Живучесть сварных соединений жаропрочных алюминиевых сплавов В-1213 и 1151
Научная библиотека 25.09.2024 Комментарии к записи Живучесть сварных соединений жаропрочных алюминиевых сплавов В-1213 и 1151 отключеныМ. Д. Пантелеев, Н. С. Одинцов, С. В. Бондаренко, А. В. Свиридов // Труды ВИАМ. 2024. № 3 (133). С. 30-40
Исследованы статические и усталостные характеристики сварных соединений из жаропрочных алюминиевых сплавов В-1213 и 1151. Проведены механические и ресурсные испытания плоских сварных конструктивно-подобных образцов элементов фюзеляжа из жаропрочных алюминиевых сплавов В-1213 и 1151, полученных методами сварки трением с перемешиванием и лазерной сварки. Живучесть сварных соединений оценивали с привнесенными концентраторами напряжений. Выполнена сравнительная оценка циклической долговечности до разрушения на сварных конструктивно-подобных образцах различной конфигурации.
В НИЦ «Курчатовский институт» – ВИАМ разработан ряд современных технологий создания неразъемных соединений, для оценки работоспособности которых в элементах фюзеляжа изделий авиационной отрасли необходимо получить положительный опыт их испытаний в условиях, приближенных к эксплуатационным [25–28]. Ведь сварной шов является значительным концентратором напряжений, который может спровоцировать усталостное разрушение конструкции [8]. Научный и практический интерес представляет исследование влияния различных концентраторов напряжений на ресурсные характеристики сварных соединений, поскольку в большинстве случаев усталостные разрушения возникают именно в данных местах.
Для сварки трением с перемешиванием (СТП) применяли серийный сварочный инструмент с диаметром заплечика 12 мм. Сварку проводили в режиме контролируемого заглубления инструмента на 0,1–0,2 мм. Исходные листовые заготовки сваривали по длине ~400 мм для последующего удаления зон входа и выхода инструмента. Непосредственно перед лазерной сваркой (ЛС) проводили шабрение соединяемых поверхностей листовых заготовок конструктивно-подобных образцов (КПО). Фиксацию заготовок КПО обеспечивали оснасткой и прихватами, выполненными ЛС.
Разработаны технологии ЛС и СТП, обеспечивающие высокий уровень свойств сварных соединений. Это позволяет не проводить послесварочную термическую обработку, которая может привести к нежелательным поводкам и деформациям крупногабаритных конструкций элементов фюзеляжа.
Установлена высокая чувствительность сварных соединений алюминиевых сплавов В-1213 и 1151 к концентраторам напряжений. Так, разница в циклической долговечности до разрушения на сварных КПО, выполненных с использованием ЛС, с надрезом (вне зависимости от его расположения) может быть десятикратной в сравнении с образцами без надреза. В этой связи необходимо оценивать влияние дополнительных технологических мероприятий по повышению живучести сварных соединений жаропрочных алюминиевых сплавов.
Наиболее высокими значениями прочности и МЦУ обладают КПО со стрингером, полученные методами ЛС и СТП. Выполнено соединение стрингера методом СТП, имитирующим клепку, практически без воздействия на обратную сторону КПО. Оценка возможности замены клепаного соединения сварным для данного типа КПО требует дальнейших исследований.