Технологические возможности вибрационной обработки сварных конструкций (Обзор)
На основании имеющихся публикаций выполнен анализ технологических возможностей послесварочной виброобработки и виброобработки в процессе сварки. Показано, что технология послесварочной виброобработки является эффективным средством снижения остаточных напряжений и повышения размерной стабильности бал...
Saved in:
| Published in: | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Date: | 2016 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2016
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/146882 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Технологические возможности вибрационной обработки сварных конструкций (Обзор) / Г.И. Лащенко // Автоматическая сварка. — 2016. — № 7 (754). — С. 28-34. — Бібліогр.: 41 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-146882 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Лащенко, Г.И. 2019-02-11T20:57:52Z 2019-02-11T20:57:52Z 2016 Технологические возможности вибрационной обработки сварных конструкций (Обзор) / Г.И. Лащенко // Автоматическая сварка. — 2016. — № 7 (754). — С. 28-34. — Бібліогр.: 41 назв. — рос. 0005-111X DOI: https://doi.org/10.15407/as2016.07.05 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/146882 621.791.62:112.81.001.13 На основании имеющихся публикаций выполнен анализ технологических возможностей послесварочной виброобработки и виброобработки в процессе сварки. Показано, что технология послесварочной виброобработки является эффективным средством снижения остаточных напряжений и повышения размерной стабильности балочных, рамных и корпусных конструкций (станкостроение, машиностроение, судостроение и др.), изготовленных из стали, титановых и алюминиевых сплавов. При этом по сравнению c высоким отпуском в десятки раз снижаются энергозатраты и повышается производительность. Виброобработка в процессе сварки и наплавки является эффективным средством снижения остаточных напряжений, повышения механических свойств и служебных характеристик конструкций, улучшения свариваемости ряда марок сталей. Однако опыт промышленного использования этой технологии пока недостаточен для формирования четких рекомендаций по конкретным областям ее применения. Analysis of technological capabilities of postweld vibration treatment and vibration treatment during welding was performed on the basis of available publications. It is shown that the technology of postweld vibration treatment is an effective means of lowering residual stresses and increasing dimensional stability of beam, frame and casing structures (machine-tool construction, mechanical engineering, shipbuilding, etc.) made of steel, titanium and aluminium alloys. Compared to high tempering, power consumption is reduced tens of times and productivity is increased. Vibration treatment during welding and surfacing is an effective means of lowering residual stresses, increasing mechanical properties and performance of structures, and improving weldability of a number of steel grades. However, experience of industrial application of this technology is so far insufficient for formulating clear recommendations on specific fields of its application. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Производственный раздел Технологические возможности вибрационной обработки сварных конструкций (Обзор) Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Технологические возможности вибрационной обработки сварных конструкций (Обзор) |
| spellingShingle |
Технологические возможности вибрационной обработки сварных конструкций (Обзор) Лащенко, Г.И. Производственный раздел |
| title_short |
Технологические возможности вибрационной обработки сварных конструкций (Обзор) |
| title_full |
Технологические возможности вибрационной обработки сварных конструкций (Обзор) |
| title_fullStr |
Технологические возможности вибрационной обработки сварных конструкций (Обзор) |
| title_full_unstemmed |
Технологические возможности вибрационной обработки сварных конструкций (Обзор) |
| title_sort |
технологические возможности вибрационной обработки сварных конструкций (обзор) |
| author |
Лащенко, Г.И. |
| author_facet |
Лащенко, Г.И. |
| topic |
Производственный раздел |
| topic_facet |
Производственный раздел |
| publishDate |
2016 |
| language |
Russian |
| container_title |
Автоматическая сварка |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| format |
Article |
| description |
На основании имеющихся публикаций выполнен анализ технологических возможностей послесварочной виброобработки и виброобработки в процессе сварки. Показано, что технология послесварочной виброобработки является эффективным средством снижения остаточных напряжений и повышения размерной стабильности балочных, рамных и корпусных конструкций (станкостроение, машиностроение, судостроение и др.), изготовленных из стали, титановых и алюминиевых сплавов. При этом по сравнению c высоким отпуском в десятки раз снижаются энергозатраты и повышается производительность. Виброобработка в процессе сварки и наплавки является эффективным средством снижения остаточных напряжений, повышения механических свойств и служебных характеристик конструкций, улучшения свариваемости ряда марок сталей. Однако опыт промышленного использования этой технологии пока недостаточен для формирования четких рекомендаций по конкретным областям ее применения.
