ВВЕДЕНИЕ 7
1 КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ 9
1.1 Анализ конструкции изделия 9
1.2 Материал изделия и его свариваемость 11
1.3 Условия эксплуатации изделий 13
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 14
2.1 Базовый (проектируемый) технологический процесс 14
2.2 Раскрой материала 16
2.3 Подготовка материалов под сварку 18
3 ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ 20
3.1 Натурный эксперимент. Исследование свариваемости сплава Р-1580
способом электронно-лучевой сварки 20
3.1.1 Материальная часть и сварочное оборудование 20
3.1.2 Отработка технологии электронно-лучевой сварки 20
3.1.3 Определение механических свойств соединений, выполненных
электронно-лучевой сваркой 22
3.1.4 Металлографические исследования 25
3.1.5 Выводы по разделу ЭЛС 29
3.2. Натурный эксперимент. Исследование свариваемости сплава
Р-1580 способом ручной аргонодуговой сварки 30
3.2.1 Режимы сварки и рентгенографический контроль сварных
соединений 30
3.2.2 Результаты механических испытаний сварных соединений 33
3.2.3 Металлографические и фрактографические исследования после
АДС 35
3.2.3 Выводы по разделу АДС 51
3.3 Моделирование экспериментов. Анализ результатов
моделирования 52
3.3.1 Цели и задачи моделирования 52
3.3.2 Характеристики свойств материалов 52
3.3.3 План проведения численного моделирования 53
3.3.4 Результаты эксперимента 53
3.3.5 Обработка результатов эксперимента 57
3.3.6 Выводы 57
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 58
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 59
Приложение 60
Сплав Р-1580 является алюминиевым деформируемым сплавом системы Al-Mg-Sc. Сплав содержит скандий, добавка которого оказывает непосредственное упрочняющее действие вторичных когерентных матрице частиц ScAl3, выделяющихся из пересыщенного твердого раствора при отжиге слитков и их нагреве под деформацию. Основные компоненты сплава Р-1580 приведены в таблице 1.1 по ГОСТ 4784-2019 [1].
Добавка скандия в сплавы системы Al-Mg повышает устойчивость сплавов против воздействия длительных технологических нагревов в интервале температур 150-1700С [2].
Сплав обладает высокой прочностью, теплопрочностью, удовлетворительной свариваемостью и коррозионной стойкостью. Сплав в отожженном состоянии предназначен для изготовления сварных конструкций, работающих от -1960до +1500С и имеет на всех видах полуфабрикатов более высокие, чем у сплава АМг6, прочностные свойства.
Полуфабрикаты из сплава Р-1580 обладают высоким уровнем прочностных характеристик в отожженном состоянии и превышают аналогичные характеристики для сплава АМг6М по прочности и пределу текучести на 20-30% и 10% соответственно. [3]
Наиболее благоприятное сочетание прочностных и пластических характеристик делает сплав Р-1580 перспективным конструкционным материалом, заменителем сплава АМг6.
Работа по исследованию свариваемости сплава Р-1580 проводилась на лабораторной базе АО «ГРЦ Макеева». В ходе работы предусматривалось всестороннее исследование свариваемости и влияния сварки на структуру и механические свойства сплава Р-1580. Но ввиду ограниченности материальной части, объем экспериментов значительно сокращен и ограничен вопросами определения основных характеристик сварного шва:
- коэффициента прочности для выполненных сварных соединений;
- величины временного сопротивления (8в);
- исследование макро- и микроструктуры сварного шва и зоны термического влияния после двукратных подварок.
Лабораторным исследованиями свариваемости опытной партии сплава Р¬1580 и сплава 01570 с применением электронно-лучевой и ручной аргонодуговой сварки показано, что:
- материал имеет удовлетворительную свариваемость;
- прочность стыковых сварных соединений при АДС составляет не менее 29 кгс/мм2, а при ЭЛС - не менее 31 кгс/мм2
Учитывая ограниченность представленного материала для исследований, работы необходимо продолжить применительно к конкретным узлам с выполнением комплекса исследований свариваемости различных полуфабрикатов и оценкой влияния сварки на структуру и механические свойства сварных швов и зоны термического влияния. По результатам исследований произвести уточнение предварительных материалов исходных данных.
Проведенные исследования по определению коэффициента прочности стыкового сварного соединения из сплава Р-1580 и сочетания сплавов Р-1580 с 01570, выполненных ЭЛС и АДС с применением присадочной проволоки В.СвАМгб и присадки из сплавов Р-1580, 01570 показали, что коэффициент прочности сварных соединений составляет в пределах 0,81-0,84 и соответствует 2-категории по требованиям ОСТ 92-1114-80.
По наличию дефектов и прочностным характеристикам лучшим, по проведенным исследованиям, является электронно-лучевой способ сварки. Так как, он за действует минимальное участие человека при выполнении сварочных работ.
На основании полученных результатов исследований ввести в исходные данные предварительное минимальное значение временного сопротивления стыковых сварных соединений сплава Р-1580 равным 31 кгс/мм2.
