автореферат диссертации по металлургии, 05.16.09, диссертация на тему:Прогнозирование твердости сварных соединений деталей машин на основе параметризации структур

БЕЛЯЕВ АЛЕКСЕЙ ВИТАЛЬЕВИЧ

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ТВЕРДОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ МАШИН НА ОСНОВЕ ПАРАМЕТРИЗАЦИИ СТРУКТУР

Специальность 05.16.09. - Материаловедение (машиностроение)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

3 О МЮН 2011

Набережные Челны — 2011

4851466

Работа выполнена на кафедре «Материаловедение, сварка и структурообразующие технологии» в Государственном общеобразовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева» (ГОУ ВПО КГТУ им. А.Н. Туполева)

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущее предприятие:

доктор технических наук, профессор Галимов Энгель Рафикович

доктор технических наук, профессор Федяев Владимир Леонидович доктор технических наук, профессор Алибеков Сергей Якубович

Казанский государственный технологический университет

Защита диссертации состоится «5» июля 2011 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.309.01 при Камской государственной инженерно-экономической академии по адресу: 423810, Республика Татарстан, г. Набережные Челны, проспект Мира, 68/19, тел. (8552) 39-66-29

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Камской инженерно-экономической академии, с авторефератом на сайте http://www.ineka.ru

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, подписанные и заверенные гербовой печатью организации, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан « 3 » июня 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

Л.А. Симонова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Важным направлением в машиностроении является совершенствование методов контроля структуры, испытание, прогнозирование и определение механических свойств материалов.

В настоящее время оценку изменения структуры металлических материалов осуществляют традиционными металлографическими методами, а механических свойств - соответствующими исследованиями. Однако традиционные методы исследований не дают достаточно точную корреляцию структуры и свойств и требуют трудоемкой подготовки образцов и многочисленных испытаний в соответствии с нормативно-технической документацией. В ряде случаев просто недопустима или невозможна вырезка образцов для испытания из действующих объектов машиностроения.

Подобные испытания можно не проводить, используя методологию параметризации структур. В связи с этим перспективным направлением является установление взаимосвязи механических свойств металлических материалов с результатами параметризации цифровых изображений их микроструктуры.

Теория параметризации благодаря дополнительному математическому анализу позволяет оценивать параметры однородности и упорядоченности, характеризующие меру нарушения самоподобия и отражающие геометрическую неоднородность составляющих изображения. Алгоритм такого анализа успешно реализован в программе MFRDrom, при использовании которой определение механических свойств параметризацией структуры не требует длительной и затратной подготовки образцов и проведения испытаний. Однако вопросы параметризации структур, в том числе сварных соединений, и установления зависимости их механических свойств от результатов параметризации остаются до конца не изученными.

В связи с этим актуальную проблему представляют комплексные исследования, направленные на адаптацию методики параметризации структур для оценки механических свойств различных зон сварных соединений деталей машин, что вызывает необходимость разработки алгоритма и научно-, обоснованных рекомендаций по подготовке металлографических изображений.

Степень разработанности исследуемой проблемы. Методология муль-тифрактальной параметризации структур материалов разработана и описана в трудах Б. Мандельброта, P.J1. Хадсона, А.Г. Колмакова, Г.В. Встовского, И.Ж. Бунина, B.C. Ивановой, A.B. Вотинова, В.В. Герова, A.C. Баланкина, A.A. Оксогоева, Л.Г. Авдеевой, А.Д. Анварова и др.

Объекты исследования - сварные соединения наружных корпусов камер сгорания приводов компрессоров газоперекачивающих станций, выполненные из жаропрочной аустенитной стали 10X11Н20Т2Р.

Предметом исследования является твердость различных зон сварного соединения, результаты параметризации металлографических изображений и расчет температурных полей.

Стадии разработки. Исследования диссертационной работы включали три основных этапа. На первом этапе устанавливались зависимости разрешения изображений, балла зерна и однородности (упорядоченности). На втором этапе анализировалось влияние дефектов подготовки и структуры на параметризацию структур. На третьем этапе устанавливались взаимосвязи между твердостью сварных соединений из аустенитной стали и параметрами однородности и упорядоченности.

Методы исследования. Основные результаты работы получены с применением методов механических испытаний, спектрального, радиографического и металлографического анализов. Получены сравнительные результаты химического состава, механических свойств и структуры, параметризации структуры и расчета температурных полей.

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является повышение точности и уменьшение трудоемкости прогнозирования твердости сварных соединений деталей машин параметризацией металлографических изображений и расчетом температурных полей.

Для достижения поставленной цели потребовалось решение следующих задач:

- адаптировать метод параметризации структур для исследования микроструктуры сварных соединений, изготовленных из сталей аустенитного класса;

- установить связи однородности и упорядоченности микроструктур сварного соединения с баллом зерна;

- исследовать температурные поля в сварном шве и зоне термического влияния в зависимости от режимов сварки;

- установить взаимосвязь параметров упорядоченности и однородности с результатами расчета тепловых полей сварных соединений;

- установить взаимосвязь твердости различных зон сварных соединений из сталей аустенитного класса с результатами параметризации структур.

Научная новизна:

- впервые метод параметризации структур адаптирован к исследованию микроструктуры сварных соединений из сталей аустенитного класса;

- выявлены закономерности изменения балла зерна сварных соединений деталей машин при малых и больших разрешениях изображений структур из сталей на результаты параметризации;

- установлены взаимосвязи между условиями подготовки (следы от шлифования), дефектами структуры (поры, трещины) и результатами параметризации структур;

- установлены взаимосвязи между твердостью по Виккерсу и результатами параметризации сварных соединений, изготовленных из аустенитной стали.

Практическая значимость работы заключается в том, что разработана методика получения и обработки изображений микроструктур сварных соединений для прогнозирования твердости сварных соединений параметризацией структуры с использованием диаграмм упорядоченности и однородности.

По предложенным методикам возможна оценка твердости сварных соединений из сталей аустенитного класса без разрушения изделий.

Результаты исследований нашли применение при прогнозировании механических свойств деталей машиностроения на ОАО «Казанское моторостроительное производственное объединение», ОАО «Казанькомпрессормаш», что подтверждено актами внедрения.

Достоверность и обоснованность обеспечивается достаточным объемом проведенных экспериментальных исследований, применением комплекса методик определения механических свойств материалов, металлографического, спектрального и радиографического анализа на стандартных поверенных приборах, достаточного количества образцов.

На защиту выносятся:

- результаты исследований взаимосвязи балла зерна сварных соединений с однородностью и упорядоченностью структуры при малых и больших разрешениях изображений;

- результаты анализа влияния дефектов подготовки (шлифования и полирования) и структуры (трещины, поры) сварных соединений на результаты параметризации структуры;

- результаты теоретических исследований влияния температурных полей на механические свойства сварных соединений;

- регрессионные уравнения для прогнозирования твердости сварных соединений на основе параметризации структур;

- алгоритм прогнозирования твердости.

Личный вклад соискателя заключается в адаптации методологии параметризации структур для прогнозирования механических свойств сварных соедине-

ний из сталей аустенитного класса, в проведении исследований, обработке и обобщении экспериментальных результатов1.

Апробация работы. Основные результаты исследований были представлены и обсуждались на конференциях: «XII-XVIII Туполевские чтения», г. Казань, 2004-2010 гг.; «XXXI Гагаринские чтения», г. Москва, 2005 г.; «VIII Королевские чтения», г. Самара, 2005 г.; «Электромеханические и внутрика-мерные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий», г. Казань, 2006-2007, 2010 г.; «Современные проблемы повышения эффективности сварочного производства», г. Тольятти, 2006 г.; «Современная техника и технологии», г. Томск, 2007-2008 гг.; «Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики «АНТЭ-07»», г. Казань, 2007 г.; «Современные проблемы специальной технической химии», г. Казань, 2007 г.; «Камские чтения», г. Н. Челны, 2009 г.