Analysis of technological capabilities of postweld vibration treatment and vibration treatment during welding was performed on the basis of available publications. It is shown that the technology of postweld vibration treatment is an effective means of lowering residual stresses and increasing dimensional stability of beam, frame and casing structures (machine-tool construction, mechanical engineering, shipbuilding, etc.) made of steel, titanium and aluminium alloys. Compared to high tempering, power consumption is reduced tens of times and productivity is increased. Vibration treatment during welding and surfacing is an effective means of lowering residual stresses, increasing mechanical properties and performance of structures, and improving weldability of a number of steel grades. However, experience of industrial application of this technology is so far insufficient for formulating clear recommendations on specific fields of its application.
|
| issn |
0005-111X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/146882 |
| citation_txt |
Технологические возможности вибрационной обработки сварных конструкций (Обзор) / Г.И. Лащенко // Автоматическая сварка. — 2016. — № 7 (754). — С. 28-34. — Бібліогр.: 41 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT laŝenkogi tehnologičeskievozmožnostivibracionnoiobrabotkisvarnyhkonstrukciiobzor |
| first_indexed |
2025-11-27T07:21:38Z |
| last_indexed |
2025-11-27T07:21:38Z |
| _version_ |
1850803435865112576 |
| fulltext |
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ РАЗДЕЛ
28 ISSN 0005-111X АВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА, №7 (754), 2016
УДК 621.791.62:112.81.001.13
технологичесКие возмоЖности виБрационной
оБраБотКи сварных КонстрУКций (обзор)
Г. И. ЛАЩЕНКО
иЭс им. е. о. патона нанУ. 03680, г. Киев, ул. Казимира малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
на основании имеющихся публикаций выполнен анализ технологических возможностей послесварочной виброоб-
работки и виброобработки в процессе сварки. показано, что технология послесварочной виброобработки является
эффективным средством снижения остаточных напряжений и повышения размерной стабильности балочных, рамных
и корпусных конструкций (станкостроение, машиностроение, судостроение и др.), изготовленных из стали, титановых
и алюминиевых сплавов. при этом по сравнению c высоким отпуском в десятки раз снижаются энергозатраты и повы-
шается производительность. виброобработка в процессе сварки и наплавки является эффективным средством сниже-
ния остаточных напряжений, повышения механических свойств и служебных характеристик конструкций, улучшения
свариваемости ряда марок сталей. однако опыт промышленного использования этой технологии пока недостаточен для
формирования четких рекомендаций по конкретным областям ее применения. Библиогр. 41, рис. 3.
К л ю ч е в ы е с л о в а : сварные конструкции, остаточные напряжения, виброобработка, нестабильность размеров,
повышение сопротивления усталости, свариваемость
остаточные сварочные напряжения являются
нежелательным сопутствующим фактором при
образовании сварного соединения. они, как пра-
вило, оказывают отрицательное влияние на точ-
ность, коррозионную стойкость, выносливость
при динамических нагрузках и эксплуатацион-
ную надежность сварных конструкций [1]. их
негативное влияние на сварную конструкцию не
всегда удается в нужной степени минимизировать
с помощью досварочных, а также выполняемых
в процессе сварки мероприятий. поэтому в ряде
случаев прибегают к послесварочной обработке,
которая обычно заключается в термическом отпу-
ске сварных конструкций.
в то же время известен ряд технологий, по-
зволяющих снижать энергозатраты на после-
сварочную обработку сварных конструкций за
счет применения проковки, ультразвуковой удар-
ной обработки (высокочастотной механической
проковки), дробеструйного наклепа, обработки
взрывом, статического нагружения, вибрацион-
ной обработки и др. [2]. все они имеют свои до-
стоинства, недостатки и рациональные области
применения.
целью настоящей работы является анализ тех-
нологических возможностей вибрационной обра-
ботки и обоснование возможных областей ее про-
мышленного использования.
Послесварочная вибрационная обработка.
послесварочную вибрационную обработку осу-
ществляют посредством возбуждения в сварной
конструкции низкочастотных механических коле-
баний. при этом возникают переменные напряже-
ния, которые суммируются с остаточными свароч-
ными напряжениями. под действием суммарных
напряжений происходит микропластическая, а в
определенных условиях и макропластическая де-
формации, способствующие перераспределению и
снижению остаточных напряжений.
виброобработку осуществляют в режиме не-
резонансного и резонансного нагружения. об-
работка на нерезонансных частотах имеет огра-
ниченное применение и обычно пригодна для
конструкций с малой жесткостью.
в случае резонансного вибрационного на-
гружения обеспечивается возникновение в ме-
таллоконструкции высоких амплитуд динами-
ческих напряжений, что существенно влияет на
перераспределение напряжений во всем объеме
материала.
начиная с конца 1960 до 1990 гг. исследова-
ния процесса виброобработки и ее промышленное
применение интенсивно осуществлялись в ссср,
сша, великобритации, польше, Китае и других
странах. основные результаты выполненных ра-
бот обобщены в ряде публикаций [3–10]. в 2000 г.
интерес к послесварочной виброобработке также
оставался достаточно заметным [11–22].
