Влияние электроимпульсной составляющей на напряженное состояние сварных соединений алюминиевого сплава АМг6 при электродинамической обработке

Abstract

Остаточные сварочные напряжения негативно влияют на долговечность сварного соединения и являются основной причиной хрупкого разрушения металла – коррозионного растрескивания. Разработка эффективных методов снижения сварочных напряжений, отличающихся малыми энергетическими затратами и простотой реализации, традиционно является важной для современного сварочного производства. Одним из таких методов является электродинамическая обработка, основанная на прохождении импульсов электрического тока через сварное соединение в момент приложения к нему динамической нагрузки. С позиций оптимизации параметров электродинамической обработки представляется целесообразной оценка влияния импульсного электрического тока на остаточные сварочные напряжения. Разработана методика исследования влияния электроимпульсной составляющей электродинамической обработки на напряженное состояние сварных соединений из алюминиевого сплава АМг6. Установлено, что прохождение импульсов электрического тока через металл сварного соединения повышает эффективность электродинамического воздействия на снижение остаточных сварочных напряжений. Показано, что электродинамические воздействия инициируют в металле пластические деформации растяжения, взаимодействие которых с пластическими сварочными деформациями сжатия приводит к снижению остаточных напряжений в сварном соединении. При этом прохождение импульсов электрического тока повышает пиковые значения пластических деформаций растяжения, увеличивая тем самым эффективность электродинамических воздействий на снижение остаточных сварочных напряжений в сплаве АМг6. Полученные результаты подтвердили концепцию физической модели о влиянии электропластического эффекта на снижение напряженного состояния сварных соединений.

Залишкові зварювальні напруження негативно впливають на довговічність зварного з єднання і є основною причиною крихкого руйнування металу корозійного розтріскування. Розробка ефективних методів зниження зварювальних напружень, що характеризуються малими енергетичними затратами і простотою реалізації, традиційно є важливою для сучасного зварювального виробництва. Одним із таких методів є електродинамічна обробка, що базується на проходженні імпульсів електричного струму через зварне з єднання в момент прикладання до нього динамічного навантаження. Із позицій оптимізації параметрів електродинамічної обробки доцільною є оцінка впливу імпульсного електричного струму на залишкові зварювальні напруження. Розроблено експериментальну методику дослідження впливу електроімпульсної складової електродинамічної обробки на напружений стан зварних з єднань із алюмінієвого сплаву АМг6. Встановлено, що проходження імпульсів електричного струму через метал зварного з єднання підвищує ефективність електродинамічної обробки щодо зниження залишкових зварювальних напружень. Показано, що електродинамічні впливи ініціюють у металі пластичні деформації розтягування, результатом взаємодії яких із пластичними зварювальними деформаціями стискання є зниження залишкових напружень у зварному з єднанні. При цьому проходження імпульсів електричного струму підвищує пікові значення пластичних деформацій розтягування, збільшуючи тим самим ефективність електродинамічних впливів на зниження залишкових зварювальних напружень у сплаві АМг6. Отримані результати підтвердили концепцію фізичної моделі про вплив електропластичного ефекту на зниження напруженого стану зварних з єднань.

The residual welding stresses negatively influence the welded joint lifetime, and they are the chief cause of brittle metal fracture, i.e. corrosion cracking. The development of efficient methods to reduce the welding stresses, which are noteworthy for low energy costs and ease of realization, is customary important for the modern welding production. One such method is the electrodynamic treatment (EDT) based on the electric current pulse passing through the welded joints at the instant of dynamic load application to it. In the optimization of the parameters it is appropriate to test the pulse electric current effect on the residual welding stresses. The procedure of investigation of the EDT electric pulse component effect on the stress state of AMg6 aluminum alloy welded joints is proposed. It is established that the electric current pulse passing through the welded joint metal enhances the EDT efficiency in reduction of residual welding stresses. It is shown that the electrodynamic effect initiates the plastic tensile strains in metal, their interaction with the plastic welding compressive strains reduces residual stresses in the welded joint. Here the electric current pulses passing increases the peak values of the plastic tensile strains, which results in the more efficient electrodynamic effect on the residual welding stresses decrease in AMg6 alloy. The results lend credence to the physical model describing the electroplastic effect on the welding joints’ stress state.