автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Управление свойствами соединения деталей из циркониевого сплава Э110 при точечной микросварке

На правах рукописи

СЛОБОДЯН Михаил Степанович

УПРАВЛЕНИЕ СВОЙСТВАМИ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЦИРКОНИЕВОГО СПЛАВА Э110 ПРИ ТОЧЕЧНОЙ МИКРОСВАРКЕ

Специальность 05.03.06 - Технологии и машины сварочного производства

АВТОРЕФЕРАТ на соискание ученой степени кандидата технических наук

07-6 2311

Томск-2007

Работа выполнена на кафедре «Оборудование и технология сварочного производства» Государственного образоиателыют учреждении высшей профессиональною обрачоваиия «Томский политехнический университет»

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцеит

Киселев Алексей Сергеевич

Официальные оппоненты: доктор фич.-мат. наук, профессор

Князева Анна Георгиевна

кандидат технических наук Прокопьев Сергей Викторович

Ведущая организация: ОАО «Новосибирский завод химических

концентратов», г. Новосибирск

Защита состоится «13» ноября 2007 г. в 16°° часов на заседают диссертационного совета К 003.038.01 в Институте физики прочности ъ материаловедения СО РАН но адресу: 634021, г. Томск, пр. Академический, 2/1.

Автореферат разослан « /А октября 2007 г.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИФПМ СО РАН.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор физ.-мат. наук, профессор • / Данилов 13. И.

Е

Р О С О И Й CK А Я ГОСУДАРГ: Г ./»ЕМ ПАЯ

БИ&лиотекл

■ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность

Актуальной иаучно-техшгческой задачей, стоящей перед предприятиями Федерального агентства по атомной энергии (Росатома) является создание и производство таких компонентов реакторов атомных электростанций (АЭС) и атомных тепловых станций (АТС), которые минимизируют вероятность возникновения аварийных ситуаций в процессе их эксплуатации. Одним из элементов, определяющим безотказность работа реактора АЭС, является активная зона ядерного реактора.

Конструкция элементов и материалы активной зоны атомных реакторов (АР) должны обеспечивать устойчивость формы и размеров тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов) и дистанционирующих решеток (ДР) за весь период работы их в реакторе. Обеспечение размерной устойчивости требует большой предварительной экспериментальной проверки элементов активной зоны АР как в лабораторных условиях, так и в условиях облучения в реакторе. Конструкция элементов АР должна обеспечивать надежную прочность всех узлов в рабочих условиях эксплуатации (при тепловых ударах: от комнатной до рабочей температуры 30СН-380 °С, а в случае потери теплоносителя до 1100-И200 °С), переменных термических напряжениях, статических* динамических, и вибрационных внешних нагрузках, действующих в условиях рабочих температур в течение всего срока эксплуатации, который для элементов активной зоны АР составляет не менее трех лет. Значительное влияние на работоспособность тепловыделяющих сборок (TBC) оказывают неразъемные соединения ТВЭЛов и опорных узлов.

В связи с вышеизложенным, к сварным соединениям TBC предъявляют требования по прочности (в том числе жаропрочности), коррозионной и эрозионной стойкости, жаростойкости, способности выдерживать вибрационные и ударные нагрузки определенное количество теплосмен, без разрушения в процессе эксплуатации. Из сплавов, удовлетворяющих вышеперечисленным требованиям,

наиболее широко для изготовления элементов АР применяют циркопиевые сплавы и нержавеющие стали.

Для соединения деталей, используемых в реакторостроешт, в современное производство внедряют источники питания с программным управлением, позволяющие формировать импульс тока с необходимыми амхшшудно-временыыми параметрами (АВП). Это открывает новые возможности в управлении свойствами выполняемых соединений, повышении их качества и, соответственно, надежности производимых конструкций. Однако, в литературных источниках отсутствуют четкие рекомендации по выбору АВП импульса тока применительно к точечной сварке тонкостенных деталей из циркониевых сплавов.