известны различные технологические схе-
мы послесварочной виброобработки металлокон-
струкций [8, 10].
наиболее распространенная схема виброобра-
ботки предусматривает установку сварной кон-
струкции на виброизолирующих опорах и кре-
пление к ней вибровозбудителя с регулируемой
частотой. плавным изменением частоты колеба-
ний от минимальной до максимальной регистри-
руют резонансные частоты системы «сварная кон-
струкция–оснастка–вибровозбудитель». затем
© г. и. лащенко, 2016
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ РАЗДЕЛ
29ISSN 0005-111X АВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА, №7 (754), 2016
производят виброобработку на выбранных резо-
нансных частотах.
Управление режимом виброобработки по этой
и подобным схемам с дебалансным вибровозбу-
дителем осуществляют энергетическим (по зна-
чению энергии, передаваемой в конструкцию),
амплитудным (по сдвигу резонансного пика) и фа-
зовым (по изменению фазового сдвига между вы-
нуждающей силой и вынужденными колебания-
ми) методами.
в состав современного технологического ком-
плекса для виброобработки входят: вибровозбу-
дитель с двигателем переменного тока, акселе-
рометр, измерительный усилитель, выпрямитель,
инвертор, индикаторы частоты тока двигателя и
амплитуды колебаний изделия, самописец или
персональный компьютер [10, 12, 16].
при разработке технологии виброобработ-
ки возникает необходимость предварительно-
го определения частоты собственных колебаний
конструкции.
Для простых конструкций балочного типа с
постоянной по длине жесткостью частота соб-
ственных колебаний ω с достаточной точностью
может быть определена по формуле [16]:
2 2
2
0
,xEIn
ml
πω =
(1)
где n — номер формы собственных колебаний;
l — длина пролета между виброопорами; EIx —
жесткость балки на изгиб в продольном направле-
нии; m0 — масса единицы длины балки.
Как известно, номер формы собственных ко-
лебаний определяет число полуволн упругой оси
балки при ее колебаниях.
при переходе на более высокую резонансную
частоту увеличивается число полуволн по длине
балки, соответственно чаще располагаются се-
чения, в которых возникают максимальные нор-
мальные напряжения, вызванные вибрационным
нагружением.
при определении резонансных частот и форм
собственных колебаний для сложных конструкций
переменной жесткости простые аналитические
зависимости не могут быть использованы. по-
добные расчеты рекомендуют проводить числен-
ными методами, в частности, методом конечных
элементов. так, в работе [16] для этих целей ис-
пользовали программный пакет ANSYS, который
позволяет определять собственные частоты моде-
ли и исследовать ее поведение под воздействием
гармонически меняющихся нагрузок.
при обработке технологии для контроля изме-
нения остаточных напряжений после виброобра-
ботки использовали сканер-дефектоскоп магни-
тоанизотропный «Комплекс-2». прибор выдает
карты разности главных механических напряже-
ний, концентраторов местных механических на-
пряжений, а также коэффициента неоднородности
распределения напряжений [16].
Для стабилизации геометрических размеров
металлорежущего оборудования используют и так
называемую конструктивную вибрацию. в этом
случае вибронагружение базовых деталей стан-
ков осуществляют за счет технологических режи-
мов резания заготовок. в работе [22] предложе-
на методика определения динамической нагрузки
для вибрационной обработки станин по этому
способу.
Для устранения остаточных деформаций
сварных конструкций предложено использовать
комбинированное нагружение в виде статиче-
ского растяжения или изгиба в сочетании с ви-
брообработкой [5, 10]. Эти технологии не полу-
чили широкого промышленного распространения.
многолетний практический опыт показал, что по-
слесварочная виброобработка является эффектив-
ным средством повышения размерной стабиль-
ности сварных конструкций [3–12]. на практике
размерная нестабильность изделий, в том числе
сварных конструкций, является результатом ре-
лаксационных процессов и ползучести, проте-
кающих в материале и сварном соединении под
воздействием приложенных конструкционных
(эксплуатационных) и остаточных внутренних
напряжений [6]. особенно интенсивно процес-
сы релаксации развиваются в сплавах с метаста-
бильным фазовым и структурным состоянием (в
сталях это превращение остаточного аустенита в
мартенсит и отпуск мартенсита закалки).
на нестабильность размеров сварных конструк-
ций влияет ряд конструктивно-технологических
факторов: основной материал, конструктивная
жесткость соединения, термодеформационный цикл,
применяемые сварочные материалы.
в процессе производства нестабильность раз-
меров сварных конструкций может проявляться на
этапе механической обработки, в процессе выле-
живания, при изменении температурных условий,
а также в процессе эксплуатации под воздействи-
ем эксплуатационной нагрузки. поэтому стаби-
лизирующую вибрационную обработку обычно
производят перед механической обработкой, либо
дважды — перед черновой и перед чистовой меха-
нической обработками.
