Відпрацювання технології лазерного зварювання тонкостінних циліндричних виробів зі сталі 12Х18Н10Т

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorЮрченко Юрій Вікторович
dc.contributor.authorСіора Олександр Васильович
dc.contributor.authorСоколовський Микола Володимирович
dc.contributor.authorНабок Тарас Миколайович
dc.contributor.authorБернацький Артемій Володимирович
dc.contributor.authorYurchenko Yurii V.
dc.contributor.authorSiora Oleksandr V.
dc.contributor.authorSokolovskyi Mykola V.
dc.contributor.authorNabok Taras M.
dc.contributor.authorBernatskyi Artemii V.
dc.date.accessioned2025-05-14T11:57:56Z
dc.date.available2025-05-14T11:57:56Z
dc.date.issued2025
dc.descriptionВідпрацювання технології лазерного зварювання тонкостінних циліндричних виробів зі сталі 12Х18Н10Т = Development of laser welding technology for thin-walled cylindrical products made of 12KH18N10T steel / Ю. В. Юрченко, О. В. Сіора, М. В. Соколовський, Т. М. Набок, А. В. Бернацький // Shipbuilding & Marine Infrastructure. – 2025. – № 1 (20). – С. 15–26.
dc.description.abstractТонкостінні вироби з віссю обертання, виготовлені з корозійностійких високо легованих сталей, відіграють важливу роль у ряді галузей промисловості, включаючи кораблебудівну, хімічну, авіаційну, машинобудівну, нафтохімічну, харчову та інші. Їх затребуваність зумовлена високою міцністю, легкістю та здатністю витримувати агресивні середовища і високий тиск. Для виготовлення зварних з’єднань тонкостінних виробів в Україні традиційно застосовуються кілька основних методів: електронно-променеве, плазмове та TIG зварювання. В цей же час лазерне зварювання, яке відносно недавно почало впроваджуватися, стає все більш поширеним. При цьому воно має значні переваги в порівнянні з іншими методами зварювання: не вимагає складних вакуумних камер, забезпечує найбільш локалізований термічний вплив, має малі розміри зони термічного впливу та мінімальні залишкові деформації. Проте, лазерне зварювання тонкостінних виробів, зокрема деталей з віссю обертання, досі не отримало широкого розповсюдження через низку невирішених технічних проблем. Зокрема, досягнення оптимального термічного циклу зварювання та забезпечення стабільної структури й властивостей зварного з’єднання потребують подальших досліджень. Оптимізація параметрів лазерного зварювання тонкостінних виробів з віссю обертання є актуальним завданням для України з огляду на сучасні потреби прикладного матеріалознавства та технологій обробки. Метою роботи є дослідження втомної міцності стикових зварних з’єднань деталей з віссю обертання з корозійностійкої сталі 12Х18Н10Т, зварених лазерним випромінюванням, та вивчення характеру їх руйнування під впливом вібраційних навантажень. У ході експериментів обрано наступні параметри лазерного зварювання: потужність лазерного випромінювання P = 1 кВт, швидкість зварювання V зв = 600 мм/хв (9 об/хв), величина розфокусування лазерного випромінювання ∆F = +2 мм. Для захисту зварного з’єднання були використані два захисні гази: аргон подавався знизу зварюваних деталей із витратою 14 л/хв, а гелій – зверху із витратою 30 л/хв. За результатами аналізу зварних з’єднань встановлено, що в процесі зварювання утворилися дефекти, зокрема зміщення крайок та увігнутість кореня шва, що призводило до появи тріщин. Ці дефекти, а також залишкові напруження у зоні зварювання, негативно вплинули на міцність з’єднань. Тріщини в зоні зварювання поширилися переважно від увігнутості кореня шва, що свідчить про схильність цих з’єднань до втомного руйнування при циклічних навантаженнях. Довжина тріщин коливається в межах від 15 до 35 мм залежно від досліджуваного зразка. Крім того, під час мікроструктурного аналізу виявлено значну увігнутість кореня шва, глибиною від 0,2 до 0,58 мм, що перевищує допустимі значення технічних вимог, де така увігнутість не повинна перевищувати 20 % загальної довжини зварного з’єднання. Також зафіксовано зсув крайок в діапазоні від 0,12 до 0,3 мм, що також виходить за межі технічних вимог. Результати дослідження свідчать про необхідність удосконалення процесу лазерного зварювання. Зокрема, запропоновано оптимізувати параметри процесу, а також розробити нове технологічне оснащення для точного стикування крайок зварюваних деталей. Такий підхід допоможе запобігти виникненню дефектів, зокрема зміщенню крайок, увігнутості кореня шва та перевищенню допустимих розмірів литої зони, що сприятиме підвищенню міцності та довговічності зварних з’єднань тонкостінних виробів з віссю обертання.
