Наблюдаемый эффект повышения пластичности при неизменной и даже несколько увеличенной прочности сварных соединений, по-видимому, связан с двумя, присущими данному процессу факторами. Во-первых, процесс полиморфного превращения любого металла, в том числе и титана, характеризуется повышенной подвижностью атомов и, как следствие, снижением прочностных характеристик и повышением пластичности, т. е. наступает сверхпластичность. Во-вторых, быстрое охлаждение с момента окончания пластической деформации, высокая теплопроводность через пуансон и малая теплоемкость титана создают условия для высокотемпературной термомеханической обработки.
При этом быстрое охлаждение сразу после окончания процесса пластической деформации предотвращает собирательную рекристаллизацию, что обеспечивает получение весьма мелкозернистой микроструктуры и в результате повышенный предел выносливости и хорошие показатели пластичности. Наибольший эффект повышения прочности и пластичности сварных соединений из титановых сплавов наблюдается при деформации в момент предпревращения a®b. Особое состояние предпревращения характеризуется наименьшей устойчивостью атомов для a- и b-фазы. Деформация металла в этом состоянии позволяет управлять процессами искажения кристаллической ячейки и гетерогенизации структуры, что повышает не только прочностные характеристики, но и пластические (патент РФ 2021058).
Известные способы пластической деформации металла шва и ЗТВ технического титана ВТ1-1 путем принудительного воздействия на них роликом имеют ряд существенных недостатков.
Деформация металла шва в момент, когда металл находится при 400…800 °С, вызывает применение значительных усилий и, как следствие, анизотропию свойств металла шва и ЗТВ.
Недостатками при этом являются:
1) Степень деформации, равная 0,75…1,0 величины усиления шва при его свободном формировании, допускает некоторое превышение усиления сварного шва над основным металлом, что требует дополнительных трудовых затрат для его удаления, особенно в крупногабаритных и сложных конструкциях. Процесс удаления усиления сварного шва нежелателен, во-первых, из-за значительных затрат на охрану труда и технику безопасности и, во-вторых, выносливость после зачистки снижается более чем в два раза по сравнению с выносливостью без зачистки.
2) Обжатие хвостовой части сварочной ванны в момент кристаллизации металла не в полной мере реализует улучшение механических характеристик сварного соединения за счет измельчения зерна из-за роста центров кристаллизации. Пластическая деформация металлов сопровождается некоторым повышением их температуры. При этом у металлов и сплавов с высокой температурой плавления при повышенных толщинах свариваемых листовых конструкций увеличивается температурно-временной интервал, при котором происходит интенсивный рост зерна, что снижает эффект улучшения механических характеристик сварного соединения даже при получении достаточного количества центров кристаллизации из-за увеличения теплоотдачи в формирующую подкладку и ролик.
Если прочность сварного шва достигает прочности основного металла, то пластичность сварного шва – ниже. Угол загиба сварного шва соединения составляет не менее 95 % угла загиба основного металла.
Если отвод теплоты из хвостовой части сварочной ванны позволяет заметно уменьшить ширину зоны сварочных деформаций и тем самым на 20…25 % снизить общие сварочные деформации конструкции, то значения и распределение остаточных напряжений при этом остаются такими же, как и после обычной сварки.
3) Обжатие хвостовой части сварочной ванны в момент кристаллизации связано с некоторыми сложностями из-за возможного налипания расплавленного металла на раскатные ролики, особенно при свариваемых толщинах листа около 4…5 мм или при сварке тавровых соединений.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.