Актуальные проблемы в машиностроении том 4 №4

Актуальные проблемы в машиностроении

. Том 4. № 4. 2017

Технологическое оборудование,

оснастка и инструменты

____________________________________________________________________

Проведённые исследования позволяют представить следующую схему процесса по-

ломки валов (рис. 9). Трещины возникают в местах несплавления материала сварного шва с

металлом соединяемых изделий. Непровары, представляющие собой по сути трещиноподоб-

ные дефекты, обнаруживаются как по поверхности разделки шва втулки, так и на поверхно-

сти трубы. Повышение механических напряжений в металле шва при образовании трещин

приводит к изменению направления роста трещин от поверхности непровара (несплавления)

в сторону наибольших напряжений. Распространению трещин способствует закалочная

структура, полученная в результате сварки без подогрева, металлом втулки и зоной сплавле-

ния с ней, а также дендритное строение металла сварного шва.

Рис. 9.

Схема возникно-

вения и распространения

трещин в сварном со-

единении вала ВРК

Таким образом, на всех исследованных образцах, разрушенного и неразрушенного

сварного соединения деталей сборного вала обнаружены особенности строения, негативно

влияющие на его прочность: непровары, поры, шлаковые включения. Наиболее опасным из

перечисленных дефектов является непровар – дефект подобный трещине. Как следствие вли-

яния этого дефекта строения металла шва, возникают микротрещины.

Причиной возникновения непровара явилось, вероятно, стремление изготовителей со-

ставных валов при сварке стали с ограниченной и плохой свариваемостью выполнить шов с

минимальным термическим воздействием на металл основы. При этом, теплового воздей-

ствия при сварке оказалось недостаточно для полного заполнения сварочным материалом

разделки кромок и их проплавления. Одновременно с этим не удалось избежать закалки ле-

гированной стали 42

СrMo

в зоне термического влияния сварного шва. В процессе эксплуата-

ции, от участков непровара сварных швов баллера, в момент действия нагрузок, возникаю-

щих при маневрировании судна, начали распространяться макротрещины, разрушившие вал.

В настоящее время в судостроении с целью оптимизации процессов постройки и ре-

монта судов выполняются исследования для обоснования пересмотра требований Регистра к

допустимым нормам дефектов сварных швов стальных корпусов судов. Результаты прове-

дённого исследование, как и ряд других работ [13, 14], говорит о важности анализа суще-

ствующих требований к размерам, форме и расположению дефектов в сварных соединениях

судовых конструкций. При корректировке допускаемых без исправления размеров и формы

дефектов сварки такие дефекты, как непровары и наплывы металла следует считать подоб-

ными трещинам и признать наличие их недопустимым.

Выводы

В зонах концентрации напряжений, вызванных искажением кристаллической решётки

материала, методами разрушающего контроля обнаружены дефекты сварного шва: непрова-

ры, поры, шлаковые включения, являющиеся концентраторами напряжений.

Сварной шов, выполненный между материалами, имеющими ограниченную и плохую

свариваемость, имеет дефекты, недопустимые в эксплуатации и являющиеся концентратора-