Реализация работы. Результаты работы используются в учебном процессе в ГОУ ВПО КГТУ им. А.Н. Туполева.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 работ, из них 2 статьи в журналах, входящих в перечень ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из списка условных обозначений, введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений. Содержит 130 страниц машинописного текста, 80 рисунков, 15 таблиц и библиографического списка из 132 наименований и 2 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, приведены этапы исследования, научная новизна, практическая ценность, достоверность полученных результатов, основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приводится обзор результатов работ отечественных и зарубежных авторов, посвященных вопросам металлографических исследований микроструктуры металла, нормативных документов на проведение металлографических исследований; исследований макро- и микроструктуры металла и механических свойств. Изложены основные положения параметризации структур, оценки качества металла методом параметризации и области его применения для различных материалов и технологий.

Во второй главе дана характеристика объектов и методов исследования. Объектами исследования являлись сварные швы наружных корпусов камер сго-

1 Автор выражает глубокую благодарность профессору Маминову A.C. за помощь при постановке задач исследований.

рания приводов компрессоров газоперекачивающих станций разных технологий исполнения, в том числе и повышенной жесткости (рис. 1 и 2), выполненные ар-гонодуговой сваркой из жаропрочной аустенитной стали 10X11Н20Т2Р.

Рисунок 1. Корпус камеры привода ком- Рисунок 2. Корпус камеры сгорания

прессора сгорания с фланцем с фланцем повышенной жесткости

Металлографические изображения получались на шлифовальной и полировальной машине, для выявления границ аустенитных зерен исследуемой марки стали использовался реактив Круппа с временем травления 20 с, стационарный микроскоп с увеличением хЮОО с цифровой камерой AxioCamHR для захвата фото и видео, поверенный стационарный твердомер по Виккерсу, персональный компьютер с программным обеспечением Abode Photoshop 7.0, MFRDrom (разработана Г.В. Встовским в ИМЕТ им. Байкова), Excel 2007.

В ходе исследования были получены микроструктуры стали 10X11Н20Т2Р различного увеличения (хЮО - *500), в том числе и панорамные изображения. В исследовании участвовали сварные соединения наружного корпуса привода компрессора как годные к эксплуатации, так и забракованные по результатам радиографического контроля.

Для установления характера влияния дефектов подготовки и структуры использовалось изображение аустенитных зерен при увеличении хЮО, на основе которых проводилась имитация дефектов (следов от шлифования и полирования, трещин и пор).

Предварительная обработка изучаемых изображений структур заключалась в обработке цифровых изображений с использованием средств компьютерной графики - программы Adobe Photoshop 7. Для этого из полученных с цифровой камеры фотографий с расширением «.Jpeg» вырезались б областей размером 512x512 пикселей симметрично относительно отпечатка индентора, преобразовывались в битовый формат BMP с максимальной контрастностью 100% и разрешением изображения 300 пикселей на дюйм методом диффузии для расчета в программе MFRDrom. Обработка серии структур заключалась в их загрузке в программу, выборе типа спектра (Canon или Pseudo), количества знаков после запятой, основного цвета структуры, площади покрытия (100 %). Точность про-

гноза твердости составляла ~ 97%, которая рассчитана по достоверностям аппроксимации. При этом отмечалось снижение трудоемкости подготовки образцов и времени испытаний за счет исключения измерения твердости.

Подготовка металлографических изображений микроструктур без вырезки образцов заключалась в изготовлении микрошлифов непосредственно на изделии и фотографирование с помощью переносного микроскопа.

Зависимости однородности и упорядоченности от разрешения изображений в пикселях получены на основе анализа программой МРШЭгот серии из 220 цифровых снимков различного разрешения стали с баллом зерна от 1-10.

Основные результаты работы получены с применением визуального, спектрального и радиографического, металлографического анализа, измерений твердости по Виккерсу по стандартным методикам, а также с помощью стандартных методов статистической обработки результатов измерений.

В третьей главе приведены результаты исследования состава, структуры и свойств аустенитной стали 10Х11Н20Т2Р, конструкции сварного соединения привода компрессора газоперекачивающей станции и режимов сварки, анализа твердости сварных соединений.

По традиционной технологии фланец приваривался к корпусу камеры сгорания автоматической аргонно-дуговой сваркой неплавящимся электродом (рис. 3).

Сечение сварного шва должно удовлетворять требованиям размеров, обозначенных на рис. 4, а. Измерение твердости сварного шва проводилось по ГОСТ в соответствии с представленной схемой. Панорамная микроструктура сварного соединения при увеличении хЮО обозначена на рис. 4, б. Из рисунка видно, что сварное соединение обладает различным баллом зерна (от мелко- до крупнозернистого).

Сварка осуществлялась при следующих режимах: полярность прямая, сила сварочного тока 1св = 160 ± 20 А, скорость сварки усв = 0,26 - 0,3 м/мин, элек-

трод вольфрамовый иттрированный диаметром с!э = 4 мм. В качестве основной защиты сварного шва и его корня применялся аргон высшего сорта по ГОСТ 10157-79 с расходом 10-15 л/мин.

а)

1,0-8.0

угтг\ , х х ) , >м (

) 1 2 3 \ -I 5 6/ 7 1 9 \

•л

«V

б)

С2

Рисунок 4. Конструктивные элементы сварного шва и микроструктура стали 10X11Н20Т2Р: 1-9 - места измерения твердости

При аргонодуговой сварке корпусов камер сгорания в технологическом процессе возникают горячие трещины (рис. 5). С целью апробации метода параметризации для исследования дефектных участков на образцах проведен радиографический анализ для таких мест в сварном шве.

а) б)

Рисунок 5. Рентгенограмма сварного шва с трещинами (а), после разделки и подварки дефектов (б)

Для установления соответствия химического состава техническим условиям на сталь 10Х11Н20Т2Р был проведен спектральный анализ всех образцов, применявшихся в исследовании и серии замеров твердости по Виккерсу НУ30.

Для выявления причины возникновения трещин был проведен микроструктурный анализ продольных сварных соединений (основной металл, зона термического влияния, линия сплавления и сварной шов) наружного корпуса камеры сгорания и фланцев различной конструкции.

Микроструктуры сварного соединения стали 10Х11Н20Т2Р с выявленным центром и сварного шва с характерной горячей трещиной приведены на рис. 6 и 7 соответственно.

Результаты измерения твердости для образцов (сварных швов) с фланцем повышенной жесткости без дефектов, с трещиной по сварному соединению, с трещиной после наплавки и после наплавки без дефектов приведены на рис. 8-11.

HV, МПа w-мпа 2100 Г - ,------Г----I--------Г ....... - — -у....... 1900

2000 - Ц-------!"-------------------[---------- 1800

1900 1800 1700 1600

1500 ' -Р----<—.........." ------- - - »00

шоо с—----I. г...... <..i ,1 , . 1 I .—„__]_—...... 1300

-15 -10 -5 0 5 10 15 20 45 -W -5 0 5 10 15 20

Расстояние до центра сварного соединения, мм Расстояние до центра сварного соединения, им

Рисунок 6. Общий вид темплета сварного шва при х10 с выявленным центром

Рисунок 7. Микроструктура сварного шва с трещиной при х 100

Рисунок 8. Распределение твердости образца без дефектов по сварному соединению (9 измерений)

Рисунок 9. Распределение твердости образца после наплавки без дефектов (9 измерений)

Расстояние ло центра сварного соединения, мм

Расстояние до центра сварного соединения, мм

Рисунок 10. Распределение твердости образца с трещиной после наплавки (9 измерений)

Рисунок 11. Распределение твердости образца с трещиной по сварному соединению (9 измерений)

Поведение данных кривых объяснимо для данных сварных соединений, т.к. наблюдается различие в баллах зерна обечайки (лист) и фланца (поковка), что приводит к изменению твердости сварного соединения вследствие структурной неоднородности исследуемой марки аустенитной стали.

Для зависимостей, приведенных на рис. 8-11, аппроксимацией и сглаживанием получены полиноминальные кривые распределения твердости - зависимости (1-4) соответственно.

