ВВЕДЕНИЕ 6
1 КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ 7
1.1 Анализ конструкции изделия 7
1.2 Материал изделия и его свариваемость 9
1.3 Условия эксплуатации изделия 12
1.4 О механической неоднородности 12
1.5 Выбор способа сварки 13
1.6 Выбор сварочных материалов 14
2 ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ 19
2.1 Цель и задачи исследования 19
2.2 План эксперимента 20
2.3 Результаты моделирования 22
2.4 Результаты натурного эксперимента 35
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 39
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 40
Приложения должны быть в работе, но в данный момент отсутствуют
При постройке и ремонте судов используют различные материалы, которые обладают необходимыми химическими, механическими и технологическими свойствами. Так для постройки и ремонта ряда, морских и смешанного плавания, судов применяются низколегированные стали, имеющие высокую прочность. Так же в судостроении для выбора определенной марки стали имеется свой нормативный документ № 2-020101-130 «Правила классификации и постройки морских судов, Часть XIII, Материалы», который опирается на ГОСТ Р 52927-2015 «Прокат для судостроения из стали нормальной, повышенной и высокой прочности» [1].
Контролируемая прокатка определяет одновременное повышение прочности, пластичности и вязкости стали. Поэтому контролируемая прокатка, являющаяся одной из разновидностей термомеханической обработки, представляет собой один из наиболее эффективных способов повышения качества низколегированных сталей, используемых в судостроении. Увеличивая в 1,5—2 раза прочность металла с одновременным резким повышением пластичности, вязкости и хладостойкость стали, она повышает способность стали противостоять сложным воздействиям арктического холода, переменных нагрузок, ударов и т. д. При контролируемой прокатке с низким отпуском до температуры 150—250 °С для углеродистых и низколегированных судостроительных сталей обеспечивают получение требуемых показателей механических свойств. Этот вид термической обработки заключается в подборе таких режимов прокатки и охлаждения после нее, которые обеспечивают мелкозернистое упрочненное состояние стали. Этого достигают понижением температуры прокатки в третьем — пятом проходах через валки прокатного стана до 780—850 °С и увеличением степени деформации до 15—20 % за каждый проход. Механизм упрочнения стали заключается в накоплении дефектов кристаллического строения в аустените при пластической деформации и сохранении этих дефектов во время закалки и после отпуска. На практике это означает, что лист за каждый проход утоняется на строго заданную величину в строго заданном температурном интервале. Процедуру прокатки заканчивают примерно при 680—700 °С. Контролируемая прокатка сочетает в себе все элементы термомеханической обработки, так как стальной лист подвергается одновременному действию механической деформации и быстрому охлаждению.
Проведя моделирование в программах ANSYS и ESI SYSWELD для выяснения различных показателей, и проведение натурного эксперимента привели к определенным результатам, которые были описаны выше.
По полученным результатам моделирования в ESY SYSWELD видно, что у сварного соединения, выполненного с применением композитных материалов, значения остаточных напряжений, а так же первых главных напряжений и деформаций незначительно отличается от этих же значений равнопрочного соединения. Данная разница составляет примерно 1%.
По результатам ANSYS и натурного эксперимента так же видно, что со-единение с композитным швом выдерживает большую предельную нагрузку по сравнению с равнопрочным соединением. По результатам ANSYS соединение с композитными материалами по сравнению с равнопрочным соединением выдерживает на 0,6% больше предельной нагрузки на растяжение. А по результатам натурного эксперимента такое соединение выдерживает на 23,4% больше предельной нагрузки, чем равнопрочное. При этом стоит акцентировать внимание на том, что моделирование проводилось в режиме 2D, поэтому результаты настолько различны.
Таким образом, на основании полученных данных, предлагается внести изменения в НД № 2-020101-124 «Правила классификации и постройки морских судов, Часть XIV, Сварка» п.2.2.5 «Назначение категории сварочных материалов для сварки конструкций из стали высокой прочности» Российского морского регистра судоходства, о том, что для сварки стали категории РСE500W разрешается использовать сварочные материалы категории 5Y42 для выполнения корневого шва, и категорию сварочных материалов 4Y62 для выполнения последующих швов.