виброобработка стальных металлоконструк-
ций из углеродистых и низколегированных сталей
позволяет уменьшить напряжения первого рода до
50...60 %, а второго — до 45 %.
в случае обработки конструкций из титановых
сплавов напряжения первого рода снижаются до
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ РАЗДЕЛ
31ISSN 0005-111X АВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА, №7 (754), 2016
что вибрационную обработку можно применять
для увеличения долговечности только неответ-
ственных конструкций.
Вибронагружение в процессе сварки. в по-
следние годы усилился интерес к технологи-
ям, использующим вибронагружения в процессе
сварки [23–30]. положительное влияние низко-
частотной механической вибрации свариваемого
изделия на снижение остаточных напряжений и
деформаций, повышение стойкости швов против
образования кристаллизационных трещин и пор,
улучшение механических свойств отмечено в ряде
работ, выполненных еще 1980-х гг. [31]. при этом
вибрационную обработку рассматривали одним
из способов, призванных воздействовать на про-
цессы, протекающие в сварочной дуге, в жидком
и кристаллизующемся металле сварочной ванны и
прилегающей к ней области основного металла, с
целью комплексного улучшения свойств сварных
соединений. в этот период были получены соот-
ветствующие практические результаты, которые
частично нашли применение в промышленности.
в недавно опубликованной работе [23] иссле-
довали влияние вибрации в процессе сварки на
хладостойкость сварных соединений толщиной
10 мм из низколегированной стали 09г2с. Двух-
стороннюю дуговую сварку выполняли под флю-
сом, а вибронагружение осуществляли согласно
схеме, приведенной на рис. 2, на частоте 50, 100,
150 и 200 гц с амплитудой 0,8...1,0 мм.
возбуждение низкочастотных колебаний в
расплавленном металле сварочной ванны и при-
легающих зонах приводит к снижению средней
площади зерна различных участков сварных сое-
динений. при этом максимальное снижение сред-
ней площади зерна металла зтв и сварного шва
достигается сопутствующим вибрационным воз-
действием 150 гц и составляет 32 % для металла
зтв и 25 % для сварных швов по сравнению с не-
обработанными образцами. на этой же частоте ко-
лебаний максимально снижались поверхностные
напряжения, которые определяли методом рентге-
ноструктурного анализа (рис. 3).
отмечается, что с увеличением частоты со-
путствующего вибрационного воздействия про-
исходит рост ударной вязкости металла сварного
соединения KCV. при этом максимальное увели-
чение по сравнению с необработанными образца-
ми достигалось при частоте 150 гц и составляло
24 % для образцов, испытания которых проводили
при 20 °с, и 50 % для образцов, испытания кото-
рых проводили при –40 °с.
авторы считают, что рассматриваемая техно-
логия сварки может быть использована при изго-
товлении металлоконструкций с протяженными
швами, работающими в условиях значительного
перепада температур окружающей среды.
в работе [24]изучали возможность примене-
ния виброобработки взамен предварительного
подогрева при сварке деталей нефтеперерабаты-
вающего оборудования из стали 12мх. образцы
сваривали ручной дуговой сваркой электродами
цУ-2мх. Установлено, что при сварке с вибро-
нагружением (частота 50, 100 и 150 гц, ампли-
туда 0,8 мм) структура металла шва имеет более
высокую дисперсность и однородность. в метал-
ле зтв формируется бейнитная структура. Уро-
вень остаточных сварочных напряжений снижает-
ся на 16...19 % по сравнению с предварительным
подогревом. Улучшаются механические свой-
ства металла шва и оклошовной зоны. Для свар-
ки ответственных конструкций из стали 12мх
рекомендуют использовать два вибрационных
устройства, работающих в противофазе [20, 21].
запатентован способ снижения остаточных напря-
жений в сварных соединениях, согласно которому
осуществляют в процессе сварки наложение ви-
брационных колебаний в поперечном направле-
нии в вертикальной плоскости, перпендикулярной
оси сварного шва, от двух вибраторов, работаю-
щих в противофазе на частотах от 50 до 300 гц с
амплитудой до 0,8...1,0 мм и расположенных сим-
рис. 2. схема наложения колебаний в процессе сварки: 1 —
сварной шов; 2 — свариваемое изделие; 3 — электрод; 4 —
вибрационное устройство; 5 — синхронизатор колебаний;
6 — источник энергии колебаний [23]
рис. 3. зависимость остаточных напряжений 3-го рода от ча-
стоты сопутствующего вибрационного воздействия [23]
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ РАЗДЕЛ
32 ISSN 0005-111X АВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА, №7 (754), 2016
метрично относительно оси шва на каждой из сва-
риваемых кромок (см. рис. 2) [26].
