Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


Влияние технологических особенностей лазерной сварки на структуру и свойства неразъемных соединений из коррозионностойких сталей и сплавов

Работа №76995

Тип работы

Дипломные работы, ВКР

Предмет

сварочное производство

Объем работы88
Год сдачи2020
Стоимость4910 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
64
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 8
1 Лазерная сварка в современном промышленном производстве 9
1.1 Способы сварки низкоуглеродистых коррозионностойких сталей 12
1.2 Технологические особенности процесса лазерной сварки 14
1.3 Закономерности формирования структуры и свойств неразъёмных
соединений, полученных лазерной сваркой 20
1.4 Свойства и классификация коррозионностойких жаропрочных сплавов 20
1.5 Влияние легирующих элементов на структуру и свойства
коррозионностойких жаропрочных сплавов 22
1.6 Виды и способы упрочнения коррозионностойких сплавов 25
1.7 Влияние термической обработки на качество сварных соединений 28
1.8 Технологическая прочность и концентрация напряжений в сварных
соединениях 30
1.9 Области применения 38
1.10 Постановка задачи исследования 41
2 Выбор материала, оборудования и методик для проведения исследования 42
2.1 Химический состав и механические свойства сплава ХН50ВМКТЮР .. 42
2.2 Оборудование для выполнения лазерной сварки 44
2.3 Проектирование установки для роботизированной лазерной сварки 46
2.3.1 Создание экспериментальной стационарной сварочной установки .. 46
2.3.2 Проектирование и изготовление необходимого оснащения 47
2.3.3 Изготовление оснащения 48
2.3.4 Сборка подвижного сварочного приспособления на робот ABB robotics... 49
2.4 Подготовка поверхности металла и оборудования к процессу лазерной
сварки 50
2.5 Отработка технологических параметров лазерной сварки 51
2.6 Отработка режимов лазерной сварки стыковых соединений на примере
материала 12Х18Н10Т 52
2.7 Апробация разработанных режимов лазерной сварки на материале
ХН50ВМКТЮР 55
2.8 Магнитоанизатропный метод определения механических напряжений с
помощью прибора «StressVision» 56
3 Металлографические исследования коррозионностойких сталей и сплавов на различных этапах формирования сварного соединения 61
3.1 Оптическая металлография сварного соединения, полученного
различными способами сварки 61
3.2 Структура образцов, полученных при апробации разработанных
режимов лазерной сварки на материале ХН50ВМКТЮР 66
3.3 Результаты металлографических исследований лазерных сварных
соединений жаропрочных сплавов
4 Механическое поведение сварных соединений, полученных лазерной
сваркой 71
4.1 Анализ механических свойств на различных этапах процесса лазерной
сварки 71
4.2 Визуализация распределения остаточных напряжений в сварном шве и
различных зонах термического влияния 72
4.3 Термическая обработка сварных соединений выполненных лазерной
сваркой 75
4.3.1 Отжиг 2-го рода жаропрочных сплавов 76
4.3.2 Закалка жаропрочных сплавов 76
4.3.3 Старение жаропрочных сплавов 77
4.4 Сравнительный анализ напряженного состояния тонкостенной сварной
конструкции 78
Заключение 81
Списка использованных источников 82
Приложение