В связи с этим, исследование влияния АВП импульса тока на свойства сварных соединений является необходимым условием для решения проблемы повышения: качества производимых конструкций.

Цель работы

Целью данной работы является определение амшнггу дно-временных параметров импульса тока для точечной микросварки деталей из циркониевого сшава Э110, обеспечивающих максимальное соответствие структуры и механических свойств металла литого ядра и основного металла.

Задачи работы

1. разработать математическую модель динамики изменения тепловых полей при формировании соединения тонкостенных деталей из циркониевого сплава Э110 и исследовать ее адекватность при варьировании АВП импульса тока;

2. исследовать закономерности образования соединения тонкостенных деталей из циркониевого сплава Э110, изменения структуры и физико-механических свойств металла литого ядра при импульсном программно-управляемом энергетическом воздействии;

3. сопоставить результаты математического моделирования на основе теоретических положений о процессе формирования литого ядра точечных

соединений тонкостенных деталей из циркониевого сплава Э110 с экспериментальными данными.

Научная повшпа:

1. разработана математическая модель динамики изменения тепловых полей при формировании соединения тонкостенных деталей из циркониевого сплава Э110, позволяющая оценивать влияние АВП импульса сварочного тока и состояние контактирующих поверхностей деталей;

2. разработан алгоритм изменения ABII импульса сварочного тока на этапе подогрева, обеспечивающий стабилизацию значений сопротивления электрод-электрод и необходимую концентрацию тепловыделения в контакте деталь-деталь;

3. обоснованы АВП импульса сварочного тока, обеспечивающие формирование соединений, обладающих стабильно высокими прочностными свойствами.

Практическая значимость. Разработана и экспериментально апробирована математическая модель динамики изменения тепловых полей при формировании соединения тонкостенных деталей из циркониевого сплава Э110. На основе математического моделирования предложены рекомендации по выбору АВП импульса тока для оптимизации технологических процессов сварки деталей атомных реакторов. Показаны пути воздействия на структуру и свойства сварных соединений, позволяющие повысить их прочность. Определены наиболее рациональные параметры ввода энергии, обеспечивающие стабильно высокую прочность соединения.

Осшмшые положения, выносимые на защиту:

1. Алгоритм изменения АВП импульса сварочного тока на этапе подогрева, обеспечивающего стабилизацию значений сопротивления электрод-электрод и необходимую концентрацию тепловыделения в контакте деталь-деталь.

2. АВП импульса тока, обеспечивающие формирование соединений, обладающих стабильно высокими прочностными свойствами.

3. Совокупность результатов исследования микроструктуры, фазового состава и механических свойств металла литого ядра соединений, выполненных с использованием АВП импульса тока, заданного на основе расчетной оценки динамики изменения тепловых полей при математическом моделировании.

Апробации работы. Основные положения диссертации изложены, обсуждены и получили одобрение специалистов на следующих научных конференциях и семинарах: на областной школе-семинаре "Новые материалы. Создание, структура, свойства - 2003" (г. Томск, 2003 г.), на 4-й Всесоюзной конференции "Компьютерные технологии в соединении материалов" (г.Тула, 2003 г.), на X международной конференции «Современные техника и технологии» (г. Томск, 2004 г.), на Всероссийской конференции «Сварка и кошроль - 2004» (г. Пермь, 2004 г.), областной школе-семинаре "Новые материалы. Создание, структура, свойства - 2004" (г. Томск, 2004 г.), на XI международной конференции «Современные техника и технологии» (г. Томск, 2005 г.), на Всероссийской конференции «Сварка и кошроль - 2005» (г. Челябинск, 2005 г.) и ряде других совещаний и научных семинаров.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе одна монография, 3 статьи в рецензируемых изданиях, рекомендованных перечнем ВАК РФ, 7 тезисов докладов и публикаций в трудах и сборниках трудов конференций и школ-семинаров.

