ВПЛИВ ГІБРИДНОГО ЛАЗЕРНО-ДУГОВОГО ЗВАРЮВАННЯ НА ОПІР ВТОМНОМУ РУЙНУВАННЮ СТИКОВИХ З’ЄДНАНЬ ВИСОКОМІЦНИХ СТАЛЕЙ

Анотація

У статті наведено результати експериментальних досліджень впливу гібридного лазерно-дугового зварювання на опір втомному руйнуванню стикових з’єднань високоміцних сталей у порівнянні з традиційним автоматичним дуговим зварюванням. Актуальність роботи зумовлена зростанням застосування гібридних зварювальних технологій у виробництві відповідальних металоконструкцій, що працюють в умовах тривалих циклічних навантажень, а також недостатньою вивченістю їх впливу на стадії ініціювання та розвитку втомних тріщин. Метою дослідження є встановлення закономірностей формування втомної довговічності стикових з’єднань сталей 14ХГН2МД та S460М, виконаних гібридним лазерно-дуговим і автоматичним дуговим способами, з урахуванням впливу швидкості зварювання та геометрії кромок. Випробування проводили на зразках стикових з’єднань при циклічному навантаженні на вигин із частотою 14 Гц за напружень симетричного циклу 40 та 60 МПа до досягнення 2·10⁶ циклів або до появи тріщини втоми довжиною 3 мм. Додатково виконано фрактографічний аналіз поверхні зламу для визначення характеру руйнування та особливостей розвитку тріщини. Встановлено, що при значенні напруження σ-1=40 МПа з’єднання зі сталі S460М, виконані обома способами, не руйнуються при N = 2·10⁶ циклів. При σ-1=60 МПа зварні з’єднання, виконані автоматичним дуговим зварюванням, демонструють вищу втомну довговічність порівняно з гібридними. Для гібридних з’єднань фіксується поява тріщин втоми при N≈(0,8–1,54)·10⁶ циклів. Показано, що характер руйнування включає стадію повільного розвитку тріщини з квазікрихким механізмом та стадію магістрального руйнування з в’язким ямковим механізмом. Встановлено вплив структурного стану металу шва та геометрії стикового з’єднання на показники втомної міцності. Отримані результати свідчать про визначальну роль геометрії шва і структурних перетворень, сформованих у процесі гібридного лазерно-дугового зварювання, у формуванні втомної довговічності зварних з’єднань. Практичне значення роботи полягає в обґрунтуванні технологічних рекомендацій щодо підвищення опору втомному руйнуванню конструкцій із високоміцних сталей, що експлуатуються в умовах змінних навантажень.