в другом патенте [27] описан способ снижения
остаточных напряжений в сварных соединениях
трубопроводов, согласно которому наложение ви-
брационными устройствами низкочастотных коле-
баний осуществляют в процессе сварки. при этом
частота вибрации равна частоте собственных ко-
лебаний участка трубопровода со сварным соеди-
нением между точками жесткого закрепления.
проводились исследования по воздействию
на сварочную ванну и прилегающую к ней зону
вибрационных колебаний в процессе сварочного
цикла с целью изучения их влияния на прочност-
ные характеристики металла шва и склонность к
межкристаллитной коррозии (мКК) соединений
из стали 12х18н10т [28]. вибронагружение осу-
ществлялось на частоте 50 и 100 гц с амплитудой
0,6...0,8 мм.
результаты испытаний показали, что образцы,
сваренные без вибрационной обработки, оказа-
лись подвержены мКК. образцы, полученные с
применением вибрационной обработки, проде-
монстрировали стойкость к мКК без образова-
ния трещин при изгибе. авторы объясняют это из-
мельчением дендритной структуры металла шва,
что приводит к увеличению границ зерна, как
следствие происходит нагружение непрерывной
карбидной сетки и снижение карбидов на единицу
длины границ зерна.
виброобработка при частоте 50 гц увеличива-
ет значение ударной вязкости металла сварного
шва на 21 %, а при частоте 100 гц — на 25 %.
в результате снижения остаточных напряже-
ний при вибронагружении в процессе сварки (ча-
стота 50 и 100 гц) повышается сопротивление
усталостному разрушению сварных соединений
из стали 12х18н10т на 18...22 %.
аналогичные приведенным выше результаты
были получены авторами при сварке двухслойной
стали 09г2с+12х18н10т с применением низкоча-
стотной вибрационной обработки [30].
вибрация оказывает положительное влияние
на формирование структуры и свойства метал-
ла отливок [31]. под действием вибрации рас-
плав интенсивно перемешивается и растущие
кристаллы обламываются, в объеме жидкого ме-
талла создаются новые центры кристаллизации,
уменьшается градиент температур по сечению и
обеспечивается объемное затвердевание. Более
однородная кристаллическая структура слитков,
которая формируется под действием вибрации,
обеспечивает меньшую анизотропию свойств
структурных составляющих (отдельных кри-
сталлов) и, как следствие, меньшие остаточные
напряжения.
проведенные исследования по определению
методом лазерной интерферометрии — электрон-
ной спеклинтерферометрии остаточных напряже-
ний в слитках из стали х18н9т показали, что под
влиянием вибронагружения (амплитуда 0,5 мм,
частота 60...80 гц) остаточные напряжения сни-
жаются на 20...29 % [30]. в этой же работе авто-
ры приводят экспериментальные данные о сни-
жении остаточных напряжений под воздействием
вибрации при сварке образцов из стали ст.3 до 2,5
раза. подчеркивается, что низкочастотная вибра-
ция (частота до 200 гц, амплитуда до 1 мм) приво-
дит к измельчению структуры металла шва и зна-
чительному уменьшению количества пор. Кроме
того, вибрация оказывает положительное влияние
на дисперсность неметаллических включений, их
количество и характер распределения в шве.
о возможности измельчения структуры и улуч-
шении свойств наплавленного металла при ин-
дукционной наплавке сообщается в ряде работ
[33–36]. в этом случае деталь подвергают верти-
кальной или горизонтальной вибрации в тот мо-
мент, когда порошкообразная шихта находится в
расплавленном состоянии. существенное значе-
ние имеет направление приложения колебаний, а
также их частота и амплитуда.
Эксперименты по индукционной наплавке по-
рошками высокоуглеродистого сплава пг-с1 (сор-
майт 1) с вибрацией (амплитуда колебаний 0,2 мм,
частота 50 гц) показали, что горизонтальная ви-
брация приводит к заметному измельчению кар-
бидной составляющей [33]. Карбиды, имеющие
вид шестигранника со средней длиной стороны
10...12 мкм (в случае наплавки без вибрации),
измельчаются до 7...10 мкм при вертикальной и
3,5...7,0 мкм при горизонтальной вибрации. при
этом наивысшую твердость и износостойкость по-
казали образцы, наплавленные с горизонтальной
вибрацией. авторы объясняют это благоприятной
структурой наплавленного металла и образовани-
ем в большей степени карбидов (Fe, Cr)7C3, что
подтверждается результатами микрорентгеноспек-
трального анализа.
в работах [37–39] сообщается об улучшении
свариваемости сталей 20хгсфл, 15х5м и 12х17
под воздействием вибрации в процессе дуговой
сварки. Это подтверждают и данные, приведен-
ные в работе [31].