НУзо' = у = -0,0015-х5 - 0,0049-х4 + 0,4949-х3 + + 1,0315-х2 - 39,692-х + 1644,5 при R2 = 0,5766; (1)

HV302 = 0,0003-х4 - 0,0024-х3 - 0,0554-х2 -

- 7,5893-х + 1625,8 при R2 = 0,7759; (2)

HV303 = -0,0006-х5 + 0,0089-х4 + 0,1454-х3 - 1,7596-х2 +

+ 1,8609-х + 1655,1 при R2 = 0,8579; (3)

HV304 = -0,0004-х5 + 0,0038-х4 + 0,2544-х3 -- 2,0138-х2 - 20,439-х + 1755,6 при R2 = 0,8667, (4)

где R2 - величина достоверности аппроксимации.

По уравнениям можно прогнозировать твердость по Виккерсу по сечению сварного соединения х из стали аустенитного класса 10X11Н20Т2Р без проведения механических испытаний.

В четвертой главе для повышения точности и надежности прогнозирования твердости проведен расчет температурных полей при аргонодуговой сварке наружного корпуса камеры сгорания привода компрессора. Исследование распределения температуры предельного состояния по сечению сварного соединения позволяет проводить моделирование структурного состояния, полученного при охлаждении после сварки, используя диаграммы состояния и путем сопоставления изотерм и структур соответствующих участков. Расчет теплового поля применялся по известным методикам в дополнение к методу параметризации структур для прогноза структуры и твердости.

Исходные данные для расчета выбраны следующие: материал - сталь 10Х11Н20Т2Р, коэффициент теплопроводности Л = 0,29 Вт/(см ' К), объемная теплоемкость ср = 4,75 Дж/ (см3 ' К), коэффициент температуропроводности а = 0,06 см2/с, эффективность (КПД) - 0,85, число БИО Bi = 0,0517, сила сварочного тока 1св = 160 ± 20 А, ид = 22 В, скорость сварки vCB = 0,26 - 0,3 м/мин = 0,43 - 0,5 см/с, толщина деталей в зоне сварки S = 2,5 мм, сварка встык за один проход. За начало отсчета температуры принималась исходная температура тела и окружающей среды. Поскольку по размерам исследуемые сварные соединения обладают сравнительно малой толщиной и близки к пластине, то принимали их за полубесконечные пластины. Температура по толщине листа равномерна, а теплота распространяется только в плоскости детали. С некоторыми

допущениями источник нагрева принимался за линеиныи непрерывно действующий источник теплоты, а тепловой расчет проводился при условии конвективного теплообмена.

При этом уравнение приращения температур в пластине в стадии теплона-сыщения описывалось уравнением:

/

А Т = —

пр 2 лЯд

,-тхЦг а)

Кг

\

2а

1 +

46а

(5)

где К0 - функция Бесселя 1 -го рода нулевого порядка, д - количество теплоты, д - толщина пластины, г = +у2 - расстояние до рассматриваемой точки от начала координат, а - температуропроводность, А - коэффициент теплопроводности, г - время, Ь - коэффициент температуроотдачи, у — скорость сварки.

Результаты расчета температуры предельного состояния ДТ, К представлены в виде зависимости приращения температуры от расстояния х до центра сварного шва на рис. 12, а. При уменьшении скорости сварки до 6 м/ч график распределения температуры в сварном соединении показан на рис. 12, б.

т,с

т,с 1800

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

1

. -ч®— 9

---16

ш „—25

— 36 "

4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

1 -®-2

—4

й —9

— 16

—25

36

—

а)

б)

Рисунок 12. График приращения температуры при сварке встык листов 2,5 мм; кривые распределения температуры по оси ОУ в разные моменты времени при существующих режимах сварки (а), при скорости сварки 6 м/ч (б)

Пятая глава посвящена разработке методики, адаптации известного метода и исследованию традиционного параметра балл зерна, параметров однород-

ность и упорядоченность. Для этого были подготовлены снимки микроструктуры стали по ГОСТ для определения балла зерна.

Подготовка сварных соединений к параметризации в программе МРБЮгот включала вырезку и изготовление микрошлифа сварного соединения, травление, фотографирование, оцифровку изображения, выделение нужного количества областей (в исследовании п=6) необходимого размера из микроструктуры, преобразование изображений. Из всех параметров металлографической структуры были выбраны однородность Р200 и упорядоченность Б] - Огоо, как наиболее информативные параметры.

Экспериментальные данные, приведенные на рис. 13, 142, позволяют установить зависимость однородности и упорядоченности структуры при малых (100150) и при больших разрешениях изображений (600-800), которые получены на основной шкале 1 для определения балла зерна (1-10) при увеличении хЮО.

о ^

балл зерна

Рисунок 13. Зависимость упорядоченности от балла зерна и разрешения изображения

Разрешение тобраЖ(,ввя

5 6 ? »

Рисунок 14. Зависимость однородности от балла зерна и разрешения изображения

2 Значения разрешений изображения (250-512) по литературным данным Анварова А.Д.

Выполнена проверка и установлено, что на получаемые в результате параметризации программой МРЮЭгот упорядоченность и однородность оказывают влияние разрешение сканера или камеры, с помощью которых получено изображение.

Из рис. 13-14 следует, что существует достаточно четкая корреляция между баллом зерна (г) и параметрами однородности Р2оо и упорядоченности О] - Б2оо для сварного соединения без дефектов, что позволяет определять балл зерна методом параметризации структур в автоматизированном режиме:

Б] -Д,оо = 0,0004-г4 + 0,0041 -¡г3 - 0,0182-г2 + 0,029-г - 0,026 при Я2 = 0,998; (6) Бгоо = 0,0142-г4 - 0,0904-г3 + 0,291 -г2 - 0,4137-г + 2,2468 при Я2 = 0,998. (7)

Уравнения (6) и (7) справедливы для всех значений разрешения изображений в интервале 100-800 пикселей/дюйм при фиксированном балле зерна.

На рис. 15-16 приведены результаты параметризации аустенитных зерен с порами (шлаковыми включениями) одинакового размера. Графики построены на структурах размера 512x512 пикселей с разрешением 300 пикселей/дюйм.

Анализируя рис. 15-20, можно сделать вывод, что на упорядоченность и однородность структуры сварного соединения влияет как количество, так и размер пор или шлаковых включений, а также размер трещин или следов от шлифования и полирования. Это необходимо учитывать при подготовке шлифов и выборе мест исследования (бездефектных) сварного соединения, т.к. участки шлифа с дефектами получения и структуры могут искажать результаты расчета. Данные зависимости получены путем моделирования дефектов на аустенитных зернах равного размера и их подобной ориентации, т.е. при фиксированном балле зерна.

-0,01

о -0,012 о

(Ч

а

3 -0,014

-0,016

-0,018

-0,02

N , У' \ -0,001 2х- 0,( 1105

■ \

N

\

2,14

2,12

й 2,1 и.

о 2,08

0 2,06

1

ч о

2,04

2,02

'1

| 1 \/(\

• ! < м

!/П 0,0114х+ 2,0342"

/ > т .у=

. V : ; ! • 1

2 4 6 Количество пор

10

10

Количество пор

Рисунок 15. Влияние количества пор на упорядоченность структуры

Рисунок 16. Зависимость количества пор от однородности структуры

Поры, трещины снижают упорядоченность структуры и повышают однородность системы на типах спектров «РБеиск»». Составлены системы уравнений регрессии твердости по кривым упорядоченности Б) - Бгоо и однородности Р2оо изображений структур для образцов (сварных швов) с фланцем повышенной жесткости без дефектов, с трещиной по сварному соединению, с трещиной после наплавки и после наплавки без дефектов (формулы 8-11 соответственно). Данные системы позволяют определить параметры однородности Р2ооИ упорядоченности Ог Е>2ооДля исследуемых сварных соединений только по координате х.