В настоящее время лазерные технологии в современном производстве
закономерно пользуются большим спросом, как у крупных производителей,
так и в малых фирмах, поскольку они обеспечивают целый ряд преимуществ,
непосредственно влияющих на потребительские характеристики продукции:
позволяют повысить качество, производительность, снизить себестоимость,
обеспечить экологическую чистоту производства.
С появлением мощных оптоволоконных лазеров возникли новые возможности использования лазерных технологий в машиностроении. За счет
целого ряда факторов лазерная сварка эффективно применяется в области
производства деталей авиационной промышленности, позволяя создавать
компоненты нового поколения, а также эффективно заменять традиционные
методы сварки, обеспечивая ряд технологических преимуществ процесса: характерные скорости сварки могут достигать до 2000 м/час; зона термического
влияния ограничена площадью лазерного пятна, что обеспечивает высокую
технологическую прочность и пластичность сварных соединений, минимальные деформации и остаточные напряжения; широкий спектр свариваемый
материалов: от высоколегированных высокоуглеродистых марок стали до
сплавов меди и титана, керамики и стекла; возможность сварки разнородных
материалов; хорошая управляемость и гибкость процесса; перемещение луча
по поверхности детали любой траектории; возможность полной автоматизации.
Развитие современной робототехники в совокупности с лазерной технологией сварки позволило минимизировать влияние «человеческого фактора» при выполнении операций сварки, расширить спектр модифицируемых и
контролируемых в процессе работы параметров (вид и длину сварного шва,
расположение шва в пространстве, определение последовательности выполнения операций, время подачи защитного газа до начала и после окончания
сварки, данные для автоматического высвобождения проволоки при приварке, скорость подачи и оттягивания проволоки, геометрию шва) [1].
Таким образом, появилась возможность перевести сварку крупногабаритных тонкостенных конструкций на новый уровень качества. Учитывая,
что перспективные летательные аппараты должны обладать скоростью от ~
6000 км/ч, а условия работы на таких скоростных режимах связаны с жёсткими требованиями к аэродинамике, высокой рабочей температурой
(от 700 ⁰С) и вибрационными нагрузками, отработка режимов роботизированной лазерной сварки пространственных сварных соединений тонкостенных изделий из жаропрочных сталей становится все более востребованной и
актуальной, требующей применения новых конструктивно-технологических
решений и материалов.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании студенческих
и аспирантских работ!


В процессе выполнения выпускной квалификационной работе получены следующие основные результаты:
1. Спроектирована компоновка экспериментальной установки сварки
на базе роботизированного лазерного комплекса. На основании натурного
макетирования были получены значения оптимальных углов и вылета приспособлений, определены требования к необходимому для проведения эксперимента оснащению.
2. По результатам проработки компоновки установки и изучения технологических возможностей робота – манипулятора, разработано технологическое оснащение, установлены оптимальные требования по массогабаритным и прочностным параметрам, на основании которых изготовлено технологическое оборудование для отработки технологии роботизированной лазерной сварки, синхронизированы режимы работы сварочного оборудования.
3. На примере жаропрочного сплава ХН50ВМКТЮР апробированы режимы лазерной сварки с использованием присадочной проволоки и режимы
получения продольных стыковых соединений контактной сваркой. Выполнено сравнение полученных результатов с традиционными способами сварки.
4. Исследована микроструктура и механические свойства образцов
сварных соединений, полученных на различных режимах и параметрах лазерной сварки. Результаты металлографии, контроль распределения микротвердости и технологической прочности показали, что лазерная сварка коррозионностойких сплавов на никелевой основе со скоростью охлаждения в
пределах 2000 оС/с, оказывает положительное влияние на устойчивость сварных соединений к образованию кристаллизационных трещин, по причине
образования дисперсной структуры сварного соединения.
5. С точки зрения равномерного распределения упрочнения и минимизации напряжений в зоне сварного соединения оптимальным является контактный способ лазерной сварки без присадочной проволоки, так как он
обеспечивает формирование показателей твердости, прочности и ударной
вязкости сварного соединения и околошовной зоны на уровне металлической
основы сплава.


