|
DOI: 10.14489/hb.2020.01.pp.003-010
Морозов В. П., Романов Ю. Г.
МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ ТРЕЩИН ПРИ ЛАЗЕРНОЙ НАПЛАВКЕ НИКЕЛЕВОГО СПЛАВА СИСТЕМЫ NI–CR–B–SI НА ПОВЕРХНОСТЬ КОНСТРУКЦИОННОЙ СТАЛИ ТИПА 30ХГСА
(c. 3-10)
Аннотация. Исследован механизм возникновения трещин в наплавленных слоях. В соответствии с этим механизмом трещины имеют природу «горячих» трещин. Рассмотрены и выявлены причины, усиливающие трещинообразование при наплавке порошковых материалов системы Ni–Cr–B–Si. Очаги «горячих» трещин малого размера образуются, как правило, в высокотемпературной области. Далее очаг развивается, перерастая в транскристаллитное разрушение, что связано с процессом накопления внутренних сварочных напряжений в области очага. Основными параметрами, определяющими технологическую прочность металла при наплавке или сварке, являются: протяженность температурного интервала хрупкости (ТИХ), уровень пластичности металла в ТИХ и интенсивность усадочного деформирования металла в ТИХ. Установлено, что возможно увеличение ресурса работы восстановленного изделия в несколько раз по сравнению с новой деталью, если исключить трещины в наплавленном слое.
Ключевые слова: трещины в наплавленном слое; лазерная наплавка; восстановление деталей машиностроения; порошковые материалы системы Ni–Cr–B–Si.
Morozov V. P., Romanov Yu. G.
THE MECHANISM OF THE FORMATION OF CRACKS IN THE LASER-DEPOSITED NICKEL ALLOY SYSTEM NI–CR–B–SI ON THE SURFACE OF STRUCTURAL STEEL TYPE 30CGSA
(pp. 3-10)
Abstract. The mechanism of crack formation in the deposited layers is investigated. In accordance with this mechanism, cracks are of the nature of “hot” cracks. The reasons that enhance crack formation during surfacing of powder materials of the Ni–Cr–B–Si system are examined and identified. Foci of “hot” small cracks are formed, as a rule, in the high-temperature region. At the second stage, the focus develops, developing into transcrystalline destruction. The second stage of development is associated with the process of accumulation of internal welding stresses in the area of the source. The main parameters that determine the technological strength of the metal during surfacing or welding are: the length of the temperature range of brittleness (TIC), the level of ductility of the metal in the TIC and the intensity of the shrinkage deformation of the metal in the TIC. It was established that it is possible to increase the service life of the restored product several times in comparison with the new part by eliminating cracks in the deposited layer.
Keywords: Cracks in the deposited layer; Laser surfacing; Restoration of mechanical engineering parts; Powder materials of the Ni–Cr–B–Si system.
В. П. Морозов, Ю. Г. Романов (Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, Москва, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
V. P. Morozov, Yu. G. Romanov (Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
1. Прохоров Н. Н. Технологическая прочность металлов при сварке. М.: Машпром, 1960. 60 с.
2. Ендельштейн В. Е. Исследование термодеформационных процессов при электродуговой сварке жаропрочных никелевых сплавов и разработка способов предотвращения горячих трещин в околошовной зоне: дис. … канд. техн. наук. ПТИ. Куйбышев, 1978. 263 с.
3. Сварка в машиностроении. Справочник / под ред. В. А. Винокурова. М.: Машиностроение, 1979. Т. 3. 568 с.
4. Зимина Л. Н. Свариваемые жаропрочные никелевые сплавы и принципы их легирования // МиТОМ. 1977. № 11. С. 2 – 7.
5. Breuman E., Banas C. Fusion Zone Purification During Welding with High Power CO 2 Laser // The Second Int. Symp. of the Japan Welding Society, 25 – 27 August. Osaka. 1975. P. 37 – 44.