dc.description.abstract1Thin-walled products with a rotation axis made of corrosion-resistant highalloy steels play an important role in a number of industries, including shipbuilding, chemical, aviation, machine building, petrochemical, food processing and other. They are in demand due to their high strength, lightness and ability to withstand aggressive environments and high pressure. Several main methods have traditionally been used in Ukraine to produce welded joints of thin-walled products: electron beam, plasma and TIG welding. At the same time, laser welding, which has been introduced relatively recently, is becoming more widespread. It has significant advantages over other welding methods: it does not require complex vacuum chambers, provides the most localized thermal impact, has a small thermal impact zone and minimal residual deformation. However, laser welding of thin-walled products, in particular parts with a rotational axis, has not yet become widespread due to a number of unresolved technical problems. In particular, achieving the optimal thermal cycle of welding and ensuring a stable structure and properties of the welded joint require further research. Optimizing the parameters of laser welding of thin-walled products with a rotation axis is an urgent task for Ukraine, given the current needs of applied materials science and processing technologies. The aim of this work is to investigate the fatigue strength of butt welded joints of parts with a rotation axis made of corrosion-resistant steel 12Kh18N10Т, welded by laser radiation, and to study the nature of their destruction under the influence of vibration loads. During the experiments, the following laser welding parameters were chosen: laser radiation power P = 1 kW, welding speed Vw = 600 mm/min (9 rpm), laser defocusing value ∆F = +2 mm. To protect the welded joint, two shielding gases were used: argon was supplied from below the welded parts at a flow rate of 14 l/min, and helium was supplied from above at a flow rate of 30 l/min. The analysis of the welded joints revealed that defects were formed during the welding process, including edge displacement and concavity of the weld root, which led to cracks. These defects, as well as residual stresses in the welding zone, negatively affected the strength of the joints. Cracks in the weld zone spread mainly from the concavity of the weld root, indicating that these joints are susceptible to fatigue failure under cyclic loads. The length of the cracks ranged from 15 to 35 mm, depending on the test specimen. In addition, the microstructural analysis revealed a significant concavity of the weld root, ranging from 0.2 to 0.58 mm in depth, which exceeds the permissible values of the technical requirements, where such concavity should not exceed 20 % of the total length of the welded joint. Also, edge displacement in the range of 0.12 to 0.3 mm was recorded, which also exceeds the technical requirements. The results of the study indicate the need to improve the laser welding process. In particular, it is proposed to optimize the process parameters and develop new technological equipment for precise joining of the edges of welded parts. This approach will help prevent defects, such as edge displacement, concavity of the weld root, and exceeding the permissible dimensions of the cast zone, which will help increase the strength and durability of welded joints of thin-walled products with a rotation axis.
dc.identifier.issn2409-3858 (Print)
dc.identifier.issn2519-1845 (Online)
dc.identifier.urihttps://eir.nuos.edu.ua/handle/123456789/10402
dc.language.isouk
dc.relation.ispartofseriesУДК; 621.791.725
dc.subjectтонкостінні вироби
dc.subjectкорозійностійка сталь
dc.subjectдеталі з віссю обертання
dc.subjectлазерне зварювання
dc.subjectпроблеми
dc.subjectдефекти
dc.subjectthin-walled products
dc.subjectstainless steel
dc.subjectparts with a rotation axis
dc.subjectlaser welding
dc.subjectproblems
dc.subjectdefects
dc.titleВідпрацювання технології лазерного зварювання тонкостінних циліндричних виробів зі сталі 12Х18Н10Т
dc.title.alternativeDevelopment of laser welding technology for thin-walled cylindrical products made of 12KH18N10T steel
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Yurchenko.pdf
Розмір:
3.36 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
4.38 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

№ 1 (20) 2025