Реестр научных проектов по арктической тематике участников Национального арктического научно-образовательного консорциума

Повышение надежности сварных соединений металлоконструкций, работающих в условиях крайнего севера

Сроки реализации:

2017 —2019

Контактная информация:

89178043630 89373403076 89174652911

Краткое описание проекта (в т.ч. цель, результаты):

В настоящее время наблюдается устойчивая тенденция переоснащения Российской армии и вспомогательных служб современными образцами транспортной и военной техники нового поколения, к которым предъявляются высокие требования как к тактико-техническим характеристикам, так и к требованиям эксплуатационной надежности. Производство корпусных деталей с учетом их габаритных размеров и толщин используемого металла является наиболее ответственным и трудоемким процессом.
Значительный объем сварных конструкций в военной и гражданской транспортной технике эксплуатируется в условиях отрицательных температур. Высокая хладостойкость является одним из необходимых требований к механическим свойствам сварных швов, работающих в таких условиях. Хладостойкость сварных швов стальных корпусов определяется химическим составом и механическими свойствами основного металла и процессами при сварке: условиями кристаллизации металла шва, вероятностью загрязнения его неметаллическими включениями из сварочных материалов, характером сформировавшей микроструктуры и т.д. Многие из этих проблем к настоящему моменту времени успешно решены.
Однако, данных для проектирования новых образцов техники для работы в арктических условиях, необходимых для определения показателей надежности транспортной техники, по-прежнему недостаточно. Связано это не только с фазовыми превращениями в зонах сварного шва и разнородностью его микроструктуры, но и прежде всего тем, что напряженно-деформированное состояние любых сварных конструкций определяется сочетанием как рабочих напряжений при их эксплуатации, так и остаточных сварочных напряжений, возникающих при ее изготовлении.
В этой связи стало актуальным формирование структуры сварного шва и околошовной зоны с наиболее высокими показателями механических свойств при T до -50?С (в частности, по ударной вязкости) с применением компьютерного моделирования и уточнением результатов моделирования по экспериментальным данным. Кроме того, моделирование напряженно-деформированного состояния сварных конструкций даст возможность определить технологические варианты параметров режима сварки, позволяющих снизить остаточные напряжения в сварных соединениях и таким образом повысить надежность сварных конструкций.
Цель научно-исследовательской работы – прогнозирование механических свойств сварных соединений в условиях Арктики как основа разработки технологий сварочного производства военной и гражданской транспортной техники, эксплуатирующихся в условиях крайнего севера.
Задачи НИР:
1) Создание численных моделей для сварных соединений конкретных марок металлических материалов, позволяющих прогнозировать структурно-фазовый состав в зонах сварного соединения и остаточные деформации конструкции после однопроходной и многопроходной сварки с учетом исходного состояния материала и сопутствующего подогрева на основе решения термической задачи и термокинетических диаграмм превращения.
2) Верификация разработанной численной модели на основе экспериментальных данных различных вариантов выполнения сварных швов, количественного анализа микроструктуры сварного соединения и определение механических характеристик сварных соединений при низких температурах.
3) Выработка технологических рекомендаций для повышения механических характеристик, снижения остаточных напряжений деформаций в реальных сварных конструкциях при низких температурах.
















Однако, данных для проектирования новых образцов техники для работы в арктических условиях, необходимых для определения показателей надежности транспортной техники, по-прежнему недостаточно. Связано это не только с фазовыми превращениями в зонах сварного шва и разнородностью его микроструктуры, но и прежде всего тем, что напряженно-деформированное состояние любых сварных конструкций определяется сочетанием как рабочих напряжений при их эксплуатации, так и остаточных сварочных напряжений, возникающих при ее изготовлении.
В этой связи стало актуальным формирование структуры сварного шва и околошовной зоны с наиболее высокими показателями механических свойств при T до -50?С (в частности, по ударной вязкости) с применением компьютерного моделирования и уточнением результатов моделирования по экспериментальным данным. Кроме того, моделирование напряженно-деформированного состояния сварных конструкций даст возможность определить технологические варианты сварки, позволяющих снизить остаточные напряжения в сварных соединениях и таким образом повысить надежность сварных конструкций.

Цель научно-исследовательской работы – прогнозирование механических свойств сварных соединений в условиях Арктики как основа разработки технологий сварочного производства военной и гражданской транспортной техники, эксплуатирующихся в условиях крайнего севера.
Задачи НИР:
1) Создание численных моделей для сварных соединений конкретных марок металлических материалов, позволяющих прогнозировать структурно-фазовый состав в зонах сварного соединения и остаточные деформации конструкции после однопроходной и многопроходной сварки с учетом исходного состояния материала и сопутствующего подогрева на основе решения термической задачи и термокинетических диаграмм превращения.
2) Верификация разработанной численной модели на основе экспериментальных данных различных вариантов выполнения сварных швов, количественного анализа микроструктуры сварного соединения и определение механических характеристик сварных соединений при низких температурах.
3) Выработка технологических рекомендаций для повышения механических характеристик и снижения остаточных напряжений деформаций в реальных сварных конструкциях при низких температурах.
Результаты работы – технологические рекомендации и модули базы данных по конкретным маркам материала и видам сварных соединений, позволяющие проектировать сварные соединения конструкций, работающих в условиях крайнего севера, на основе требований к механическим характеристикам металла в зоне соединения при отрицательных температурах.

Публикации по результатам проекта:

3 публикации в журналах, реферируемых ВАК

Тематическая направленность проекта (рубрикатор ASJC) ***:

Engineering

Тематическая направленность проекта (рубрикатор РИНЦ):

Машиностроение

Участники проекта:

Бычков Владимир Михайлович, к.т.н., доц. каф. МиТЛП / Никифоров Роман Валентиновичк.т.н., доц. каф. МиТЛП / Иванова Оксана Владимировна магистрант каф. МиТЛП

Организации - участники проекта:

ФГБОУ ВО «Уфимский государственный авиационный технический университет» (УГАТУ)

Назад