6. Brill-Edwards H., Zulibi F. Chromalloy American Corp. No. 3.617.685 // Official Gazette. 1971. V. 892. P. 284.
7. Рыкалин Н. Н. Расчеты тепловых процессов при сварке. М.: Машгиз, 1951. 296 с.
8. Медовар Б. И. К вопросу о природе кристаллизационных трещин при сварке аустенитных сталей и сплавов // Автоматическая сварка. 1959. № 8. С. 57 – 61.
9. Славин Г. А., Маслова Н. Д., Морозова Т. В. Исследование связи технологической прочности с кристаллизацией при импульснодуговой сварке жаропрочных сплавов неплавящимся электродом // Сварочное производство. 1971. № 6. С. 17 – 19.
10. Cooper A., Printz H. Yaw to Weld Gas Turbine Alloys // American Mechinist 100. 1956. No. 10. P. 121 – 126.
11. Steen W. M., Courtney C. G. Hardfasing of Nimonic 75 Using 2 kW Continuous Wave CO 2 Laser // Metals Technology. 1980. V. 7, No. 6. P. 232 – 237.
12. Ковчан Б. А. Микроскопическая неоднородность в литых сплавах. Киев: Гостехиздат, 1962. 340 с.
13. Прохоров Н. Н. Физические процессы в металлах при сварке. М.: Металлургия, 1976. Т. 2. 598 с.
14. Чернышева Т. А. Границы зерен в металле сварных соединений. М.: Наука, 1986. 126 с.
15. Макаров Э. Л. Холодные трещины при сварке легированных сталей. М.: Машиностроение, 1981. 248 с.
16. Сбрижев А. Г., Манойло Е. Д., Бондарев Е. А. Остаточные напряжения при упрочнении стальных деталей самофлюсующимися сплавами // Сварочное производство. 1979. № 5. С. 8 – 10.
17. Косырев Ф. К., Косырева Н. П., Лунев Е. И. Экспериментальная лазерная установка // Автоматическая сварка. 1976. № 9. С. 72–73.
18. Шибаев В. В. Разработка процессов получения поверхностных покрытий из сплавов при помощи лазерного излучения: дис. … канд. техн. наук. 05.04.05. М.: МВТУ им. Н. Э. Баумана, 1983. 184 с.
19. Исследование лазерной наплавки с присадкой порошка / С. А. Семенов, С. Р. Мильруд, П. А. Манько и др. // Новые процессы наплавки, свойства наплавленного металла и переходной зоны: тез. докл. Всесоюзной конф. Киев. 1984. С. 35 – 37.
20. Рыкалин Н. Н., Углов А. А., Какора А. Н. Лазерная обработка материалов. М.: Машиностроение, 1975. 295 с.
21. Морозов В. П. Разработка способа и технологии восстановления авиационных деталей и узлов с помощью лазерной наплавки: дис. … канд. техн. наук. М.: МВТУ им. Н. Э. Баумана, 1987. 284 с.
22. Морозов В. П., Романов Ю. Г. Экспериментальное исследование влияния различных факторов на процесс образования трещин при лазерной наплавке никелевого сплава системы Ni–Cr–B–Si на поверхность конструкционной стали // Заготовительные производства. 2018. № 11. Т. 16. С. 494 – 501.
23. Манько П. А., Семенов С. А., Мильруд С. Р. Лазерная наплавка деталей судовой арматуры // Технология судостроения. 1983. № 10. С. 46 – 49.
24. Грезев А. Н., Сафонов А. Н. Трещинообразование и микроструктура хромборникелевых сплавов, наплавленных с помощью лазера // Сварочное производство. 1986. № 6. С. 3 – 9.
1. Prohorov N. N. (1960). Technological strength of metals during welding. Moscow: Mashprom. [in Russian language]
2. Endel'shteyn V. E. (1978). Investigation of thermal deformation processes in electric arc welding of heat-resistant nickel alloys and development of ways to prevent hot cracks in the suture zone. PTI. Kuybyshev. [in Russian language]
3. Vinokurov V. A. (Ed.) (1979). Welding in mechanical engineering. Handbook, Vol. 3. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
4. Zimina L. N. (1977). Weldable heat-resistant nickel alloys and their alloying principles. Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov, (11), pp. 2 – 7. [in Russian language]
5. Breuman E., Banas C. (1975). Fusion Zone Purification During Welding with High Power CO 2 Laser. The Second International Symposium of the Japan Welding Society, pp. 37 – 44. Osaka.