Личный вклад автора. Результаты, изложенные в диссертации, получены лично автором или при его непосредственном участии. Автор формулировал цели и задачи исследований, разрабатывал методики проведения измерений, проводил математическое моделирование и натурные эксперименты, выполнял расчеты и обработку экспериментальных данных, обобщая результаты и делал выводы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех разделов, основных выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 171 странице стандартного формата, содержит 52 рисунка, 14 таблиц. Список литературы включает 161 наименование.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы цель и задачи исследований, показана научная новизна и практическая значимость работы, изложены выносимые на защиту положения.

В первом разделе представлен анализ особенностей формирования литого ядра при точечной микросварке, путей повышения стабильности качества соединений на основе экспериментальных и теоретических работ отечественных и зарубежных авторов. Проведен анализ особенностей формирования сварных соединений материалов, используемых при изготовлении активной зоны атомных реакторов и современных методов компьютерного моделирования физических процессов, происходящих при формировании литого ядра. Сформулированы основные задачи исследования.

Второй раздел посвящена разработке математической модели формирования литого ядра соединений тонкостенных деталей из циркониевого сплава Э110, учитывающей алгоритм задания АВП импульса сварочного тока и состояние контактирующих поверхностей деталей.

Создана конечно-элементная модель формирования литого ядра при точечной микросварке тонкостенных деталей из циркониевого сплава Э110 толщиной 0,25 мм. Приведена методика расчета динамики изменения температурных полей в модели и теплофизические зависимости материалов.

Получена зависимость площади контакта электрод-деталь Sk от температуры приконтакгаого слоя для новых электродов (сфера рабочей поверхности не деформирована) в процессе нагрева увеличивается с 0,13 до 0,65 мм2. В процессе эксплуатации электродов Sk возрастает до 2,38 мм2 и ее зависимость от температуры значительно сокращается. Фактическая площадь контакта микрошероховатостей $к.факт, полученных в результате моделирования поверхностей металлов с использованием генератора псевдослучайных чисел с оставляет 1,5+1,8% от Sh что хорошо согласуется с литературными данными.

В результате математического моделирования, при заданных 1рапичных условиях, установлено, что на всех этапах формирования соединения тегогоотвод из

зоны прохождения тока составляет: в электроды - 83%, в детали - 16,9%, непосредственно в окружающую среду - около 0,1%.

На основании проведенных расчетов был сделан вывод о весомости вклада дестабилизирующих факторов в процесс формирования литого ядра неразъемных соединений:

1. в процессе износа электродов площадь холодно!« контакта электрод-деталь возрастает в 17,7 раза (с 0,13'до 2,3 мм2), разброс значений фактической площади касания микрошероховатостей холодного контакта электрод-деталь и, соответственно, плотности тока в переходных контактах, варьируется от 1,95-10"3 до 41,Ф10"3 мм2 (различаются в 21,2 раза);

2. значение фактической площади контакта деталь-деталь колеблется в пределах от 12-Ю"3 до 41,4-Ю"3 мм2 (различие составляет до 3,5 раз);

3. электрическое сопротивление контакта деталь-деталь в начальный момент включения тока (при нагреве оксидных пленок до 900 °С) изменяется в пределах от 1,9-103 до 15,9-Ю"3Ом (в 8,4 раза);

4. электрическое сопротивление деталей (без учета оксидных пленок) в процессе нагрева изменяется с 0,11-10"п до 0,35-10'п Ом (в 3,2 раза).

