Применение метода лазерной интерферометрии для выбора режимов вибрационной обработки по критерию уровня остаточных напряжений

При оптимизации режимов технологий, снижающих или перераспределяющих остаточные напряжения, необходимо применение современных и достоверных методов контроля. Метод лазерной интерферометрии приводит к незначительным повреждениям, которые допустимы или оперативно устраняются. Возможно применение метода в промышленных условиях, в цехах. В отличие от физических методов, имеющих ограничения для исследования ряда материалов с определенными структурой, магнитными свойствами, твердостью, метод лазерной интерферометрии обладает универсальностью. Он позволяет сохранять данные в цифровом формате на спекл-интерферограммах, что обеспечивает прослеживание этапов измерений, экспертное сравнение и достоверную отчетность. При помощи лазерной интерферометрии определяют абсолютные значения напряжения с погрешностью измерения не более 10 % от предела текучести. Все это обуславливает применение данного метода для контроля напряженного состояния при производстве ответственных сварных конструкций из алюминиевых сплавов, к которым предъявляются жесткие требования по размерной стабильности, точности и надежности. При изготовлении таких сварных конструкций возможно совмещение вибрационной обработки с процессом дуговой сварки. Данная технология, в отличие от термической обработки, имеет низкую энергоемкость, не увеличивает операционное время изготовления, экологически чиста, а также имеет достаточную эффективность. Кроме того, она позволяет значительно сократить экономические издержки на последующую механическую обработку. Метод лазерной интерферометрии дает возможность эффективно определить оптимальный технологический режим по параметру остаточных послесварочных напряжений, а также установить величину снижения данных напряжений в сравнении со случаем без проведения сопутствующей вибрационной обработки.

процесс сварки с вибрацией (СВО), вибрационная обработка, дуговая сварка, амплитуда, частота, оптимальные режимы, лазерная интерферометрия

1. Shaikh S. N. Vibratory Residual Stress Relieving — A Review / Journal of Mechanical & Civil Engineering. 2016. N 3. P. 01 – 04.

2. Пономарев К. Е., Стрельников И. В. К вопросу применения вибрационной обработки сварных конструкций космических аппаратов для повышения точности и размерной стабильности. Обзор / Вестник НПО им. С. А. Лавочкина. 2017. № 4(38). С. 89 – 95.

3. Sedec P. Vibration treatment-effective method of improving the dimensional stability of welded structures: investigation and practice / Welding and Surfacing. 1997. Vol. 8. P. 221 – 228.

4. Jose M. J., Kumar S. S., Sharma A. Vibration assisted welding processes and their influence on quality of welds / Science and Technology of Welding & Joining. 2015. August. P. 45 – 49.

5. Govindarao P. et al. Affect of Vibratory Welding Process to Improve the Mechanical Properties of Butt Welded Joints / International Journal of Modern Engineering Research. 2012. Vol. 2. Issue 4. P. 2766 – 2770.

6. Ризванов Р. Г., Файрушин А. М., Каретников Д. В. Влияние параметров вибрационной обработки в процессе сварки на свойства сварных соединений / Литье и металлургия. 2012. № 3. С. 337 – 342.

7. Жданов И. М., Дыхно С. Л. и др. Релаксация напряжений в тонколистовых сварных соединениях сплава АМг6 / Автоматическая сварка. 1986. № 4. С. 35 – 38.

8. Колесников Я. А., Ризванов Р. Г., Файрушин А. М. Влияние направления приложения вибрационного воздействия в процессе сварки на поле остаточных напряжений в стыковом сварном соединении / Нефтегазовое дело. 2006. № 2. С. 72 – 74.

9. Ризванов Р. Г., Файрушин А. М., Каретников Д. В. Исследование влияния вибрационной обработки на механические свойства и трещиностойкость сварных соединений труб из жаропрочной стали 15Х5М / Нефтегазовое дело. 2013. № 1. С. 369 – 382.

10. Сагалевич В. М. Устранение сварочных деформаций в машиностроительных конструкциях. — М.: НИИИнформтяжмаш, 1969. — 79 с.

11. Jaskirat Singh, Gaurav Kumar, Narayan Garg. Influence of vibrations in arc welding over mechanical properties and microstructure of butt-welded-joints / International Journal of Science & Technology. 2012. Vol. 2. Issue 1. February. P. 1 – 6.

12. Balasubramanian K., Raghavendran S., Balusamy V. Studies on the effect of mechanical vibration on the microstructure of the weld metal / International journal of technology and engineering systems. 2011. Vol. 2(3). P. 253 – 256.

13. Лащенко Г. И. Комбинированные технологии послесварочной обработки метоллоконструкций / Сварщик. 2007. № 1. С. 14 – 18.

14. Лащенко Г. И. Технологические возможности вибрационной обработки: обзор / Автоматическая сварка. 2016. № 7. С. 28 – 34.

15. Jurcius A., Valiulis A. V., Černašėjus O., et al. Influence of vibratory stress relief on residual stresses in weldments and mechanical properties of structural steel joint / Journal of Vibroengineering. 2010. Vol. 12. N 1. P. 133 – 141.

16. Habel T. E. Successful stress relief of welds using sub-harmonic energy / Welding Journal. 2001. Vol. 80(1). P. 38 – 42.

17. Ebrahimi S. M., Farahani M., Akbari D. The influences of the cyclic force magnitude and frequency on the effectiveness of the vibratory stress relief process on a butt welded connection / Advanced Manufacturing Technology. 2019. Vol. 102(4). P. 1 – 12.

18. Стрельников И. В. Влияние сопутствующей вибрационной обработки на остаточную деформацию и геометрию сварных соединений переменной жесткости / Сварка и Диагностика. 2018. № 3 С. 24 – 29.

19. Cai G., Huang Yu., Huang Yi. Operating principle of vibratory stress relief device using coupled lateral-torsional resonance / Journal of Vibroengineering. 2017. Vol. 19. N 6. P. 143 – 147.

20. Пономарев К. Е., Стрельников И. В. К вопросу выбора экспериментального метода оценки остаточных напряжений в сварных конструкциях / Сварка и Диагностика. 2018. № 2. С. 29 – 34.

21. Sarga P., Menda F. Comparison of ring-core method and hole-drilling method used for determining residual stresses / American journal of mechanical engineering. 2013. N 1. P. 335 – 338.

22. Barsanti M., Beghini M., Santus C., Benincasa A., Bertelli L. Integral method coefficients and regularization procedure for the ring-core residual stress measurement technique / Advanced materials research. 2014. N 996. P. 331 – 336.

23. Краус И., Трофимов В. В. Метод рентгеновской тензометрии в технической диагностике металлических изделий / Современное машиностроение, 2011. № 1. С. 273 – 279.

24. Ganguly S., Fitzpatrick M. E., Edwards L. Use of neutron and synchrotron X-ray diffraction for evaluation of residual stresses in 2024-T351 aluminum alloy variable polarity plasmaarcweld / Metallurgical and materials transactions. 2006. N 37(2). P. 411 – 420.

25. Withers P. J., Bhadeshia H. K. Residual stress. Part 1. Measurement techniques (Overview) / Materials Science and Technology. 2001. N 17. P. 355 – 365.

26. Антонов А. А., Капустин О. Е. Оптико-электронный интерферометр для измерения остаточных напряжений / Технология машиностроения. 2008. № 3. С. 45 – 52.

27. Антонов А. А. Исследование полей остаточных напряжений в сварных конструкциях / Сварочное производство. 2013. № 12. С. 13 – 17.