемлемую технологическую прочность сворных соединений. Применение сварочных проволок Св-08Х20Н9Г7Т и С&-08Г2С приводит к обратным результатам.

3. С целью получения высокопрочных сварных соединений, а также обеспечения их высокой технологической прочности предложены новые сварочные проволоки переменно-циклического состава. Для сварочных материалов ПЦС разработаны

и экспериментально проверены различные способы и изготовления в виде порошковых проволок и проволок сплошного сечения. Наиболее перспективными для промышленного использования являются порошковые проволоки ПЦС, изготовленные по способу перфорированных засыпных лент подвияных заслонон.

4. Разработаны метода контроля геометрических парсыетров (длины периода и сквавности периода) металла вва ПЦС:

%

- расчетный метод;

- рентгеноспектральный анализ;

- исследование ыакроалифов;

- измерение твердости и магнитных характеристик.

Разработанные методы позволяют определить длину и скванность периода металла Ева ПЦС с точность!) - % . /ля контроля геометрических параметров проволоки разработан прибор ИПЛ-2, оснозонный на измерении магнитных характеристик материала. ,

5. Проведена оптимизация геометрических параметров проволок ПЦС с уче-тои требуемой технологической и конструктивной прочности сеарных соединений. Длина и сквагность периода, оптимальная с точки зрения технологической прочности, определены с поыоцьо количественных и качественных технологических проб. Как показывают экспериыенты время до образования трецин в сварных соединениях высокопрочных столей увеличивается с увеличением длины периода сва ПЦС. При его длине равной 130Сма, трецины в сварных соединениях не образуются. Технологическая прочность ввов при оптимальной длине периода ПЦС и при скваяности 0,66 она приблиюется к технологической прочности ввов и возрастает при увеличении сквагности от 0,5 до 0,66.

6. Установлено, что прочность сварных соединений ПЦС увеличивается с уменьшений! сквоаности периода с 0,66 до 0,5 и прибливается к прочности сварных соединений с металлом вва, сваренным проволоками Св-ЮГС1ГГ для стали 35ХСН2Ц и ПП АН-57 - для стали 12ГНЗНСАЮДР. Разрушение образцов, сваренных проволоками Св-ЮГСИТ и ПП АН-57, происходило в 01113. Разрушение образцов, сваренных проволокой Св-08Х20Н9Г7Т и Св-08Г2С - по оси сва. В то не время, разрушение образцов, сваренных проволокой ПЦС, ииеет смешанный характер, то есть как по ОШЗ, так и по самому шву. Результаты экспериментов нестандартных образцов, сваренных со сквагностьо 0,5, показывают, что ударная вязкость шов ПЦС близка н ударной вязкости ввов, сваренных проволоками постоянного состава Св-08Х20Н9Г7Т и СвЧШС.

Испытания стандартных образцов ПЦС, вырезанных последовательно по длине вва, показывают, что ударная вязкость ввов имеет циклический харантер изменения в зависимости от располокения высокопрочных и высонопластичных зон.

7. Исследование микроструктуры металла ввов с разной длиной периода и скважностью проволок ПЦС типа 03Х20НЭГ7Т ♦ ЮГО.ГГ показали, что в зависимости от длины периода и скважности в металле ввов ПЦС изменяется количество

и протявность зоны с различныаи струнтурныии составляющий. При вдлых значениях периода (до 600ии и скванностьо 0,3) в свах наблюдается тольно две зоны - со структурой иартенсига и бейнита соответственно. При длине периода проволоки 900ыа в ивах появляется третья зона со структурой иартенсит*аустекит, но количество аустенита невелико. Для оптимального варианта проволоки ПЦС с длиной периода 180(Ьа в свах появляется зона с чисто аустенитной структурой. Установлено, что с увеличением скваяности периода от 0,5 до 0,65 увеличивается длина зоны с аустснитной структурой. Ииенно эти зоны игрант вагную роль в сдерживании холодных трецин в случае их возникновения.

3. Установлено, что вреаеиные и остаточные растягивающие напряжения в свсрнш соединениях стали 35ХСН2М при использовании оптимального варианта проволоки ПЦС типа ЮГШ+08Х20Н9Г7Т пр:тарно в два раза нине по сравне-кия со сварныии соединениями выполненными прозолсксй Св-08Х20Н9Г7Т, что, вероятно, связано с ¡С превращением при остывании иеталла сварного

аса и их релаксации вследствие пластической де£ориации низнолрочных зон иеталла сва.

9. Хан основной иетоА исследовсиая-спентральниЯ, тан « независимый нелокальный иетод-ютульсное плавления в токе газа-носителя показали, что

по длине сва ПЦС в сварных соединениях стали 35ХС112У не наблюдается заиетной разница в распределении остаточного водорода, азота и кислорода. Содержание диффузионного водорода в есгалле ¡ззоз ПЦС ткпа ЮГСМГ + 08Х20Н9Г7Т практически одинаково со сваии, виполнскныик проволокой Сз-ЮГС'Л". С учетов проведенных экспериментов по содерзания водорода, ¡¡апряяенного состояния и результатов исследований микроструктуры иопно полагать, что повышение технологической прочности при использовании проволок ПЦС обусловлено структурой металла шва ПЦС и низкий уровень временных и остаточных сварочных нап-рязений в сварном соединении.