Проведенные расчеты '____

ы! ; ЖТТ , ...! ?. . ■ Г~1 I ! . ■ ...г...'.. ■... .1

температурных полей на каждом этапе формирования неразъемных соединений сплава Э110 с использованием математической модели

позволили определить

основные принципы задаиия АВП импульса тока. На рис. 1 (заштрихованная область)

Рис. 1. Наиболее рациональные АВП импульса

тока для точечной микросварки деталей толщиной 0.25 мм из гтитжониевого сплава 3110

приведены АВП импульса тока, обеспечивающие наиболее равномерное плавление окисных пленок и наиболее рациональное для формирования соединений распределение температур в зоне прохождения тока. Установлено, что:

1. подогревающий имнульс должен состоять из нескольких участков с дискретно увеличиваемой на 250^500 А силой тока длительностью около 1 мс, максимальная сила тока не должна превышать 1 кА;

2. сразу после завершения действия подогревающего импульса необходимо увеличивать ток в течение 1,5*3 мс до 2,5+3,5 кА, после чего равномерно уменьшать его силу в течение I ОН 5 мс.

В третьем разделе проведена экспериментальная оценка адекватности математической модели и описаны используемые при исследовании материалы, оборудование и приспособления. Результаты работы базируются на экспериментах, проведенных при точечной микросварке деталей из циркониевого сплава Э110 с использованием источника питания, позволяющего задавать необходимые АВП импульса тока. Приведены данные исследований стабилизации значений контактного сопротивления путем применения подогревающего импульса тока. Определено влияние АВП подогревающего импульса тока на стабильность сопротивления контакта деталь-деталь непосредственно после его завершения. Исследовано влияние АВП основного импульса тока на формирование литого ядра.

Оценено изменение роли контактных сопротивлений при нагреве в общем сопротивлении участка электрод-электрод Яээ. Эксперимент проводили применяя пластины из циркониевого сплава Э110 толщиной 0,25 мм; 0,3 мм; 0,5 мм; 0,8 мм и их комбинаций 0,25+0,25 мм; 0,3+0,3 мм; 0,3+0,5 мм; 0,5+0,5 мм; 0,8+0,8 мм; 0,340,3+0,3 мм; 0,5+0,5+0,5 мм (по 10 образцов каждой комбинации). Для всех комбинаций толщин деталей при нагреве наблюдалось уменьшение Д» и разброса его значений. Результаты исследований показали, что при прохождении тока через одну пластину собственное сопротивление деталей не шраст особой роли, так как не наблюдается четкой закономерности повышения Кээ с повышением толщине деталей. Наиболее значительное влияние оказывает состояние поверхности соединяемых деталей. Об этом свидетельствует нестабильность разброса значегоо

Д э для деталей разного проката. После прохождения импульса тока в течение 4+6 мс разброс значений Дэ минимизируется во всех исследованных случаях.

Абсолютные значения Д, холодного контакта и их разброс при прохождении тока через две пластины не имеет четкой взаимосвязи с толщиной детали. Также не наблюдалась закономерность в разбросе значений Дэ с данными, полученными с использованием одной пластины. После нагрева металла деталей и переходных контактов импульсом тока прослеживалась линейная зависимость между толщиной деталей и Дээ.

Дальнейшие исследования влияния АВП подогревающего импульса тюка на характер изменения сопротивления (в качестве образцов использовали ячейки ДР из сплава Э110 толщиной 0,25 мм из двух партий поставки с различными параметрами шероховатости) показали, что при использовании кратковременного импульса тока амплитудой 4 кА происходило снижение Дэ в 20 раз до значений 0,3 мОм за счет сплавления шероховатостей, о чем судили по профилограммам поверхностей контактирующих деталей после подогрева импульсами тока. Следует отметить, что сплавление произошло в половине исследованных случаев, что является показателем нестабильности происходящих в контакте деталь-деталь процессов. Дискретное повышение тока до 1,5+2 кА также приводит к резкому уменьшению значений Дэ и его разброса. Дальнейший алгоритм модуляции тока не оказывает значительного влияния на стабилизацию контактных сопротивлений.

