II Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2010

В настоящее время создание практически любых металлоконструкций связано с использованием сварки как основного технологического процесса. Сварные стыки различных элементов конструкций практически всегда обладают структурной, химической и механической неоднородностью. Взаимодействие отдельных зон протекает сложным образом, и прочность сварного соединения, как правило, не совпадает с прочностью какой-либо прослойки. Несмотря на огромное количество статей и работ, посвященных описанию дефектообразования  и процессам их развития в разнородных сварных соединениях разной природы,  теория этого процесса до конца не разработана. При этом особенно актуален вопрос дефектообразования на начальной стадии процесса разрушения - на микро- и наноуровнях. Новые подходы и возможности их решения связаны с разработкой расчетно-экспериментальных методов механики деформирования и разрушения и теории надежности механических систем и применением новых физических методов исследования: сканирующей зондовой микроскопии и наноиндентирования.

Исходя из анализа современного состояния исследований в данной области, была сформулирована следующая цель - изучить особенности зарождения и развития разрушения на нано- и микроуровне в сварных конструкциях из феррито-перлитных сталей. Для достижения этой цели необходимо решить задачу разработки методики испытаний.

Методика предполагает следующие испытания:

• 1. Испытание сварных образцов при статическом нагружении на универсальной машине UH-1000kNI (Shimadzu, Япония).
• 2. Исследование рельефа поверхности на оптическом микроскопе и атомно - силовом микроскопе SPM-9600 (Shimadzu, Япония).
• 3. Измерение микротвердости по зонам сварного соединения с использованием динамического супермикротведомера DUH-211S (Shimadzu, Япония).

Основные этапы проведения исследования:

• 1. Подготовка образцов. Образцы свариваются. Сварка проводится с двух сторон. Из образцов вырезаются плоские образцы согласно ГОСТ 1497-84. Поверхность образца в зоне сварного соединения шлифуется, полируется и протравливается для определения макрозон сварного соединения. В зоне термического влияния наносится надрез глубиной 0,5 мм.
• 2. Затем по зонам разрушения проводятся замеры микротвердости.
• 3. Образцы подвергаются статическому нагружению с шагом деформации 10%.
• 4. Далее из деформированных образцов вырезаются микрообразцы размерами 15х15х7 мм. Образцы исследуется на атомно - силовом микроскопе, с получением информации о топологии и морфологии деформируемой поверхности образца.
• 5. Обработка экспериментальных данных с помощью пакета MatLaв.

Данная методика была опробированна для образцов сварных соединений из сталей ферритоперлитного класса (ст.3 и 09Г2) и будет использоваться при выполнении магистерской диссертации и выполнения работ в рамках проекта РНП 2.09.10 «Исследование нано- и микромеханизмов разрушения сварных соединений при совместном действии двухчастотного нагружения и низкой температуры.» аналитической ведомственной целевой программы "Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)"

Результаты  исследований могут быть использованы при разработке ресурсоберегающих технологий сварки конструкций различного назначения и сварочных материалов, изучении структуры и свойств конструкционных материалов, контроле качества технологических процессов при изготовлении деталей машиностроения, оценке качества поверхности, анализе причин разрушения деталей и узлов машин. 

Кроме того данная методика будет использоваться при выполнении лабораторных работ по НИРС. Результаты работы будут способствовать формированию у студентов знаний, умений, навыков в области использования современных методов прочностных  испытаний и исследования структуры материалов.

Код для цитирования: Скопировать