2,4

150

Размер пор в пикселях

250

2,05

50 150

Размер пор в пикселях

250

Рисунок 17. Влияние размера пор на упорядоченность структуры

-0,0101 -0,0102 §-0,0103 9-0,0104

О 100 200

Длинатрещины в пикселях

Рисунок 18. Влияние размера пор на однородность структуры

2,062

300

0 100 200 Длинатрещины в пикселях

300

Рисунок 19. Зависимость упорядоченности структуры от длины трещины в пикселях

Рисунок 20. Зависимость однородности структуры от длины трещины в пикселях

На рис. 21 приведены результаты параметризации твердости по Виккерсу в зависимости от параметров однородности Р2оо, которые получены при обработке изображений сварных соединениях стали 10Х11Н20Т2Р при разрешении 300 пикселей/дюйм при переменном балле зерна ъ с привязкой микроструктуры к отпечатку индентора твердомера.

о

с)

№

2,9 2,8 2,7 2,6 2,5 2,4 2,3 2,2

11,13В -.9107

,------- я2 = с

1300

1700

1400 1500 1600 НУ, МПа

Рисунок 21. Зависимость твердости НУ от однородности структуры р200

Поскольку уравнения (1-4) и системы (8-12) в таблице имеют различную размерность, то после перехода к безразмерным величинам (нормировки) твердость по Виккерсу НУзо может быть выражена через упорядоченность БрОзоо или однородность Р20о и приращение температуры Т при одинаковых значениях расстояния от центра сварного шва х.

Решение данных систем уравнений возможно аппроксимацией функций методом нейронных сетей в пакете прикладных программ МАТЪАВ (рис. 22).

3. Однородность р!«

4. Упорядоченность О^Бяо

5. Балл зерна г

6. Объект «черный ящик» МАТНЬАВ

7. Твердость по Виккерсу НУ

Рисунок 22. Алгоритм прогнозирования твердости (1 -7 - этапы)

На этапах 1 и 2 производится задание исходных данных (моделирование структуры или металлография), на этапах 3-5 с помощью программы МРШЗгот определяются соответствующие параметры однородности, упорядоченности и бал-

ла зерна. На 6 этапе с помощью объема «черный ящик» производится аппроксимация функций. Таким образом, согласно данной схеме, твердость НУ может быть спрогнозирована изначально путем расчета приращения температуры (этапы 1-7), либо вычислена на основе параметризации микроструктуры (этапы 2-7), полученной на микроскопе, сканере, камере и т.п. Прогнозирование твердости может быть также проведено нормировкой функций, составлением матрицы планирования полного факторного эксперимента, оценкой однородности дисперсий функции отклика и вычислением коэффициентов полинома математической модели.

Таблица

Регрессионные уравнения однородности и упорядоченности по средним значениям спектров

(average) сварных соединений из стали аустенитного класса 10Х11Н20Т2Р

Параметр Уравнение регрессии Достоверность аппроксимации Л2 Обозначение

D1-D2001 ЗТ0"'х6 - 5-1 О^х5 - 5Т0"5х4 + 0,001х2-0,016х + 0,120 0,957 (8)

F2001 9Т0'7х6 + 2Т0"6х5 - 8-10-У -0,001х2 + 0,025х + 0,650 0,938

D.-Dao2 - 0,0003х3 - 0,0089х2 + 0,0191х + 0,1196 0,97 (9)

F2002 0,0007х4 - о.ооогх3 - 0,0249х2 + 0,0239х + 0,454 0,9662

D1-D2004 0,0007х"1 + 0,0065х2 - 0,0028х + 0,0814 0,9697 (Ю)

F2004 - 0,0008х3 + 0,0056х2 - 0,0081х + 0,3244 0,9797

d,-d2005 0,0004х" - 0,0101х2 + 0,0022х + 0,1575 0,9587 (П)

F2005 0,0003х4 - 0,0031х^ - 0,0182х2 + 0,0478х + 0,6016 0,98

т 261,5х5 - 1295х4 + 2621,4х' -1288,2х2- 1913, Зх+ 1653,3 0,98 (12)

Адаптация метода параметризации структур для исследования сталей аустенитного класса заключалась в особенностях подготовки изображений микроструктур сварных соединений, различных баллах зерна для сварного шва, зоны термического влияния и основного металла, различной ориентации зерен после шлифования и травления, наличия дефектов сварных соединений. Ука-

занные выше факторы влияют на однородность и упорядоченность структуры сварного соединения в целом и отдельных зон в частности. При их исследовании необходим рациональный выбор мест для параметризации структур, количества таких участков с поправкой на возможные отклонения режимов и неравномерности травления, увеличения микроскопа и других факторов, т.е. параметризация сварных соединений должна проводиться в максимально подобных условиях.

Проведение подобного анализа может быть полезным для прогнозирования твердости на участках металла деталей машин, где по каким-либо причинам невозможно определение твердости методами механических испытаний или необходимо восстановление ее значения на неизмеренных участках.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Метод параметризации структур апробирован и адаптирован к исследованию микроструктур сварных соединений приводов компрессоров газоперекачивающих станций, в том числе и с дефектами, изготовленных из сталей аусте-нитного класса, а именно, исследованы и разработаны методики подготовки проб, получения и обработки изображений микроструктур сварных соединений для расчета параметров однородности и упорядоченности. Установлено, что трудоемкость подготовки образцов для определения твердости по мультифрак-тальным параметрам ниже в среднем на 30% при одинаковой погрешности измерений, чем для определения балла зерна.

2. Установлены связи однородности и упорядоченности с баллом зерна при малых и больших разрешениях структуры сварного соединения, тем самым дополнены уже существующие зависимости и расширена область разрешений изображений для автоматизированного анализа балла зерна. Исследования параметров однородности и упорядоченности структуры должны проводиться в максимально подобных условиях.

3. Выявлено, что на степень корреляции связей влияют дефекты микроструктуры, такие как поры, трещины и др., а также дефекты подготовки - следы от шлифования и полирования. Данные дефекты уменьшают однородность и упорядоченность сварного соединения.

4. Установлены связи твердости по Виккерсу с упорядоченностью и однородностью. Предложено для оценки микроструктуры и прогнозирования твердости использовать только параметр однородность.

5. Исследованы температурные поля в сварном шве и зоне термического влияния в зависимости от режимов сварки. Предложено прогнозировать твердость через расчет температурных процессов, протекающих при сварке.

Основные результаты работы отражены в следующих публикациях:

Научные статьи, опубликованные в журналах, рекомендованных ВАК:

1. Беляев, A.B. Определение механических свойств сварных соединений методом мультифрактального анализа [Текст] / Э.Р. Галимов, A.C. Маминов, A.B. Беляев II Научно-технические ведомости СПбГПУ. - СПб.: Изд-во Политехи. ун-та, 2010. №3.- С. 131-134.

2. Беляев, A.B. Совершенствование технологии сварки при ремонте корпусов камеры сгорания ГТД НК-16СТ [Текст] / И.А. Абдуллин, Э.Р. Галимов, A.C. Маминов, А.Д. Анваров, A.B. Беляев, P.P. Валиуллин // Вестник Казанского государственного технологического университета: специальный выпуск. — Казань: Изд-во Казан, гос. технол. ун-та, 2008, С. 109-115.

Научные статьи и материалы докладов:

3. Беляев, A.B. Взаимосвязь механических свойств с мультифракталь-ными параметрами деталей газотурбинных двигателей сварной конструкции из сталей аустенитного класса [Текст] /Э.Р. Галимов, A.C. Маминов, А.Д. Анваров, A.B. Беляев // Проблемы энергетики. - Казань: Изд-во КГЭУ, 2008, №1112, С. 144-148.

4. Беляев, A.B. Тепловые процессы при сварке [Текст]// XII Туполев-ские чтения: Международная молодежная научная конференция, Казань, 10 -11 ноября 2004 г.: Материалы конференции. Том 1. - Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 2004. - С. 101 - 102.

5. Беляев, A.B. Расчетные методы определения температурных полей при различных способах сварки [Текст]// Туполевские чтения: Международная молодежная научная конференция, посвященная 1000-летию города Казани: Материалы конференции. Том 1. Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 2005. -С. 107-108.

6. Беляев, A.B. Экспериментальные методы определения температурных полей при различных способах сварки [Текст]// Туполевские чтения: Международная молодежная научная конференция, посвященная 1000-летаю города Казани: Материалы конференции. Том 1. Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 2005.-С. 108- 109.