1 Технология и организация восстановления деталей и сборочных еди-ниц при сервисном сопровождении [Электронный ресурс].: учеб. электрон¬ное текстовое издание/ под ред. С. П. Провоторова. - 1-е изд., 2009- Режим доступа : http://usfeu.ru/Uploads/MetodQbespech/KursLekzii/2303031p/ 2303031p_70.pdf - 19.05.20017.
2 Технология поверхностного упрочнения и нанесения покрытий [Электронный ресурс].: учеб. электронное текстовое издание/ под ред. Б. Н. Гузанов. - 1-е изд., 2008.- Режим доступа :
http://study.urfu.ru/view/aid/8823/1/Pugacheva.pdfl - 10.10.2008.
3 http://studopedia.net/15 184668 lazernaya-naplavka.html
4 Богодухов, С. И. Обработка упрочнённых поверхностей в машино-строении и ремонтном производстве: учеб. пособие / С. И. Богодухов, В. Ф. Гребенюк, А. Д. Проскурин. - М.: Машиностроение, 2005. - 256 с. - ISBN 5-217-03257-Х.
5 Богодухов, С. И. Повышение износостойкости и восстановление дета-лей машин и аппаратов: учеб. пособие / С. И. Богодухов [и др.]. - Оренбург: ООО ИПК «Университет», 2012. - 298 с. - ISBN 978-5-4417-0134-1.
6 СТО 02069024.101 - 2015. Работы студенческие. Общие требования и правила оформления. Оренбург: ОГУ, 2015. - 85 с.
7 Анурьев, В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3 т. / В. И. Анурьев. - М.: Машиностроение-1, 2006. - Т. 3. - 666 с.
8 Богодухов, С. И. Технологическая часть дипломных проектов в ре-монтно-восстановительном производстве: метод. указания / С. И. Богодухов, А. Д. Проскурин, Б. М. Шейнин. - Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2008. - 85 с.
9 Киселев, Г. Ф. Техническое обслуживание и ремонт центробежных компрессорных машин / Г. Ф. Киселев, Е. Н. Мыслицкий. - М.: Химия, 1979. - 128 с.
10 Краснов, В. И. Ремонт центробежных и поршневых насосов нефте-перерабатывающих и нефтехимических предприятий / В. И. Краснов, А. М. Жильцов, В. В. Набержнев. - М.: Химия, 1996. - 320 с.
11 Молодык, Н. В. Восстановление деталей машин: справочник / Н. В. Молодык, А. С. Зенкин. - М.: Машиностроение, 1989. - 480 с. - ISBN 5¬217-00422-3.
12 Сидоров, А. И. Восстановление деталей машин напылением и наплавкой / А. И. Сидоров. - М.: Машиностроение, 1987. - 187 с.
13 Справочник технолога-машиностроителя: в 2 т. / под ред. А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машино-строение, 1985. - Т. 1. - 656 с.
14 Технология обработки упрочнённых и восстановленных поверхно-стей / С. И. Богодухов [и др.]. - М.: РГУ нефти и газа им.
И. М. Губкина, 1999. - 127 с.
15 Хасуи, А. Наплавка и напыление / А. Хасуи, О. Мориаки, пер. с японского В.Н. Попова. - М.: Машиностроение, 1985. - 240 с.
16 Шиганов И.Н., Холопов А.В. Лазерная сварка алюминиевых сплавов // Фотоника. -2010. - №3. - С. 6-10.
17 Yuce1 C., Tutar M., Karpat F., Yavuz N.,Tekin G // Journal of Mechani-cal Engineering. -2017. - V.63, Is.9. - P. 510-518.
18 Гуреева М.А., Грушко О.Е., Овчинников В.В., Шиганов И.Н. Меха-нические свойства и структура сварных соединений алюминиевого сплава В- 1341 в зависимости от режимов лазерной сварки // Технология металлов. - 2008. -№3. - С. 16-23.
19 Шиганов И., Мисюров А., Григорьянц А.Технологические процессы лазерной обработки. - М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. -664 с.
20 Segen Estefen, Tetyana Gurova, Daniel Werneck, Anatoli Leontiev. Welding stress relaxation effect in butt-jointed steel plates // Marine Structures 29 (2012) 211-225.
21 Gannon L, Liu Y, Pegg N, Snith M. Effect of welding sequence on residual stress and distortion in flat-bar stiffened plates. // Mar Struct 2010; 23:385-404.
22 Вонсовский С.В. Магнетизм. Магнитные свойства диа-, пара-, фер¬ро-, антиферро-, и ферримагнетиков. М.: Наука, 1971. 1032 с.
23 Белов К.П. Упругие тепловые и электрические явления в ферромаг-нетиках. М.: ГИТТЛ, 1957. 279 с.
24 Frederick T. Calkins, Alison B. Flatau, Marcelo J. Dapino «Overview of Magnetostrictive Sensor Technology», Journal of intelligent material systems and structures, vol. 18-October 2007
25 R. Langman «Measurement of the mechanical stress in mild steel by means of rotation of magnetic field strength - part 2: biaxial stress», NDT Interna-tional, April 1982
26 Устройство для измерения механических напряжений в металличе-ских изделиях // Патент РФ № 2079825. 1997. Жуков С.В., Жуков В.С.
27 Способ определения механических напряжений и устройство для его осуществления // Патент РФ № 2195636. 2001. Жуков С.В., Жуков В.С., Копица Н.Н.
28 Уварова С. Г. Дефекты сварных соединений: учебное пособие /Уварова С. Г. Казань: ООО «АНТЦ сварочного оборудования и техноло¬гий», 2014. - 30с.


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.




© 2008-2022 Cервис помощи студентам в выполнении работ