postgraduate student
аспирант
PhD (Engineering), assistant professor of Chair of Materials Science and Materials Technology, Head of the Laboratory of General Metallurgy and Thermal Treatment
кандидат технических наук, доцент кафедры материаловедения и технологии материалов, заведующий лабораторией металловедения и термической обработки
At modern mechanical facilities, the friction-welded joints are getting widespread as the most advanced production technique characterized by high efficiency, processability, cost-effectiveness, and safety. Moreover, it allows producing high-quality joints of a large number of different analogous and opposite metals and alloys. Despite all these advantages, one should consider that metal, in the process of welded joint formation, suffers a local thermo-deformational effect, which causes the gradient nature of the structure and residual strains of a welded joint. These factors directly influence the structure’s working ability and durability under fatigue loads, which are the most common cause for parts failure. The paper contains the assessment of the post-weld tempering influence on the cyclic life of welded joints of 32G2 and 40HN steels produced using the rotational friction welding technique. The authors tested laboratory specimens with welded joints under the high-cycle fatigue using the simulation machine with the two-point fastening of a revolving specimen under the action of even twisting moment. The study involved the statistical processing of the obtained results of cyclic life. Based on the metallographic analysis, the authors identified the weak points in welded points where the fatigue cracks initiation and progress occurred in the initial state and after tempering. The paper presents the fractographs illustrating the fracture mechanism of specimens under the study. The authors identified the influence of different tempering temperature modes on the cyclic life of the studied welded joints and the nature of their fracture. The study shows that tempering at the temperature over 400 °C promotes fracture acceleration under the effect of fatigue loads due to the development of return and polygonization processes in the vulnerable area of the thermomechanical action zone.
На современных машиностроительных производствах все большее распространение получает соединение деталей посредством сварки трением как наиболее передовой производственный способ, отличающийся высокой производительностью, технологичностью, экономичностью и безопасностью и вместе с тем позволяющий получать высококачественные соединения из большого числа различных одноименных и разноименных металлов и сплавов. Несмотря на все эти преимущества, следует учитывать, что металл в процессе образования сварного соединения испытывает локальное термодеформационное воздействие, ввиду чего сварному соединению присущ градиентный характер структуры и остаточных напряжений. Эти факторы оказывают непосредственное влияние на работоспособность и живучесть конструкции в условиях действия усталостных нагрузок, являющихся наиболее частой причиной разрушения деталей. В работе приведена оценка влияния послесварочного отпуска на циклическую долговечность сварных соединений сталей 32Г2 и 40ХН, выполненных способом ротационной сварки трением. Проведены испытания лабораторных образцов со сварным соединением в условиях многоцикловой усталости на испытательной машине типа НУ с двухопорным креплением вращающегося образца при действии постоянного крутящего момента. Выполнена статическая обработка полученных результатов циклической долговечности. На основании металлографического анализа выявлены уязвимые места в сварных соединениях, в которых произошло зарождение и развитие трещин усталости в исходном состоянии и после отпуска. Приведены фрактограммы, иллюстрирующие механизм разрушения исследуемых образцов. Установлено влияние различных температурных режимов отпуска на циклическую долговечность исследуемых сварных соединений и характер их разрушения. Показано, что отпуск при температуре свыше 400 °С способствует ускорению разрушения в условиях воздействия усталостных нагрузок в связи с развитием процессов возврата и полигонизации в уязвимом участке зоны термомеханического влияния.