Прогресивні технології електрофізичної обробки для регулювання напружено-деформованих станів елементів зварних конструкцій

Автор(и)

  • Леонід Лобанов Інститут електрозварювання ім. Є.О.Патона НАН України, Україна
  • Павло Устименко КПІ ім. Ігоря Сікорського, Україна https://orcid.org/0000-0002-5318-2675
  • Юрій Сидоренко КПІ ім. Ігоря Сікорського, Україна http://orcid/org/0000-0001-8780-9459
  • Микола Пащин Інститут електрозва-рювання ім. Є.О.Патона НАН України, Україна https://orcid.org/0000-0002-2201-5137

DOI:

https://doi.org/10.20535/2409-7160.2023.XXIII.278560

Ключові слова:

обробка зварних з’єднань, імпульсне магнітне поле, імпульсний бар’єрний розряд, електродинамічна обробка, алюмінієвий сплав, конструктивна сталь, залишкові переміщення, напружено-деформований стан, твердість сталі

Анотація

Розвиток промисловості стимулює розробку сучасних підходів  до оптимізації зварних конструкцій. Використання імпульсних електромагнітних полів, струмів плазми,  електродинамічних сил  та їх комбінованих впливів є новим трендом інженерної практики для підвищення механічних характеристик металевих матеріалів і зварних з’єднань (ЗЗ). Обробка імпульсним електромагнітним полем (ОІЕМП) ЗЗ є перспективним  напрямком оптимізації напружено-деформованих станів (НДС) зварних конструкцій із неферомагнітних металевих матеріалів. Із застосуванням методу електронної спекл-інтерферометрії досліджено вплив ОІЕМП на  НДС зразків кільцевих ЗЗ товщиною δ = 1,0 мм із алюмінієвого сплаву АМг6.  На базі оригінальної методики із застосуванням давача прискорень досліджено кінетику дії сили Р тиску магнітного поля на залишкові переміщення f і НДС зразків при їх ОІЕМП. Виконували ОІЕМП зразків ЗЗ без та із застосуванням додаткового екрану зі сплаву АМг6 δ = 5,0 мм. Встановлено, що застосування екрану підвищує амплітудні значення сили Р до двох разів, що зумовлено збільшенням активного об’єму електропровідного середовища. При тому ОІЕМП без та із застосуванням екрану сприяє зниженню значень f відповідно у 2 і 4 рази, а залишкових НДС – на 50 і 80%. На базі математичного моделювання  обґрунтовано переваги застосування електродинамічної обробки (ЕДО) стикових ЗЗ   δ = 3,0 мм зі сплаву АМг61 (1561) в процесі зварювання TIG у порівнянні із ЕДО при кімнатній температурі (Тк). По результатах верифікації моделі доведено, що ЕДО при TIG сприяє формуванню пікових значень залишкових напружень стискування в зоні зварного шва на 60% більше, ніж ЕДО при Тк. Застосування імпульсного барєрного розряду (ІБР), який генерує низькотемпературну плазму на поверхні металу, що обробляється, сприяє оптимізації його структури. Встановлено зростання твердості HV конструктивної сталі 25ХГНМТ в результаті її обробки ІБР із 420 до 510 одиниць, яке супроводжується диспергуванням мікроструктури металу.

 

Посилання

  1. L. Lobanov, I. Kondratenko, A. Zhiltsov, N. Pashchin та O. Mikhodui, «Development of Post-weld Electrodynamic Treatment Using Electric Current Pulses for Control of Stress-Strain States and Improvement of Life of Welded Structures,» Materials Performance and Characterization, Vol. 7, № 4, pp. 941-955, 2018. https://doi.org/10.1520/MPC20170092
  2. V. I. Dubodelov, M. S. Goruk, «The use of electromagnetic fields and magnetodynamic phenomena to intensify the effect on metal systems: world and Ukrainian experience,» in Materials Science: Achievements and Prospects, Vol. 2, Кyiv, Akademperiodyka, 2018, pp.24-50.
  3. L. M. Lobanov , M. O. Pashchyn , O. L. Mikhodui, Y. M. Sydorenko та P. R. Ustymenko, «Stress-Strain State of Welded Joints of AMg6 Alloy after Electrodynamic Treatment During Welding,» Strength of Materials, Vol. 54, № 6, pp. 983-996, 2022. https://doi.org/10.1007/s11223-023-00474-y
  4. L. M. Lobanov, M. O. Pashchyn, O. L. Mikhodui, O. V. Cherkashyn, T. G. Solomiichuk, P. S. Shl`ons`kyi та I. P. Kondratenko, «Pulsed Electromagnetic Field Effect on Residual Stresses and Strains of Welded Joints of AMg6 Aluminum Alloy,» Strength of Materials, Vol. 53, № 6, pp. 834-841, 2021.
  5. L. M. Lobanov, M. O. Pashchyn, O. L. Mikhodui, O. V. Cherkashyn та I. P. Kondratenko, «Influence of Pulsed Electromagnetic Field Treatment on the Stressed State of AMg6 Aluminum,» Materials Science, № 57, pp. 1-8, 2021. https://doi.org/10.1007/s11003-021-00507-4
  6. L. М. Lobanov, І. V. Bozhko, І. P. Kondratenko, М. О. Pashchyn, О. М. Berdnikova, О. L. Мykhodui and О. S. Kushnaryova, «Treatment of steel 25KHGNMT by acting on its surface with a pulsed barrier discharge,» Tehnichna elektrodynamika, № 1, pp. 76-80, 2023. https://doi.org/10.15407/tecned2023.01.076
  7. Kistler Instrumente AG. Quartz Accelerometer 8042.
  8. L. M. Lobanov, M. O. Pashchyn, O. L. Mikhodui, P. V. Goncharov, Y. M. Sydorenko та P. R. Ustymenko, «Modeling of stress-strain states of AMg6 alloy due to impact action of electrode-indenter in electrodynamic treatment,» The Paton Welding J., № 6, pp. 2-11, 2021.

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-06-06

Як цитувати

Лобанов, Л. ., Устименко, П., Сидоренко, Ю., & Пащин, М. (2023). Прогресивні технології електрофізичної обробки для регулювання напружено-деформованих станів елементів зварних конструкцій. Матеріали науково-технічної конференції "Прогресивна техніка, технологія та інженерна освіта", (XXIII), 16–22. https://doi.org/10.20535/2409-7160.2023.XXIII.278560

Номер

Розділ

СУЧАСНІ ПРОБЛЕМИ МЕХАНІКИ ДЕФОРМІВНОГО ТВЕРДОГО ТІЛА