7. Беляев, A.B. Методика определения параметров режима сварки на основе мультифрактальной параметризации [Текст] / A.B. Беляев, A.C. Маминов// XV Туполевские чтения: Международная молодежная научная конференция: Материалы конференции. Том 1. - Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 2007.-С. 156-157.

8. Беляев, A.B. Совершенствование технологии сварки корпусов камеры сгорания [Текст] / A.B. Беляев, Э.Р. Галимов// Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики «АНТЭ-07»: Международная научно-техническая конференция: Материалы конференции. Том 1. -Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 2007. - С. 76 - 81.

9. Беляев, A.B. Мультифрактальный анализ сталей аустенитного класса [Текст]/ A.B. Беляев, A.C. Маминов, Э.Р. Галимов// Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики «АНТЭ-2009»: Материалы V Всероссийской конференции. Том 2. Казань: Изд-во Казан, гос. техн. унта, 2009. - С. 368 - 371.

10. Беляев, A.B. Мультифрактальный анализ сталей перлитного класса [Текст]// ХУЛ Туполевские чтения: Международная молодёжная научная конференция: Труды конференции. Том 1. - Казань: Изд-во Казан, гос. техн. унта. 2009.-С. 118-119.

11. Беляев, A.B. Установление взаимосвязи механических свойств с мультифрактальными параметрами [Текст]/ A.B. Беляев, A.C. Маминов, Э.Р. Галимов// Камские чтения. Сборник материалов 1-ой Межрегиональной научно-практической конференции. Ч.З. -Н. Челны: Изд-во ИНЭКА, 2009. - С. 17 - 18.

12. Беляев, A.B. Подготовка изображений к мультифрактальному анализу [Текст]// XVIII Туполевские чтения: Международная молодежная научная конференция: Материалы конференции. Том 3. - Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 2010. - С. 38 - 40.

Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать офсетная, Печ. л. 1,25. Усл.печ.л. 1,16. Уч.-изд.л. 1,04. Тираж 100. Заказ 082.

Типография Издательства Казанского государственного технического университета 420111 Казань, К. Маркса, 10

Список сокращений и условных обозначений.

Введение.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Общие сведения о камерах сгорания.

1.2. Оценка структуры и механических свойств металлов.

1.2.1. Металлографические исследования.

1.2.2. Методика отбора образцов.

1.3. Основные положения мультифрактальной параметризации и мультифрактального анализа.

1.3.1. Сведения из теории фракталов и мультифракталов.

1.3.2. Параметризация структур.

1.3.3. Области применения мультифрактального анализа.

1.3.4. Применение параметризации структур для оценки качества металлов.

Актуальность. Важным направлением в машиностроении является совершенствование методов контроля структуры, испытание, прогнозирование и определение механических свойств материалов.

В настоящее время оценку изменения структуры металлических материалов осуществляют традиционными металлографическими методами, а механических свойств - соответствующими исследованиями. Однако традиционные методы исследований не дают достаточно точную корреляцию структуры и свойств и требуют трудоемкой подготовки образцов и многочисленных испытаний в соответствии с нормативно-технической документацией. В ряде случаев просто недопустима или невозможна вырезка образцов для испытания из действующих объектов машиностроения.

Подобные испытания можно не проводить, используя методологию параметризации структур. В связи с этим перспективным направлением является установление взаимосвязи механических свойств металлических материалов с результатами параметризации цифровых изображений их микроструктуры.

Теория параметризации благодаря дополнительному математическому анализу позволяет оценивать параметры однородности и упорядоченности, характеризующие меру нарушения самоподобия и отражающие геометрическую неоднородность составляющих изображения. Алгоритм такого анализа успешно реализован в программе МРЯБшт, при использовании которой определение механических свойств параметризацией структуры не требует длительной и затратной подготовки образцов и проведения испытаний. Однако вопросы параметризации структур, в том числе сварных соединений, и установления зависимости их механических свойств от результатов параметризации остаются до конца не изученными.

В связи с этим актуальную проблему представляют комплексные исследования, направленные на адаптацию методики параметризации структур для оценки механических свойств различных зон сварных соединений деталей машин, что вызывает необходимость разработки алгоритма и научно-обоснованных рекомендаций по подготовке металлографических изображений.

Цель работы: «Повышение точности и уменьшение трудоемкости прогнозирования твердости сварных соединений деталей машин параметризацией металлографических изображений и расчетом температурных полей».

Научная новизна:

- впервые метод параметризации структур адаптирован к исследованию микроструктуры сварных соединений;

- выявлены закономерности изменения малых и больших разрешений, размеров изображений сварных соединений деталей машин на результаты параметризации структур из сталей;

- установлены взаимосвязи между условиями подготовки (следы от шлифования), дефектами структуры (поры, трещины) и результатами параметризации структур;

- впервые для прогнозирования твердости сварных соединений деталей машин предложено использовать расчет тепловых полей в дополнение к методу параметризации структур.

Практическая значимость работы заключается в том, что разработана методика получения и обработки изображений микроструктур сварных соединений для мультифрактального расчета, прогнозирования твердости сварных соединений параметризацией структуры с использованием диаграмм упорядоченности и однородности без вырезки образцов из изделий.

По предложенным методикам возможно проведение оценки твердости сварных соединений из сталей аустенитного класса без разрушения изделий.

Результаты исследований нашли применение при прогнозировании механических свойств деталей машиностроения на ОАО «Казанское моторостроительное производственное объединение», ОАО «Казанькомпрессормаш» и используются в учебном процессе, что подтверждено актами внедрения.

Личный вклад соискателя заключается в адаптации методологии параметризации структур для прогнозирования механических свойств сварных соединений из сталей аустенитного класса без механических испытаний, в проведении исследований, обработке и обобщении экспериментальных результатов. Совместно с профессором Маминовым A.C. проводилось обсуждение результатов работы.

Внедрение результатов исследований. Результаты исследований нашли практическое применение при прогнозировании свойств в лабораториях механических испытаний сварных деталей специального машиностроения на ОАО «Казанское моторостроительное производственное объединение», ОАО «Ка-занькомпрессормаш» и предприятии ОАО Казанский завод «Электроприбор», что подтверждено актами внедрения (см. приложение 1).

Апробация работы. Основные результаты исследований были представлены, и обсуждались на конференциях: «XII-XVIII Туполевские чтения», г. Казань, 2004-2010 гг.; «XXXI' Гагаринские чтения», г. Москва, 2005 г.; «VIII Королевские чтения», г. Самара, 2005 г.; «Электромеханические и внутрикамер-ные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий», г. Казань, 2006-2007, 2010 г.; «Современные проблемы повышения эффективности сварочного производства», г. Тольятти, 2006 г.; «Современная техника и технологии», г. Томск, 2007-2008 гг.; «Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики «АНТЭ-07»», г. Казань, 2007 г.; «Современные проблемы специальной технической химии», г. Казань, 2007 г.; «Камские чтения», г. Н. Челны, 2009 г.

На защиту выносятся:

- результаты анализа исследований взаимосвязи балла зерна сварных соединений с однородностью и упорядоченностью структуры при малых и больших разрешениях изображений;

- результаты анализа исследований влияния дефектов подготовки (шлифования и полирования) и структуры (трещины, поры) сварных соединений на результаты параметризации структуры;

- результаты теоретических исследований влияния температурных полей на механические свойства сварных соединений;

- регрессионные уравнения для прогнозирования твердости сварных соединений на основе параметризации структур;

- абстрагированная схема, включающая этапы от расчета распределения температуры для сварных швов до прогнозирования твердости сварных соединений.

Достоверность и обоснованность обеспечивается достаточным объемом проведенных экспериментальных исследований, применением комплекса методик определения механических свойств материалов, металлографического, спектрального и радиографического анализа на стандартных поверенных приборах, достаточного количества образцов.

Публикации:

По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ, из них две статьи в журналах, входящих в перечень ВАК.

Структура и объем работы:

Диссертация состоит из списка условных обозначений, введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложений. Содержит 130 страниц машинописного текста, 80 рисунков, 15 таблиц и библиографического списка из 132 наименований и 2 приложений.

