Визначено ефективний термодинамічний цикл зварювання тертям різнорідних матеріалів, які вступають у хімічну взаємодію під час нагріву. Розроблено технологію зварювання тертям алюмінію та його сплавів зі сталлю та міддю. Експериментально встановлено, що під час зварювання алюмінію зі сталлю та міддю внаслідок зміщення поверхні тертя в алюмінієву заготовку утворюються дві межі поділу та ускладнюється витиснення з зони зварювання інтерметалідного прошарку. Показано, що деформаційний вплив значно інтенсифікує дифузійні процеси в зоні контакту, тому умови мінімізації інтерметалідного прошарку визначаються часом стадії нагріву, величиною та швидкістю деформації під час проковки. Встановлено, що у даному процесі, який здійснюється на стадії гальмування обертання, забезпечується інтенсифікація деформації зсуву на поверхні початкового контакту. Доведено, що за рахунок оптимізації динаміки гальмування створюється можливість формування якісних з'єднань без суцільного інтерметалідного прошарку. Визначено ефективний термодинамічний цикл зварювання тертям біметалевих з'єднань. Розроблено спосіб зварювання тертям з регульованою динамікою гальмування, на базі якого розроблено ефективні технології зварювання тертям алюмінію та його сплавів зі сталлю та міддю.

Контактне стикове зварювання оплавленням (КСЗО) рейок в реальному часі контролюється за допусками на основні параметри процесу згідно з даними, закладеними в технічні умови (ТУ). Використовуваний алгоритм операційного контролю дозволяє своєчасно виявляти неякісні з'єднання і неприпустимі тенденції в процесі. Проблематика. Для контролю відповідності ТУ зварювання рейок з нових високоміцних сталей, додатково до діючої методики, необхідно враховувати ширину зони термічного впливу (ЗТВ) при їхньому нагріванні. Наявні чисельні методи розрахунку ЗТВ в реальному часі не можуть бути реалізовані через недостатні обчислювальні можливості сучасних систем управління. Мета роботи - розробити відповідний технічним умовам алгоритм контролю в реальному часі КСЗО з прогнозуванням ширини ЗТВ. Матеріали й методи. Чисельний метод розрахунку теплових полів при стиковому зварюванні; регресійний аналіз для прогнозування ЗТВ. Розрахунок ширини ЗТВ виконано за даними параметрів процесу на етапі оплавлення і за величиною осадки. Результати. Розроблено алгоритм контролю КСЗО в реальному часі для сучасних високоміцних сталей з прогнозування ширини ЗТВ, в основу якого покладено математичне моделювання процесу формування з'єднань при контактному зварюванні. Алгоритм контролю відповідності КСЗО ТУ подано у вигляді "нечіткого" класифікатора Сугено, вхідними величинами якого є розрахункова ширина ЗТВ, параметри процесу при підвищенні швидкості укорочення рейок перед осадкою та під час неї. Висновки: для розрахунку ширини ЗТВ в реальному часі з необхідною для практичного застосування точністю можна використовувати регресійну залежність у вигляді полінома другого порядку або MLP нейронної мережі зі структурою: три вхідних нейрона, два в прихованому шарі і один на виході. Прогнозування ширини ЗТВ при операційному контролі розширює можливості його застосування для контактного стикового зварювання високоміцних рейок. Розроблений алгоритм дозволив збільшити точність і надійність операційного контролю КСЗО в реальному часі.

У ході створення нових конструкцій авіаційних газотурбінних двигунів актуальним завданням є заміна механічних кріплень елементів конструкції з жароміцних нікелевих сплавів зварними з'єднаннями. Наведено результати досліджень процесів нагрівання, деформації та формування структури з'єднань у разі зварювання тертям різнойменних сплавів - гранульного сплаву ЕП741НП із деформованим ЕІ698ВД і ливарним сплавом ВЖЛ12У. Встановлено мінімальні значення тиску, за якого забезпечується осадка (деформація заготовок у макрооб'ємах). Виявлено наявність критичного значення тиску, у разі перевищення якого відбувається зміна характеру процесу осадки під час зварювання тертям сплавів ЕП741НП із ВЖЛ12У - від рівномірного укорочення заготовок до ступінчастого. Встановлено діапазон зміни технологічних параметрів процесу зварювання тертям, в якому забезпечується формування бездефектних з'єднань. Дослідженнями мікротвердості встановлено відсутність у зоні з'єднань сплавів ЕП741НП із ВЖЛ12У ділянок із зниженими показниками мікротвердості.

Індекс рубрикатора НБУВ: К233.107.5 + К641.523-18

Рубрики:

Вплив зварювання на структуру та властивості алюмінію і його сплавів

Стикове зварювання металів

Шифр НБУВ: Ж26970 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Досліджено мікроструктуру та властивості з'єднань рейок із заевтектоїдної сталі марки AREAL 136HE-X, отриманих технологією контактного стикового зварювання. Встановлено, що в термодеформаційних умовах зварювання перерозподіл вуглецю супроводжується утворенням в мікроструктурі часток із виділеннями вуглецю та зниженням вмісту вуглецю в матриці. Кількість часток збільшується у напрямку стику, найбільша концентрація спостерігається у приконтактному шарі. Згідно з розподілом твердості в зоні великого зерна, на відміну від з'єднань доевтектоїдних рейок, твердість у порівнянні з основним металом незначно знижується - HV 3900 МПа і HV 4000 МПа відповідно. Причина цього полягає у відсутності в мікроструктурі вільних карбідів. Особливості мікроструктури не впливають істотно на результати випробувань на статичний вигин і відповідають вимогам вітчизняного та європейського стандартів.

Запропоновано та розрахунковим шляхом обгрунтовано технологічну концепцію контактного стикового зварювання оплавленням із попереднім нагріванням опором із використанням багаторазової проміжної вставки з матеріалу з високим електричним опором. Розрахункові та експериментальні результати свідчать про значний ефект використання проміжної вставки у разі нагрівання опором - суттєво підвищується температура в обох характерних точках за всіх досліджуваних значень щільності струму, товщини вставки та часу нагрівання. Зазначений ефект досягається шляхом інтенсифікації та локалізації процесу тепловиділення в зоні контакту деталей і відповідного зменшення втрати енергії на нагрівання вторинного контуру зварювальної машини.

Запропоновано програму для статистичного аналізу протоколів зварювання залізничних рейок, що надходять із рейкозварювальних підприємств до Діагностичного центру "Укрзалізниці", з метою виявлення збурень на процес і прийняття рішень щодо їхнього усунення, підвищення якості зварних стиків та оптимізації процесу в галузі. Програму розроблено з урахуванням стандартів ISO 9000, 9001, 9004, 10017, 22514. Вхідними для розрахунків є бази даних протоколів зварювання рейок, зварювальних машин, виконавців робіт, режимів зварювання тощо. Варіації кожного параметра процесу оцінюють індексом можливості процесу Cpk, кількістю виходів за межі технічних умов, коефіцієнтами точності та налаштованості. Результати надано у вигляді діаграм, таблиць, гістограм. Для виявлення причини можливих збурень на процес виконують стратифікацію протоколів зварювання шляхом завдання ознак, за яким формують масиви для розрахунків. За отриманими даними може бути прийняте рішення щодо діагностики зварювального обладнання та технологічного процесу, що, крім усунення проблем, сприятиме експериментальному налаштуванню відповідного дерева прийняття рішень.