известно, что при сварке сталей с высоким
углеродным эквивалентом, особенно высокопроч-
ных, возникает опасность образования холодных
трещин [40]. чаще всего они зарождаются в око-
лошовной зоне. при этом необходимым условием
для зарождения и развития холодных трещин яв-
ляется наличие закалочных структур, определен-
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ РАЗДЕЛ
33ISSN 0005-111X АВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА, №7 (754), 2016
ного количества диффузионного водорода и растя-
гивающих напряжений.
согласно приведенным выше данным работ
[23–25, 31, 37–39] виброобработка в процессе
сварки способствует измельчению структуры ме-
талла шва и зтв, а растягивающие напряжения
заметно снижаются. Кроме того, интвенсивное
перемешивание сварочной ванны должно спо-
собствовать десорбции водорода. поэтому мож-
но высказать предположение о целесообразности
применения сопутствующей виброобработки при
сварке высокопрочных сталей. правда, многое
требует проверки. Как известно термодеформаци-
онный цикл сварки приводит к существенной не-
однородности концентрации поля водорода [41]. в
случае сопутствующей виброобработки деформа-
ционная составляющая цикла заметно меняется,
что безусловно влияет на перераспределение дис-
локаций и их взаимодействие с водородом. при
этом дислокации выполняют роль ловушек водо-
рода и могут в определенных условиях как повы-
шать, так и снижать опасность образования холод-
них трещин.
Выводы
накопленный за последние десятилетия опыт про-
мышленного использования послесварочной вибро-
обработки свидетельствет о том, что эта технология
является эффективным средством повышения раз-
мерной стабильности стальных сварных базовых
деталей металлоообрабатывающего оборудования
(станины, основания стойки и др.), рамных и корпус-
ных деталей энергетического машиностроения, раз-
личных деталей судостроения и оборонной техники,
в том числе из титановых и алюминиевых сплавов.
при этом величина снижения остаточных напряже-
ний первого рода может достигать 50...60 %, а энер-
гетические затраты уменьшаться по сравнению с
общим отпуском до 50 раз.
послесварочная виброобработка в определен-
ном диапазоне режимов способствует некоторо-
му увеличению сопротивления усталости и может
быть использована для повышения долговечности
неответственных сварных конструкций. по этому
показателю она уступает другим технологиям, в
частности, проковке.
многочисленные публикации свидетельству-
ют о том, что виброобработка в процессе сварки
и наплавки является эффективным средством сни-
жения остаточных напряжений, повышения ме-
ханических свойств и служебных характеристик,
улучшения свариваемости ряда марок сталей.
однако опыт промышленного использования ви-
брообработки в процессе сварки пока недостато-
чен для формулирования четких рекомендаций по
конкретным областям ее применения.
1. сварные строительные конструкции. т.1. основы проек-
тирования конструкций; под ред. л. м. лобанова. – К.:
наукова думка, 1993. – 416 с.
2. лащенко г. и.Энергосберегающие технологии послесва-
рочной обработки металлоконструкций / г. и. лащенко,
ю. в. Демченко. – К.: екотехнологія, 2008. – 168 с.
3. писаренко в. с. снижение остаточных напряжений ви-
брационной обработки (обзорная информация / в. с.
писаренко, н. и. вержбинская. – м.:нииинформтя-
жмаш, 1972. – 38 с.
4. грузд а. а. исследование деформации сварных кон-
струкций во времени и изыскание способов их учета и
стабилизации / а. а. грузд. – К.: иЭс им. е. о. патона,
1973. – 193 с.
5. сагалевич в. м. методы устранения сварочных дефор-
маций и напряжений / в. м. сагалевич. – м.: машино-
строение, 1974. – 248 с.
6. сагалевич в. м. стабильность сварных соединений и
конструкций / в. м. сагалевич, в. ф. савельев. – м.: ма-
шиностроение, 1986. – 264 с.
7. Даусон р. вибрационное снятие напряжений и иссле-
дование его эффективности / р. Даусон, Д. г. моффат //
труды американского общества инеженеров-механиков.
теоретические основы инженерных расчетов. – 1980. –
№ 2. – с. 1–9.
8. рагульскис К. м. вибрационное старение / К. м. рагуль-
ских, Б. Б. ступильнас, К. Б. толутас. – л.: машиностро-
ение, 1987. – 72 с .
9. Sedek P. Stabilisacja wibracyjna konstrukcji spawanych / P.
Sedek // Przegcad Spawalnictwa. – 1990. – № 7. – S. 16–18.
10. лащенко г. и. вибрационная обработка сварных кон-
струкций / г. и. лащенко. – К.: Экотехнологія, 2001. –
55 с.
11. горбач в. Д. современные проблемы сварки и долговеч-
ности сварных судостроительных конструкций / в. Д.