История работы. Методическая часть диссертации выполнялась на кафедре «Материаловедение, сварка и структурообразующие технологии» ГОУ ВПО КГТУ им. А.Н. Туполева при активной помощи к.т.н., профессора A.C. Маминова и под руководством д.т.н., профессора, заведующего кафедрой Э.Р. Галимова. Механические испытания образцов сварных соединений на поверенных приборах, радиографический контроль, подготовка образцов к металлографическому исследованию проводились на оборудовании учебно-производственной базы ОАО «КМПО», имеющем свидетельство об аттестации и поверке.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Метод параметризации структур апробирован и адаптирован к исследованию микроструктур сварных соединений приводов компрессоров газоперекачивающих станций, в том числе и с дефектами, изготовленных из сталей аустенитного класса, а именно, исследованы и разработаны методики подготовки проб, получения и обработки изображений микроструктур для расчета параметров однородности и упорядоченности. Установлено, что трудоемкость подготовки образцов для определения твердости по мультифрактальным параметрам ниже в среднем на 30% при одинаковой погрешности измерений, чем для определения балла зерна.

2. Установлены связи однородности и упорядоченности с баллом зерна при малых и больших разрешениях структуры сварного соединения, тем самым дополнены уже существующие зависимости и расширена область разрешений изображений для автоматизированного анализа балла зерна.

3. Выявлено, что на степень корреляции связей влияют дефекты микроструктуры, такие как поры, трещины и др., а также дефекты подготовки — следы от шлифования и полирования. Данные дефекты уменьшают однородность и упорядоченность сварного соединения.

4. Установлены связи твердости по Виккерсу с упорядоченностью и однородностью. Выявлено, что степень корреляции связей увеличивается в ряду балл - упорядоченность - однородность, поэтому предложено для оценки микроструктуры и прогнозирования твердости использовать параметр однородность.

5. Исследованы температурные поля в сварном шве и зоне термического влияния в зависимости от режимов сварки. Предложено прогнозировать твердость через расчет температурных процессов, протекающих при сварке.

Заключение

Проведенный обзор литературных источников показал широкое применение мультифрактальной параметризации структур материалов и установлению связей результатов параметризации со свойствами.

Разработка методики подготовки проб сварных соединений, решение не до конца изученных вопросов, связанных с параметризацией металлографических изображений структур, является весьма актуальной задачей. Установление связей структуры сварных соединений и их механических свойств позволит получить неразрушающий метод прогнозирования твердости на основе металлографического анализа, что может быть полезным для восстановления значений на неизмеренных участках.

Постановка задач

Решение ряда вопросов, связанных с применением метода параметризации структур сварных соединений, является перспективной и актуальной задачей.

Поставленная в диссертации цель: «повышение точности и уменьшение трудоемкости прогнозирования твердости сварных соединений деталей машин параметризацией металлографических изображений и расчетом температурных полей» может быть достигнута при решении описанных выше проблем.

Для достижения поставленной цели потребовалось решение следующих задач:

- адаптировать метод параметризации структур для исследования микроструктуры сварных соединений, изготовленных из сталей аустенитного класса;

- разработать методику получения и обработки изображений микроструктур сварных соединений для расчета мультифрактальных параметров;

- установить связи однородности и упорядоченности микроструктур сварного соединения с баллом зерна;

- исследовать температурные поля в сварном шве и зоне термического влияния в зависимости от режимов сварки;

- установить взаимосвязь твердости различных зон сварных соединений из сталей аустенитного класса с результатами параметризации структур;

- установить взаимосвязь параметров упорядоченности и однородности с результатами расчета тепловых полей сварных соединений.

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ, ТЕХНОЛОГИИ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ 2.1. Объекты исследований

Объектами исследования являются сварные швы корпуса камер сгорания двигателя НК-16СТ ГПС различных технологий исполнения, выполненные ар-гонодуговой сваркой из жаропрочной аустенитной стали 10Х11Н20Т2Р. Двигатель НК-16СТ является продукцией для газодобывающей промышленности и предназначен для привода нагнетателей природного газа в составе газоперекачивающих станций.

Двигатель НК-16СТ состоит из состыкованных между собой газогенератора и свободной турбины. Каждый из них является самостоятельным модулем, установленным на свою раму. В качестве силового привода использован газогенератор двигателя НК-16СТ (рис. 2.1), а силовая турбина является новым, специально разработанным модулем, обеспечивающим частоту вращения ротора электрогенератора 3000 об/мин без применения редуктора (рис. 2.2). На рис. 2.3 приведена компоновочная схема ГТД НК-16СТ. Она выполнена с учетом возможности компоновки ее с газогенератором двигателя НК-16-18СТ. Наружный корпус камеры сгорания изготавливается из аустенитной стали 10Х11Н20Т2Р, химический состав которой приведен в табл. 2.1, механические свойства после термической обработки в табл. 2.2 и табл. 2.3 по ГОСТ 5582-75.

Рис. 2.1. Внешний вид двигателя

Рис. 2.2. Свободная турбина

НК-16СТ

Рис. 2.3. Компоновочная схема НК-16СТ

Аустенитные жаропрочные стали представляют собой стабильный однофазный твердый раствор Сг и № на основе Бе с ГЦК кристаллической решеткой. В этих сталях тип структуры металла шва, формируемой в процессе кристаллизации, зависит от химического состава стали и теплофизических условий кристаллизации.

1. Kenneth F. Fractal Geometry, UK: WILEY, 2003. 337 c.

2. Vstovsky G.V. // Foundations of Physics. 1997. V.27. №10. p.1413-1444.

3. Vstovsky G.V. A Controlled Multifractal // Physics Letters A, 1992. Vol.165. N 1. P.41-46.

4. Vstovsky G.V., Kolmakov A.G., Terentjev V.F. // MEDZIAGOTYRA (Materials Science). 1999. N 2 (9). P. 62-65.

5. Практическая металлография. Методы изготовления образцов. Вашулъ X.: Пер. с нем. М.: Металлургия, 1988. 320 с.

6. Авдеева Л.Г. Определение мультифрактальных характеристик стали 20Х23Н18 до и после эксплуатации / Л.Г. Авдеева, А.Г. Чиркова // 53-я конференция студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ. Уфа, 2002. - С.8.

7. Анваров А. Д. Методика оценки ресурса безопасной эксплуатации оборудования химических производств на основе методологии мультифрактальной параметризации. Автореф. дис. . канд. техн. наук. Казань., 2006. 21 с.

8. Багрянский К.В., Добротина З.А., Хренов К.К. Теория сварочных процессов. М.: Высшая школа, 1976. - 424 с.

9. Барахтин Б.К. Геометрические модели бейнито-мартенситных фаз по данным мультифрактального анализа изображений структур сталей / Б.К.Барахтин, Р.Г.Зворыгин // Вестник СамГТУ Серия "Физико-математические науки" №27, -2004.

10. Беляев A.B. Контроль температурных полей при различных способах сварки расчетным методом// XXXI Гагаринские чтения: Тезисы докладов Международной молодежной конференции. Москва, 5 9 апреля 2005 г. - М.: МАТИ, 2005. Т.8. - С. 92.

11. Беляев A.B. Тепловые процессы при сварке// XII Туполевские чтения: Международная молодежная научная конференция, Казань, 10-11 ноября 2004 г.: Материалы конференции. Том 1. -Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 2004. С. 101 - 102.

12. Беляев A.B., Маминов A.C. Методы контроля температурных полей//Современные проблемы повышения эффективности сварочного производства: Сб. ст. по докладам Всероссийской научно-технической конференции 15-17 ноября. — Тольятти: ТГУ, 2006. — Ч. 1.-С. 54-59.

13. Беляев A.B., Маминов A.C., Галимов Э.Р. Прогнозирование распределения температуры, изменения структуры и механических свойств в сварных соединениях в процессе производства авиационной техники// ВАКУ, 2007 г.

14. Беляев Н.М., Рядно A.A. Методы теории теплопроводности. В 2-х ч. М.: Высшая школа, 1982. Ч. 2. -304 с.