6. Brill-Edwards H., Zulibi F. (1971). Chromalloy American Corporation No. 3.617.685. Official Gazette, Vol. 892.
7. Rykalin N. N. (1951). Calculations of thermal processes during welding. Moscow: Mashgiz. [in Russian language]
8. Medovar B. I. (1959). On the nature of crystallization cracks in welding austenitic steels and alloys. Avtomaticheskaya svarka, (8), pp. 57 – 61. [in Russian language]
9. Slavin G. A., Maslova N. D., Morozova T. V. (1971). Investigation of the relationship of technological strength with crystallization in pulse-arc welding of heat-resistant alloys with a non-consumable electrode. Svarochnoe proizvodstvo, (6), pp. 17 – 19. [in Russian language]
10. Cooper A., Printz H. (1956). Yaw to Weld Gas Turbine Alloys. American Mechinist 100, (10), pp. 121 – 126.
11. Steen W. M., Courtney C. G. (1980). Hardfasing of Nimonic 75 Using 2 kW Continuous Wave CO 2 Laser. Metals Technology, Vol. 7, (6), pp. 232 – 237.
12. Kovchan B. A. (1962). Microscopic heterogeneity in cast alloys. Kiev: Gostekhizdat. [in Russian language]
13. Prohorov N. N. (1976). Physical processes in metals during welding, Vol. 2. Moscow: Metallurgiya. [in Russian language]
14. Chernysheva T. A. (1986). The grain boundaries in the metal of welded joints. Moscow: Nauka. [in Russian language]
15. Makarov E. L. (1981). Cold cracks when welding alloy steels. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
16. Sbrizhev A. G., Manoylo E. D., Bondarev E. A. (1979). Residual stresses during hardening of steel parts by self-fluxing alloys. Svarochnoe proizvodstvo, (5), pp. 8 – 10. [in Russian language]
17. Kosyrev F. K., Kosyreva N. P., Lunev E. I. (1976). Experimental laser setup. Avtomaticheskaya svarka, (9), pp. 72–73. [in Russian language]
18. Shibaev V. V. (1983). Development of processes for producing surface coatings from alloys using laser radiation. Moscow: MVTU im. N. E. Baumana. [in Russian language]
19. Semenov S. A., Mil'rud S. R., Man'ko P. A. et al. (1984). Study of laser surfacing with a powder additive. New surfacing processes, properties of deposited metal and transition zone, pp. 35 – 37. Kiev. [in Russian language]
20. Rykalin N. N., Uglov A. A., Kakora A. N. (1975). Laser processing of materials. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
21. Morozov V. P. (1987). Development of a method and technology for the restoration of aircraft parts and assemblies using laser surfacing. Moscow: MVTU im. N. E. Baumana. [in Russian language]
22. Morozov V. P., Romanov Yu. G. (2018). An experimental study of the influence of various factors on the process of crack formation during laser surfacing of a nickel alloy of the Ni – Cr – B – Si system on the surface of structural steel. Zagotovitel'nye proizvodstva, (11), Vol. 16, pp. 494 – 501. [in Russian language]
23. Man'ko P. A., Semenov S. A., Mil'rud S. R. (1983). Laser surfacing of ship fittings. Tekhnologiya sudostroeniya, (10), pp. 46 – 49. [in Russian language]
24. Grezev A. N., Safonov A. N. (1986). Laser cracking and microstructure of chromium-nickel alloys deposited using a laser. Svarochnoe proizvodstvo, (6), pp. 3 – 9. [in Russian language]
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/hb.2020.01.pp.003-010
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/hb.2020.01.pp.003-010
and fill out the form
.
|
Current Issue
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»