горбач, о. г. соколов, в. с. михайлов // автоматическая
сварка. – 2003. – № 10-11. – с. 163–169.
12. Дрыга а. и. вибростабилизирующая обработка сварных
и литых деталей в машиностроении (теория, исследова-
ния, технология) / а. и. Дрыга. – Краматорск: Дгма,
2004 . – 168 с.
13. Xhou Wei. исследование возможности снижения напря-
жений в соединениях из стали SWA490BW, стойкой к ат-
мосферной коррозии путем виброобработки / Xhou Wei,
Chen Hui // Dian Hanji-Elec. Welding Mach. – 2012. – № 9.
– C. 62–65.
14. повышение стойкости сварных соединений / а. п. Баби-
чев, в. и. Бутенко, а. н. чукарин [и др.] // Упрочняющие
технологии и покрытия. – 2014. – № 6. – C. 3–6.
15. Дегтярев в. а. влияние видов упрочняющей обработ-
ки сварных соединений на повышение их сопротивле-
ния усталости / в. а. Дегтярев // проблемы прочности.
– 2013. – № 5. – C. 85–103.
16. технологии низкочастотной виброобработки сварных
конструкций в машиностроении / а. г. григорьянц, и. н.
шиганов, а. и. мисюров [и др.] // сварочное производ-
ство. – 2014. – № 6. – C. 19–23.
17. The effectiveness evaluation of 314L stainless steel vibratory
stress relief by dynamic stress / D. Rao, D. Wang, L. Chen, C.
Ni [et al.] // International Journal of Fatigye. – 2007. – № 29.
18. Simucation of Vibration Stress Relief After Welding Based
on FEM / X. C. Zhao, Y. D. Zhang, H. W. Zhang, Q. Wu [et
al.] // Acta Metallurgica Sinica (English Letters). – 2008. –
Vol. 21, № 21.
19. Sedek P. Stabilizacja wibrayjna – staly rozwoj dca praktyki
przemyslowej / P. Sedek, M. Welzel, K. Kwiecinski //
Biulltyn Instytutu Spawslnictwa. – 2016. – № 1. – S. 29–35.
20. Yang Y. P. Finite Element Modeling of Vibration Stress Relief
after Welding / Y. P. Yang, C. Jung, R. Yancey // Procceding
of the 7th Conference on Trends in Welding Research, May
16–20, 2005, Callaway Gardens Resort, Pine Mountain,
Georgia, USA.
21. Klauba B. B. Vibratory Stress Relie: Methods used to
Monitor and Ducument Effective Treatment. A Survey of
Users and Directions for Further Fesearch / B. B. Klauba, C.
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ РАЗДЕЛ
34 ISSN 0005-111X АВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА, №7 (754), 2016
M. Adams, J. T. Berry // Procceding of the 7th Conference
on Trends in Welding Research, May 16–20, 2005, Callaway
Gardens Resort, Pine Mountain, Georgia, USA.
22. 22. теоретические аспекты вибротехнологий старения
сварных станин нестандартного оборудования / ю. а.
филиппов, н. а. амельченко, л. в. ручкин [и др.] // тех-
нология машиностроения. – 2002. – № 4. – с. 33–35 с.
23. повышение надежности нефтегазового оборудования,
работающего в условиях значительного перепада темпе-
ратур / в. Д. Каретников, р. г. ризванов, а. и. файрушин
[и др.] // технология машиностроения. – 2014. – № 4. –
C. 33–37.
24. абдуллин т. з. исследование влияния вибрационной об-
работки в процессе сварки на механические свойства
сварных соединений / т. з. абдуллин, и. г. ибрагимов,
а. м. файрушин // сварка и Диагностика. – 2013. – № 1.
– C. 36–38.
25. абдуллин т. з. совершенствование технологии изготов-
ления сварного оборудования из теплоустойчивой стали
12мх: автореф. дис. на получение научной степени канд.
техн. наук. – Уфа: Уфим. гос. нефт. техн. ун-т, 2013. –
23 с.
26. пат. 2424885 россия. способ снижения остаточных на-
пряжений в сварных соединениях металлов / а. м. фай-
рушин, Д. в. Каретников, м. з. заритов [и др.]. – опубл.
27.07.2011.
27. пат. 2492037 россия. способ снятия остаточных напря-
жений в сварных соединениях трубопроводов / в. и. Бо-
лотов, о.ф. хафизов, а. м. файрушин [и др.]. – опубл.
10.09.2013.
28. повышение прочности сварных соединений из стали
12х18н10т применением низкочастной вибрационной
обработки в процессе сварки / р. м. ахтямов, и. г. ибра-
гимов, м. з. зарипов [и др.] // Упрочняющие технологии
и покрытия. – 2013. – № 1. – C. 38–41.
