Исследование возможности применения ультразвуковой обработки для снижения остаточных напряжений и деформаций в сварных соединениях

Исследована возможность использования ультразвуковых колебаний для устранения остаточных и собственных напряжений, а также для улучшения качества сварных соединений. По результатам испытаний образцов, выполненных из трех марок стали разного класса, установлено, что ультразвуковая обработка сварных швов способствует полному устранению таких недостатков, как деформации, собственные и остаточные напряжения, а также повышению усталостной прочности и некоторых механических свойств сварных соединений. Проведен анализ методов устранения остаточных и собственных напряжений. Показано, что обработка зоны сварного соединения ультразвуком со временем снижает степень деформирования более чем в 2 раза. Разработана методика определения напряжений в сварных соединениях. Для нахождения энергии и мощности в зоне обработки швов проведена оптимизация режимов ультразвуковой обработки. Выбраны форма и материал волновода-инструмента с ударным механизмом сферической формы.

Литература

[1] Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюров А.И., Малов И.Е., Михайлов В.С., Коломеец Н.П. Разработка технологии и нового оборудования для ультразвуковой ударной обработки сварных соединений. Сварочное производство, 2015, № 9, с. 38–42.

[2] Волков С.С. Сварка и склеивание полимерных материалов. Москва, Химия, 2001. 376 с.

[3] Volkov S.S. The effect of conditions of ultrasound welding on the fracture force of nonwoven materials. Welding International, 2005, vol. 19(6), pp. 484–489, doi: 10.1533/wint.2005.3473

[4] Volkov S.S. Effect of dimensions of the gap between the edges on the strength of ultrasound welded joints in rigid plastics. Welding International, 2003, vol. 17(6), pp. 482–486, doi: 10.1533/wint.2003.3154

[5] Volkov S.S. Joining thermoplastics with metallic and non-metallic materials. Welding International, 2003, vol. 27(3), pp. 163–166, doi: 10.1080/09507116.2012.695551

[6] Палаев А.Г., Попов А.И., Максаров В.В. Технология, оборудование ультразвуковой упрочняюще-финишной обработки металлов и контроль качества. Металлообработка, 2011, № 6(66), с. 38–41.

[7] Палаев А.Г., Махов В.Е., Потапов А.И. Автоматизация контроля качества сварных швов с использованием ультразвуковой технологии. Известия вузов. Приборостроение, 2009, № 5, с. 75–81.

[8] Кимстач А.В., Тарасов А.С., Шурпицкий А.В. Многофункциональная установка снятия сварочных остаточных напряжений. Проблемы машиноведения и машиностроения. Межвуз. сб., Санкт-Петербург, СЗТУ, 2002, вып. 26, с. 77–80.

[9] Кимстач А.В. Методы контроля и диагностика остаточных напряжений в сварных соединениях, обработанных ультразвуком. Дис. … канд. техн. наук. Санкт-Петербург, СЗТУ, 2004. 163 с.

[10] Горшков А.Г., Медведский А.Л., Рябинский Л.Н., Тарлаковский Д.В. Волны в сплошных средах. Москва, Физматлит, 2004. 472 с.

[11] Маслов Б.Г., Выборнов А.П. Производство сварных конструкций. Москва, Академия, 2015. 288 с.

[12] Макаров Э.Л., Якушин Б.Ф. Теория свариваемости сталей и сплавов. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. 487 с.

[13] Volkov S.S. Ultrasound welding of brush elements. Welding International, 2012, vol. 26(10), pp. 796–799, doi: 10.1080/09507116.2011.653164

[14] Volkov S.S. Ultrasonic butt welding of rigid plastics. Welding International, 2013, vol. 27(3), pp. 63–66, doi: 10.1080/09507116.2012.695155