Выбор рациональных форм разделки кромок сварных соединений с конструктивным непроваром

Abstract

К сварным конструкциям наряду с обеспечением заданной прочности предъявляют требования по уменьшению количества наплавленного металла. В этой связи практический интерес представляют сварные соединения с конструктивным непроваром. Недостаток таких соединений – высокая концентрация напряжений в вершине непровара. Для соединений высокопрочных сталей непровар опасен с точки зрения возникновения хрупких и квазихрупких разрушений при низких уровнях прикладываемых нагрузок. Для повышения сопротивляемости разрушению высокопрочных сталей с непроварами предлагается выполнять корень шва пластичными (мягкими), а остальную часть высокопрочными (твёрдыми) электродами. В настоящей работе представлены результаты исследования напряжённо-деформированного состояния и сопротивляемости разрушению механически неоднородных угловых сварных соединений и влиянию на них геометрических параметров разделки кромок и соотношения механических свойств твёрдого и мягкого металлов шва. Исследование напряжённо-деформированного состояния выполняли методом конечных элементов (МКЭ). МКЭ-расчёты и эксперименты на реальных сварных соединениях показали, что применение композитных швов при изготовлении угловых сварных соединений высокопрочных сталей с непроварами позволяет повысить их несущую способность при одновременной экономии дорогостоящих аустенитных электродов. Regarding welded constructions, not only their strength is of interest, but also saving of the weld metal consumption. For the latter, constructive faulty fusion of the joint can be used. But such joints suffer from stress concentration at the faulty fusion tip. When high-strength steels are used, this may lead to brittle or quasi-brittle failure, even under low loads. To raise the failure resistance power of fillet welded high-strength steels with the constructive faulty fusion, it is suggested to use a composite weld, where the root pass is made with a ductile (soft) welding rod and the rest of the passes with a high-strength (hard) one. Results of the study of stress-strain state and fracture resistance of mechanically heterogeneous fillet joints are presented, and the effects of fillet's bevelling geometry and ratio of mechanical properties of the hard and the soft weld rod metal are analyzed. The stress-strain state was studied using finite element method (FEM). FEM calculations and experiments with real weld joints demonstrate that the joint strength may be raised and expensive austenitic weld rods may be saved at the same time if composite joints are used in making fillet weld joints of high-strength steels with constructive faulty fusion.