Наиболее эффективно стабилизирует Дм дискретное (500 А) повышение тока до 1 кА в течение 1 мс. Из всех исследованных режимов разброс Д,э (и соответственно сопротивлений деталь-деталь Да) оказался минимальным при максимальных абсолютных значениях, что благоприятно для концентрации тепловыделения в контакте деталь-деталь. Дальнейшая модуляция тока уменьшает абсолютные значения Д3 и не оказывает влияния на его стабилизацию.

Пульсирующее увеличение тока приводит к волнообразному изменению Да, что не соответствует назначению подогревающего импульса.

После замены электродов на ячейках ДР из другой партии поставки были получены аналогичные результаты по стабилизации Д„, хотя разброс значений

холодного контакта различался в 2 раза. Это позволило сделать вывод, что средние значения и разброс первоначальных Д,э существенно различаются и определяются состоянием поверхностей деталей и рабочих поверхностей электродов. Однако, после подачи подогревающего импульса тока, средние значения К,., и их. разброс коррелируют между собой. В процессе подогрева поверхность деталей в местах их контакта прогревается равномерно - на них отсутствовали локальные сплавления.

В основу изучения влияния длительности основного импульса тока на структуру и свойства литого ядра соединения были положены АВП, используемые в заводской технологии, состоящие из подогревающего импульса длительностью и основного — т2. Варьируемым параметром служила длительность основною импульса тока (х2), которую изменяли в пределах 0+2,5 мс. Остальные параметры режима формирования литого ядра оставались неизменными.

В качестве основного параметра, характеризующего тепловую мощность тока, принято энерговложение (И7), определяемого по формуле:

о

где 1(0 - мгновенное значение тока; Г[ — длительность подогревающего импульса тока; тг - длительность основного импульса тока.

Было выявлено, что литое ядро начинает формироваться при превышении энерговложения 7 кА'с, при 10,5 кА-с зависимость площади литого ядра от энерговложения стабилизируется. Дальнейшее увеличение энерговложения за счет увеличения длительности основного импульса тока (г2) приводит к росту объема литого ядра за счет увеличения глубины проплавления, что способствует огрублению литой дендритной структуры. Металлографический анализ циркониевого сплава Э110 свидетельствует о том, что размер дендритов в литом ядре как минимум на порядок превышает средний размер исходного зерна и происходит изменение фазового состава материала.

Предел прочности соединения в зависимости от эперговложеиия изменяется по кривой с максимумом. Восходящая часть кривой предела прочности обусловлена ростом площади физического когтиста соединяемых изделий, а нисходящая - с

И

увеличением мшсро напряжений, образованием метастабильных фаз и огрублением литой структуры ядра.

При разрушении образцов, вырыв литого ядра происходит по зоне сплавления с основным металлом. При этом поверхность разрушения образцов, имеющих максимальные значения предела прочности при растяжении, имеет типично вязкий рельеф. Увеличение энерговложения приводит к формированию типично хрупкого излома.

С учетом выявленных наиболее рациональных значений энерговложения были проведены исследования по оценке влияния «жесткости» импульса тока нагрева. В качестве варьируемого параметра режима соединения была выбрана «скорость ввода энергии», которая определяется отношением энерговложения основного импульса W0CH ко времени основного импульса твсн при неизменных остальных параметрах режима сварки. При соединении образцов Woc„ составляло 8 кА-с.

На отожженных при давлении 10"1 Па и температуре 580° С в течение одного часа с последующим охлаждением с печыо образцах была исследована структура металла литого ядра и механические свойства соединений. Предел прочности исследованных соединений, также изменяется по кривой с максимумом.

При Waa/r,x:H ss 2 кА'с/с прочность соединений соизмерима с пределом прочности основного материала сгв= 38СН-440 МПа, что хорошо согласуется с литературными данными. Уменьшение скорости ввода энергии (Wm/tac„ < 2 кА-с/с) приводит к снижению прочности, что связано, по-видимому, с уменьшением зоны физического контакта. Увеличение W^Ji^, > 2 кА-с/с приводит к снижению прочности за счет огрубления структуры металла литого ядра и формирования метастабильной маргенсигной фазы.