15. Бледнова Ж.М. Получение покрытий с эффектом запоминания формы на поверхности сталей аргонодуговой наплавкой / Ж.М.

16. Бледнова, Д.Г. Будревич, H.A. Махутов, М.И. Чаевский //Металловедение и термическая обработка металлов. 2003. -№11 - С. 24-27.

17. Богомолова H.A. Практическая металлография: Учеб. для сред. ПТУ 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1987. - 240 е.: ил.

18. Божокин C.B. Фракталы и мультифракталы : Учебное пособие / C.B. Божокин, Д.А. Паршин.- Ижевск: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика", 2001.- 128с. о=эл. опт. диск (CD-RW)

19. Бондаренко В.А., Дольников B.JI. Фрактальное сжатие изображений по Барнсли-Слоану // Автоматика и телемеханика.-1994.-М5.-с. 12-20.

20. Бунин И.Ж., Колмаков А.Г., Встовский Г.В., Мультифракталы в оценке диссипативных свойств металлических материалов. // Металлы, 1998, №1, с.103-106.

21. Бунин И.Ж., Колмаков А.Г., Встовский Г.В., Терентьев В.Ф. Методология мультифрактальной параметризации структур материалов. //Вестник ТГУ, 1998, т.З, вып.З, с. 293-294.

22. Бунин И.Ж., Колмаков А.Г., Встовский Г.В., Терентьев В.Ф., Концепция фрактала в материаловедении. Сообщение 1. Фрактальная параметризация структур материалов. //Материаловедение, 1999, №2, с. 19-26.

23. Витолин Д. Применение фракталов в машинной графике. // Computerworld-PoccM.-1995.-N15.-c. 11.

24. Встовский Г.В. Введение в мультифрактальную параметризацию структур материалов / Г.В. Встовский, А.Г. Колмаков, И.Ж. Бунин // Ижевск: Научно-издательский центр "Регулярная и хаотическая динамика". — 2001. 116 с.

25. Встовский Г.В. Описание эволюции структуры поверхности металла при механической обработке с использованием мультифрактального анализа / Г.В. Встовский, А.Г. Колмаков, В.Ф. Терен-тьев // Материаловедение, 1998, №2, С. 19-24.

26. Встовский Г.В. Элементы информационной физики / Г.В. Встовский М.: МГИУ, 2002. - 260с.

27. Встовский Г.В., Бунин И.Ж., Колмаков А.Г., Танитовский И.Ю. Мультифрактальный анализ поверхностей разрушения твердых тел. // Доклады Российской академии наук, 1995, т.343, № 5, с. 613-615.

28. Встовский Г.В., Колмаков А.Г. Анализ влияния поверхностной обработки на структуру статических изломов малолегированного молибдена с помощью мультифрактального формализма. // Физика и химия обработки материалов, 1995, №6, с.69-84.

29. Встовский Г.В., Колмаков А.Г., Терентьев В.Ф. Описание эволюции структуры металлической поверхности при механической обработке с использованием метода мультифрактального анализа. // Материаловедение, 1998, №2, с.19-24.

30. Газале М. Гномон. От фараонов до фракталов : Пер. с англ. / М. Газале.- Москва: Институт компьютерных исследований, 2002.272 с. о=эл. опт. диск (CD-ROM)

31. Геров В.В. Влияние топографической структуры поверхности на механические свойства мартенситно-стареющей стали 00Н16К4М4Т2Ю / В.В. Геров, А.Г. Колмаков, В.Ф. Терентьев // Вопросы материаловедения, 2002, №1 (29), с.378-383.

32. ГОСТ 10243-75. Сталь. Метод испытаний и оценки макроструктуры.

33. ГОСТ 11878-66. Сталь аустенитная. Методы определения содержания ферритной фазы в прутках.

34. ГОСТ 20522 96. Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний.

35. ГОСТ 22838-77. Стали жаропрочные. Методы контроля и оценки макроструктуры.

36. ГОСТ 2999-75. Металлы и сплавы. Методы определения твердости по Виккерсу.

37. ГОСТ 5632-72. Стали высоколегированные и сплавы коррозион-ностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки.

38. ГОСТ 5639-82. Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна.

39. ГОСТ 5640-68. Сталь. Металлографический метод оценки микроструктуры листов и ленты.

40. ГОСТ 8233-56. Сталь. Эталоны микроструктуры.

41. Гуляев А.П. Металловедение. Учебник для вузов. 6-е изд., пере-раб. и доп. М.: Металлургия, 1986. 544 с.

42. Едронова В.Н., Едронова М.В. Общая теория статистики: Учебник- М.: Юристь, 2001.-511 с.

43. Елисеева И.И., Юзбашев М.М. Общая теория статистики: Учебник/Под ред. чл.-корр. РАН И.И.Елисеевой. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Финансы и статистика, 2002. - 480 е.: ил.

44. Иванова B.C. Синергетика и фракталы в материаловедении / B.C. Иванова, A.C. Баланкин, И.Ж. Бунин, A.A. Оксогоев. М.: Наука, 1994. - 383 е.: ил.

45. Иванова B.C. Синергетика: Прочность и разрушение металлических материалов. М.: Наука, 1992. 155 с.

46. Иванова B.C., Встовский Г.В., Колмаков А.Г., Пименов В.Н., Мультифрактальный метод тестирования устойчивости структур в материалах. / Учебно-методическое пособие, М.: "Интерконтакт Наука", 2000. 55 с.

47. Ильинкова Т.А., Ильинков A.B. Статистические методы управления качеством: Лабораторный практикум/Под ред. проф. Э.Р.Галимова. Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та. 2001. 24 с.

48. Козлов Г.В. Мультифрактальный анализ процессов твердофазной экструзии полимеризационно наполненных композиций. / Г.В. Козлов, В.З. Алоев, Ю.Г. Яновский // Механика композиционных материалов и конструкций 2004. - том 10. - №2. - С.267.

49. Колмаков А.Г. Взаимосвязь мультифрактальных характеристик структур поверхностей разрушения молибдена с его механическими свойствами. //Металлы, 1996, №6, с.37-43.

50. Колмаков А.Г. Исследование структур медных сплавов после лазерного воздействия с использованием мультифрактального анализа. / А.Г. Колмаков, Г.В. Встовский , С.А. Масляев, В.Н. Пименов // Перспективные материалы. 1999, - №4, С. 5-13.

51. Колмаков А.Г., Бунин И.Ж., Козицкий Д.В., Мультифрактальный анализ рекристаллизованной структуры молибдена. // Металлы, 1999, №1, с. 80-87.

52. Колмаков А.Г. Использование положений системного подхода при изучении структуры, особенностей пластической деформации и разрушения металлов. // Металлы, 2004, №4, с. 98-107.

53. Конструкционные материалы: Справочник/Б.Н.Арзамасов, В.А.Брострем, Н.А.Буше и др.; Под общ. ред.Б.Н.Арзамасова. -М.Машиностроение, 1990. — 688 е.; ил. (Основы проектирования машин)

54. Кравченко В. Ф. Новый класс фрактальных функций в задачах анализа и синтеза антенн / В. Ф. Кравченко, В. М. Масюк, 2002.72 с.

55. Кроновер Р.М. Фракталы и хаос в динамических системах. Основы теории. М.: Постмаркет, 2000. - 352 с.

56. Кудрин А. Г. Улучшение прочностных свойств порошковых сталей на основе прогнозирования их структурного состояния методом мультифрактальной параметризации: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Н. Челны., 2010. -21 с.

57. Лившиц Л. С. Металловедение для сварщиков. — М.: Машиностроение, 1979. 243 с.

58. Линевег Ф. Измерение температур в технике: Справочник. М.: Металлургия, 1980. 544 с.

59. Макаров Э. Л. Холодные трещины при сварке легированных сталей. М.: Машиностроение, 1981. — 248 с.

60. Малышев В.Н. Оптимизация режимов получения и свойств оксидных покрытий на алюминиевом сплаве с использованием метода мультифрактального анализа. / В.Н. Малышев, А.Г. Колмаков, И.Ж. Бунин // Физика и химия обработки материалов, 1997, №5, С.77-84.