10. Для изготовления опытко-проаысленной партии проволок ПЦС типоз ЮГСЙТ ♦ 08Х20НЗГ7Т и 08Г2С ПП АН-57 разработано и создано оборудование на базо стана ВЦЭП-61350. Для контроля качества проволок ПЦС разработана и изготовлена на ПО'Уралуои'* опытная партия приборов ИПЛ-2. Проведено спытно-прслтленное внедрение проволок ПТ{С на ПО "УралиасГ при изготовлении стрелы экскаватора. Использование этой проволоки позволило отназаться от предварительного и сопутствующего подбгрева и упростить технология сварки высокопрочных сталей при сохранения высокой трециностойкости и конструктивной прочности сворных соединений.

Основные результоты опубликованы в следующих работах:

ч

1. Сурков A.B., Савченно А.И., Кипиани П.Н. и др. Исследование возможности увеличения технологической и конструктивной прочности сварных соединений из высокопрочных сталей с использованием сварочных материалов переменно-циклического состава. Тезисм доклада 1У Всесоюзного семинара по сварке в ПО'Уралмам", "Производство сварных конструкций из высокопрочных сталей". Свердловск 1939, с.30.

2. Кипиани П.Н., Сурков A.B., Зубченко A.C., Савченко А.И. Увеличение технологической прочности сварных соединений из высонопрочных сталей с использованием сварочных материалов переменно-циклического состава. Сборник докладов П республиканской научно-технической конференции "Сварка в народном хозяйстве Грузии". Тбилиси 1990, с.39-41.

3. Сурков A.B., Зубченко A.C., Кипиани П.Н., Савченко А.И. Технологическая прочность и распределение легирующих элементов в сварных соединениях с металлом шва пероменно-цинлического состава, "Сварочное производство", 1991, Г 9, с.31-34.

4. Сурков A.B., Барывников D.H., Кипиани П.Н. Оценка свойств основного металла и сварных соединений споаеов переменного состава. "Сварочное производство" 1991, F 10, с. 14-17.

5. Кипиани П.Н., Сурков A.B., Зубченко A.C., Савченко А.И. Конструктивная прочность сварных соединений переменно-циклического состава. Сборник докладов 0 республиканской научно-технической конференции "Сварка в народном хозяйстве Грузии", Кутаиси, 1991, с.155-160.

48 40 32 24

8 6 4 2

450 600 900 1200 Ш 2т Ь.т

Рис. I Влияние длины периода проволоки ПЦС на технологически прочность ивов

. Рис. 2 Ь'окроалиф рабочего участка яесткой стыковой пробы,сваренной проволокой ПЦС с валкыи значениями периода и скважности

С6-ЮПСМТ С6-08Х20Н9Г7Т

Рис. 3 Влияние снвовности периода на технологическую прочность

металла вва (I) и 003 (2) сварных соединений стали 35ХСН2И

юпсшт оагх

ал АН-57

•Рис. 4 Прочность сварных соединений ПЦС в зависимости от сквавности периода

1 - однопроходные сворные соединения ПЦС стали 35ХСН2Ы

2 - двухпроводные сварные соединения ПЦС стали 35ХСН2Н

3 - сварние соединения ПЦС для стали ШИШСАВДР

КСУ, МД*/м2

а

м>

0.8

0,6

Рис. 5 Распределение ударной вязкости по длине сварного образца, сваренного проволокой ПЦС (08Г2С ♦ АН-57) при » 20"С (3), при - 40'С (6)

1,2 - ударная вязкость веталла ива, сваренного спловннви проволокани Св-08Г2С и ПП АН-57, при ♦ 20"С

4,5 - ударная^д^кость «еталла вва, сваренного сплозннии проволоками Св-0бГ2С и ПП АН-57,

12 т

^МПа № 300

200 (00 о 100 200 300

т

б.мпа

т зоо 200 100 О 100 200 300 400

Рис.б Зависимость временных поперечных напря*ений при сворне проволокой ' ПЦС (ЮГСИТ V 08Х20Н9Г7Т) - (I) и проволокой 08Х20Н9ГЛ-2

а) для образцов с наплавленным валиком в центре пластины

б) для 1естких проб

- время, исчисляемое от начала сворки

Ян ¡р;

-ий-

»

Г'

•I

Рис. 7 Засыпное устройство к дозатору стона ВИЗП-61350 для изготовления поровьових проволок ПЦС

I - лерегородна, 2 - лента, 3 - "онно", * - ролин, 5 - кронштейн, 6,7,8 - ролики, 9 - прумма