29. ахтямов р. м. повышение прочности сварных соедине-
ний из двухслойной стали 09г2с+12х18н10т примене-
нием низкочастотной вибрационной обработки в процес-
се сварки / р. м. ахтямов, м. з. зарипов, а. м. файрушин
// техника и технология. новые перспективы развития:
материалы 5-й международной научно-практической
конференции. – москва, 18 апр. 2012. – м.: 20112. – с. 8.
30. влияние вибрации на формирование макро- и микро-
структуры затвердевающих стальных слитков / а. с. ну-
радинов, в. а. ефимов, е. Д. таранов [и др.] // материа-
ловедение. – 2004. – № 5. – C. 24–26.
31. лащенко г. и. способы дуговой сварки сталей плавя-
щимся электродом / г. и. лащенко. – К.: екотехнологія,
2006. – 384 с.
32. нурадинов а. с. влияние вибрации на остаточные на-
пряжения в слитках и сварных швах / а. с. нурадинов,
а. с. Эльдарханов, е. Д. таранов // сталь. – 2012. – № 4.
– C. 19–20.
33. влияние вибраций детали в процессе наплавки на струк-
туру и свойства металла / ч. в. пулька, о. н. шаблий, в.
с. сенчишин [и др.] // автоматическая сварка. – 2012. –
№ 1. – с. 27–29.
34. пат. на корисну модель UA № 54204 мпК в23К 13/00.
спосіб наплавлення тонких плоских сталевих деталей /
о. м. шаблій, ч. в. пулька, в. с. сенчишин [та ін.]. –
Бюл. № 20 від 25.10.2010.
35. пат. на корисну модель UA № 59994 мпК в23К 13/00.
пристрій для наплавлення тонких фасонних дисків / ч.
в. пулька, в. с. сенчишин. – Бюл. № 11 від 10.06.2011.
36. пат. на корисну модель UA № 64371 мпК в23К 13/00.
спосіб наплавлення деталей / ч. в. пулька, в. с. сенчи-
шин. – Бюл. № 21 від 10.11.2011.
37. файзулин а. в. ремонтная сварка корпуса насоса, изго-
товленного из среднеуглеродистой стали 20хгсфл / а.
в. файзулин, а. и. мадретдинов, в. Д. Каретников // 13-я
международная молодежная научная конференция «се-
вергеоэко-2012», Ухта, 21–23 марта 2012. ч. 6. – Ухта,
2012. – с. 70–72.
38. ризванов р. г. исследование влияния вибрационной об-
работки на механические свойства и трещиностойкость
сварных соединений труб из жаропрочной стали 15х5м
/ р. г. ризванов, а. м. файрушин, Д. в. Каретников // не-
фтегазовое дело: электрон. науч. журнал. – 2013. – № 1.
– с. 369–382.
39. халимов Д. н. исследование влияния вибрационной об-
работки в процессе сварки на механические свойства
сварного соединения из стали 12х17 / Д. н. халимов,
в. в.самигушин, а. м. файрушин // 64-я научно-техни-
ческая конференция студентов, аспирантов и молодых
ученых УгнтУ, Уфа, 2013: сборник материалов конфе-
ренции. Кн. 1. – Уфа, 2013. – с. 234.
40. лобанов л. м. образование холодных трещин в свар-
ных соединениях высокопрочных сталей с пределом те-
кучести 350...890 мпа / л. м. лобанов, в. Д. позняков,
о. в. махненко // автоматическая сварка. – 2013. – № 7.
– с. 8–13.
41. индукцированные водородом холодные трещины в свар-
ных соединениях высокопрочных низколегированных
сталей (обзор) / и. К. походня, а. в. игнатенко, а. п.
пальцевич [и др.] // автоматическая сварка. – 2013. –
№ 5. – C. 3–14.
поступила в редакцию 11.03.2016
НОВАЯ КНИГА
ЛАЗЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СВАРКЕ И ОБРАБОТКЕ МАТЕРИАЛОВ. – Киев: Междуна-
родная Ассоциация «Сварка», 2016. – 98 с. (электронное издание
http://patonpublishinghouse.com/proceedings/ltwmp2015book.pdf).
Сборник содержит доклады, представленные на Седьмой между-
народной конференции «Лазерные технологии в сварке и обработке
материалов», 14–18 сентября 2015 г., Одесса, Украина, в которых
отражены последние достижения в области лазерной сварки, рез-
ки, наплавки и других современных технологий лазерной обработ-
ки материалов. Рассматриваются перспективы применения лазер-
ных технологий. Авторами докладов являются известные ученые и
специалисты из нескольких стран мира.
Архив предыдущих шести конференций «Лазерные технологии в
сварке и обработке материалов» на сайте:
http://patonpublishinghouse.com/proceedings/ltwmp
|