61. Мандельброт Б.Б. Фрактальная геометрия природы : Пер. с англ. / Б.Б. Мандельброт.- М.: Ин-т компьютерных исследований , 2002.-656с. о=эл. опт. диск (CD-RW).- (Компьютинг в математике, физике, биологии )

62. Мандельброт Бенуа, Ричард Л. Хадсон (Не)послушные рынки: фрактальная революция в финансах = The Misbehavior of Markets. — M.: «Вильяме», 2006. — С. 400. — ISBN 5-8459-0922-8

63. Марочник сталей и сплавов/М.М.Колосков, Е.Т.Долбенко, Ю.В .Каширский и др.; Под общей ред.А.С.Зубченко -М.Машиностроение, 2001. 672 е.: ил.

64. Материаловедение: Учебник для вузов/ Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин и др.; Под общ. ред. Б.Н. Арзамасова, Г.Г. Мухина. 5-е изд., стереотип. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. - 648 е.: ил.

65. Махненко В. И., Кравцов Т. Г. Тепловые процессы при механизированной наплавке деталей типа круговых цилиндров. Киев: Наукова Думка, 1976. - 159 с.

66. Металлографическое травление металлов и сплавов: Справ, изд. Баранова Л.В., Демина Э.Л. М.: Металлургия, 1986. 256 с.

67. Металлографические реактивы. Справ, изд. Коваленко B.C. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1981. 120 с.

68. Морозов А.Д. Введение в теорию фракталов / А.Д. Морозов.- 2-е изд., доп. .- М.: Ин-т компьютерных исследований , 2002.- 160с. о=эл. опт. диск (CD-RW).- (Современная математика)

69. Нержавеющие и жаропрочные стали. Атлас микроструктур. Под редакцией заслуженного деятеля науки и техники РСФСР докт. техн. наук А.Т. Туманова. ОНТИ- 1970. Составители: Л.М. Орлова, Ю.И. Чикуров, О.Г. Кудашов.

70. Николаев Г. А., Куркин С. А., Винокуров В. А. Сварные конструкции. В 2-х т. М.: Высшая школа. Т. 1. 1982. - 272 с. Т. 2. 1983. - 344 с.

71. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. М.: Наука. 1983. - 283с.

72. Общая металлургия: Учебн. Для техн./Арсентьев П.П., Яковлев

73. B.В., Крашенинников Н.Г., Зиновьев A.B., Арсентьева И.П. М.: Металлургия, 1986. 360 с.

74. Оксогоев A.A., Мультифрактальный анализ изменений зеренной структуры алюминиевого сплава при ударном воздействии скоростной частицей. / A.A. Оксоев., И.Ж. Бунин, А.Г. Колмаков, Г.В. Встовский // Физика и химия обработки материалов, 1999, №4,1. C.63-71.

75. П.Берже, И.Помо, К.Видаль. Порядок в хаосе. О детерминистском подходе к турбулентности. М., "Меркурий ПРЕСС", 2000.

76. Пайтген Х.О., Рихтер П. X. Красота фракталов. — М.: «Мир», 1993.

77. Петров Г.Л., Тумарев A.C. Теория сварочных процессов (с основами физической химии). Учебник для вузов. Изд. 2-е, перераб. М., "Высшая школа", 1977. 392 с. с ил.

78. Прохоров H. Н. Физические процессы в металлах при сварке. -М.: Металлургия, 1968. Т. 1; 1971. Т. 2.

79. Рыкалин H. Н. Расчеты тепловых процессов при сварке. М.: Машгиз, 1954. - 296 с.

80. С.В.Божокин, Д.А.Паршин. Фракталы и мультифракталы. Москва-Ижевск, "РХД", 2001.

81. Сварка в машиностроении. Справочник в 4-х т. / Редкол. Г.А.Николаев (пред.) и др. М.: Машиностроение, 1978. Т.2. / Под ред. А.И. Акулова, 1978. 462 с.

82. Сварка в машиностроении. Т. 1/Под. ред. Н. А. Ольшанского. М: Машиностроение, 1978.— 501 с.

83. Сварка и свариваемые материалы: В 3-х т. T. I. Свариваемость материалов. Справ, изд./Под ред. Э. Л. Макарова—М.: Металлургия, 1991,528 с.

84. Сварка и свариваемые материалы: В 3-х т. T. II. Технология и оборудование. Справ, изд./Под ред. В.М. Ямпольского.— М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1996. 574 с.

85. Сварка. Резка. Контроль: Справочник. В 2-х томах / Под общ. ред. Н.П. Алешина, Г.Г. Чернышева. М.: Машиностроение, 2004. Т. 2

86. Н.П. Алешин, Г.Г. Чернышев, А.И. Акулов и др. 480 е.: ил.

87. Справочник сварщика/Под ред. В.В.Степанова. 4-е изд., пере-раб. и доп. - М.¡Машиностроение, 1982. - 560 е., ил. (Серия справочников для рабочих)

88. Теория сварочных процессов: Учеб. для вузов по спец. "Оборуд. и технология сварочн. пр-ва"/В.Н. Волченко, В.М.Винокуров и др.; Под ред. В.В. Фролова. М.: Высш. шк., 1988. 559 е.: ил.

89. Терентьев В.Ф., Бунин И.Ж., Колмаков А.Г., Встовский Г.В., Использование концепции фрактала в материаловедении. // В сб. Науч. тр. "Институту металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова 60 лет" (отв. ред. Н.П. Лякишев), М.: ЭЛИЗ, 1998, с.396-411.

90. Терентьев В.Ф., Оксогоев А.А.Циклическая прочность металлических материалов: Учеб. пособие. Новосибирск: Изд-во НГТУ,2001.-61 с.

91. Технологические процессы в машиностроении Текст.: учебник для вузов/С.И.Богодухов, Е.В.Бондаренко, А.Г.Схиртладзе, Р.М.Сулейманов, А.Д. Проскурин. Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2005.-792 с.

92. Технология и оборудование сварки плавлением / Под ред. Г.Д.Никифорова. М.: Машиностроение, 1986. 320 с.

93. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением / Под ред. Б.Е. Патона. М.: Машиностроение, 1974. 768 с.

94. Титов В.В. Мультифрактальные свойства зеренных структур в бинарной системе не основе ниобата натрия с неизоструктурными компонентами / В.В. Титов, JI.A. Резниченко, C.B. Титов, В.Д. Комаров, В.А. Ахназарова // Письма в ЖТФ, 2004. - том 30. -вып.7.

95. Уэлстид С. Фракталы и вейвлеты для сжатия изображений в действии : учебное пособие: пер. с англ. / С. Уэлстид.- М.: ТРИУМФ, 2003.- 320.- (Практика программирования)

96. Федер Е. Фракталы : Пер. с англ. / Е. Федер.- М.: Мир, 1991.- 254с. о=эл. опт. диск (CD-RW)

97. Фракталы в физике: Труды VI международного симпозиума по фракталам в физике (МЦТФ, Триест, Италия, 9-12 июля, 1985): Пер. с англ. / Под ред. Л. Пьетронеро, Э. Тозатти. М.: Мир, 1988. - 672 с. ил.

98. Чернышов Г.Г. Сварочное дело: Сварка и резка металлов: Учебник для нач. проф. образования. М.: ИРПО; ПрофОбрИздат, 2002. - 496 с.

99. Шебеко Л.П. Оборудование и технология дуговой автоматической сварки. М.: Высшая школа, 1986. 279 с.

100. Шелухин О.И. Фрактальные процессы в телекоммуникациях / О.И. Шелухин.- М.: Радиотехника, 2003.

101. Шредер М. Фракталы, хаос, степенные законы. Миниатюры из бесконечного рая / М. Шредер.- Ижевск: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика", 2001.- 528 с. о=эл. опт. диск (CD-ROM).

102. Теория и расчет воздушно-реактивных двигателей/Под ред. С. М. Шляхтенко. Учебник для вузов 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1987.-568 с: ил.