Термическая обработка образцов приводит к увеличению прочности соединений с одновременным уменьшением разброса экспериментальных значений. Поверхность разрушения образцов, имеющих максимальные значения прочности при растяжении, имеет типично вязкий рельеф. Для образцов, полученных при скорости ввода энергии более 2 кА-с/с, поверхность разрушения наряду с вязкой

составляющей имеет участки типично хрупкого излома с многочисленным формированием хрупких вторичных трещин.

Увеличение длительности спада тока приводит к росту прочности и уменьшению разброса ее значений, обеспечивая стабильность геометрических размеров и механических свойств соединения. Это объясняется формированием менее грубой литой структуры в процессе охлаждения, с одновременным снижением термических напряжений. Размер зерна в объеме литого ядра соединений, выполненных на различных режимах, различается в 3+4 раза. Однако прочность соединений остается ниже прочности основного металла. Приостановка спада тока на уровне 1 кА в течение 2 мс приводит к значительному снижению прочности (до 180 МПа), что обусловлено сохранением грубой литой структуры с размером зерен 1.50+200 мкм и повышением объемного содержания метаетабильной мартенситной фазы.

Исследования позволили определить интервал скорости ввода энергии для сплава Э110 - 1,95+2,1 кА-с/с, обеспечивающий соединениям максимальную прочность.

Были проведены исследования изменения микротвердости, структуры, геометрии и шероховатости рабочей части электродов в процессе их эксплуатации. Также провели статистическую обработку изменения Лзэ в процессе формирования литого ядра но мере износа электродов при изготовлении ДР. Полученные данные сопоставили с механическими свойствами соединений, выполненных с использованием электродов с различной степенью износа.

Использовали АВП импульса тока, состоящие из подогревающего и основного импульсов. Для получения гарантированного провара в процессе эксплуатации электродов дважды производили увеличение амплитуды основного импульса на 250 А - после 1632 и 9792 точек. Были исследованы изменения свойств рабочей части электродов: шероховатости. На, деформации сферы Д площади деформированной поверхности S, микроструктуры и микротвердости металла Ht,. Стабильность формирования литого ядра оценивши по изменению Raa и разбросу

его значений в процессе прохождения сварочного тока, а также прочности выполненных соединений на разрыв.

Из зависимости изменения До рабочей поверхности электродов по мере их износа следует, что после изготовления 10 тыс. точек К а уменьшается до значений, присущих поверхности ячеек ДР (На = 0,1 мкм) и в дальнейшем перестает изменяться.

Деформация сферы рабочей поверхности электродов и рост площади ее деформированной части наиболее сильно происходит в начальный период их эксплуатации, когда поверхности прирабатываются. При изготовлении последующих 10 тыс. точек рабочая поверхность деформируется незначительно. После этого, деформация усиливается более интенсивно. Качественная картина деформации рабочей поверхности согласуется с литературными данными.

Было выявлено, что при исследуемых параметрах режима по мере износа электродов площадь литого ядра и прочность соединений на разрыв уменьшаются. Увеличение амплитуды основного импульса тока на 250 А не компенсирует в полной мере, ухудшение качества соединений. Взаимосвязь между износом электродов и И:к, в процессе исследований выявлена не была. Учитывая значительный разброс значений И.„ и отсутствие зависимости их изменения г процессе износа электродов, с одновременным снижением стабильности качества соединений, можно сделать вывод, что для исследованных режимов изменение Лм не отражает в полной мере суть процессов происходящих при формировании литогс ядра.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана математическая модель динамики изменения тепловых полей гхр! точечной микросварке деталей из циркониевого сплава Э110 толщиной 0,25 мм адекватность которой подтверждена экспериментальными исследованиями. Н( основе проведенных исследований сформулированы основные требования I формированию АВП импульса сварочного тока:

• для стабилизации значений контактных сопротивлений на этапе подогрева необходимо применять ступенчатое изменение тока с дискретностью по амплитуде 500 А, по длительности - 1 мс;

• по окончании этапа подогрева необходимо увеличивать ток в течение 1,5+3 мс до 2,5+3,5 кА, после чеш равномерно уменьшать его в течение 10+15 мс для снижения уровня остаточных напряжений и распада метастабильной мартенситной фазы;

® энерговложение на этапе сварки должно быть 8,5+9,5 кА-с, что обеспечивает

максимальную прочность соединений; в скорость ввода эпергии необходимо задавать в пределах 1,95+2,1 кА-с/с.

2. Экспериментально установлено, что в процессе эксплуатации электродов из бронзы Бр.ХЦр происходят следующие изменения:

• шероховатость рабочей поверхности постепенно уменьшается до значений, присущих поверхности соединяемых деталей

• деформация сферы рабочей поверхности и рост ее площади наиболее сильно происходит на этапе приработки.

« происходит незначительное снижение микротвердости металла рабочей поверхности электродов, которое имеет минимальное значение в центральной части контакта и увеличивается к периферии;

• происходит значительное увеличение размеров зерна металла электродов на глубину около 1 мм;

• по мере износа электродов площадь литого ядра уменьшается в 1,3 раза, прочность соединений на разрыв - в 1,15+1,20 раза. Увеличение амплитуды основного импульса тока в полной мере не компенсирует ухудшение качества соединений.

3. Для исследованных режимов изменение сопротивления участка электрод-электрод не отражает в полной мере суть происходящих при формировании литого ядра процессов.

4. Литое ядро формируется при превышении уровня эиерговложевия 7 кА'с. Дальнейшее повышение энерговложения путем увеличения длительности

15

основного импульса тока приводит к улучшению прочностных показателей соединения за счет увеличения глубины проставления и роста объема литого ядра. При энерговложении свыше 10,5 кА-с происходит ухудшение прочностных свойств соединений, так как рост площади литого ядра прекращается и происходит огрубление структуры, а также образование хрупких метастабильных фаз.

5. Высокая прочность соединения, соизмеримая с пределом прочности основного металла (ег„ = 380+440 МПа), обеспечивается при скорости ввода энергии 1,95+2,1 кА'С/с. При большей скорости ввода энергии наблюдается значительное огрубление литой дендритной структуры с формированием при последующем охлаждении крупных мартенситоподобных пластин. В случае снижения скорости ввода энергии не обеспечивается надлежащий физический контакт соединяемых деталей.

6. Установлено, что для снижения уровня остаточных напряжений и распада метастабильной мартенситной фазы необходим отжиг сварных соединений при давлении около 10"5 Па и температуре 580 °С в течение одного часа. Это обеспечивает уменьшение микротвердости в объеме литого ядра на 30+35% и увеличение прочности соединения.

7. Показано, что регулированием скорости спада сварочного тока после формирования литого ядра удается значительно повысить прочность соединения и значительно уменьшить разброс его значений.

Основные публикации но теме диссертации:

1. Слободан М. С. Управление свойствами соединений сплавов циркония: Монография. - Томск: Изд-во ТПУ, 2006, - 108 с.

2. Слободан М. С. Влияние энерговложения при точечной микросварке на формирование неразъемного соединения одноименных деталей из стали 12Х18Н10Т и циркониевого сплава Э110 / М. С. Слободан, A.C. Киселев, С. Ф. Гшосов// Новые материалы. Создание, структура, свойства - 2003: Труды per. школы-семинара. - Томск: 2003. - С. 60-61.

3. ГнюсовС. Ф. Управление параметрами режима при точечной микросварке / С. Ф. Гнюсов, А. С. Киселев, М. С. Слободан, Б. Ф. Советченко // Компьютерные технологии в соединении материалов: Тез. докл. 4-й Всеросс. НТК. - Тула, 2003. - С. 111-113.

4. Слободан М. С. Влияние скорости ввода энергии на формирование неразъемного соединения одноименных деталей из стали 12Х18Н10Т и циркониевого сплава Э110 / М. С. Слободан, А. С. Киселев, С. Ф. Гнюсов// Современные техника и технологии: Труды X юбил. Междунар. конф. студентов и молодых ученых. - Томск: 2004. - С. 208- 210.

5. Киселев А. С. Влияние амплитудно-временных параметров режима на формирование соединения при точечной микросварке / А. С. Киселев, М. С. Слободан, С. Ф. Гнюсов, Б. Ф. Советченко, М. М Нехода, А. В. Струков, П. М. Юрин // Сварка и контроль - 2004, Сб. докладов Всероссийской конф. Пермь, 2004. - Т. 1. - С. 258-262.

6. Слободан М. С. Стабильность контактного сопротивления при точечной микросварке цир-кониевого сплава 3110 / М. С. Слободан, А. С. Киселев, С. Ф. Гнюсов // Новые материалы. Создание, структура, свойства - 2004: Труды регион, школы-семинара. - Томск: 2004. С. 156-159.

7. Гнюсов С. Ф. Влияние амплиту дно-временных параметров импульса тока на свойства литого ядра при точечной микросварке / С. Ф. Гнюсов, М. С. Слободан, А. С. Киселев, Б. Ф. Советченко // Сварка и контроль - 2005: Материалы докладов 24-й научно-техни-ческой конф. сварщиков Урала и Сибири. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005. - С. 133-137.

8. Слободан М. С. Стабилизация контактных сопротивлений подогревающим импульсом тока при точечной микросварке / М. С. Слободян, А. С. Киселев, С. Ф. Гнюсов // Современные техника и технологии: Труды XI Междунар. научно-практ. конф. студентов и молодых ученых. - Томск: 2005. - С. 198-201.

9. Гнюсов С. Ф. Формирование соединения при точечной микросварке / С. Ф. Гнюсов, А. С. Киселев, М. С. Слободян, Б. Ф. Советченко, М. М. Нехода, А. В. Струков, П. М. Юрин // Сварочное производство. - 2005. - №4. - С. 37-41.

Ю.Гшосов С. Ф. Влияние параметров режима точечной микрооварки на структуру и свойства соединений из сплава Э110 /С. Ф. Гнгосов, A.C. Киселев, М С. Слободан, Б. Ф, Советчен-ко, М. М. Нехода, А. В. Струков, П. М Юрин // Известия Томского политехнического университета, - 2005. - Т. 308.-№3.-С. 135-139.

11.Гшосов С. Ф. Влияние состояния рабочей поверхности электродов на стабильность хсачества соединений при точечной микросварке /С.Ф, Гвюсов, А. С. Киселев, М. С. Слободан, Б. Ф. Советченко // Сварка в Сибири. -2005.-№1.-С. 60-62.

12.Gnyusov S. V. Formation of a joint in resistance spot microwelding / S. V. Gnyusov, A. S. Kiselev, M. S. Slobodyan, B. F. Sovetchenko // Welding Intonation. -Cambridge England, 2005. - №9. - p. 737-741.

13.Гшосов С. Ф.Стабилизация контактных сопротивлений при точечной микросварке / С. Ф. Гшосов, А. С. Киселев, М. С. Слободан, Б. Ф. Советченко // Известия Томского политехнического университета. - 2006. - Т. 312. - №1, -С. 130-133.

2006386422

Отпечатано в ООО «НИП», Лицензия: серия ПД № 12-0033 г. Томск, ул. Советская, 47, тел.: 53-14-70 Заказ № 0818 от 05.10.07, тираж 90 экз.

2006386422