Оценка эффективности режимов термообработки сварного соединения при помощи Sysweld

Abstract

Представлена методика определения поля остаточных напряжений после сварки и термообработки на примере сварного соединения пластин при помощи программного пакета Sysweld, реализующего метод конечных элементов. При расчётах были учтены как изменяющиеся в результате нагрева механические упругие и пластические характеристики стали, изменение структурного состава при сварке и термообработке, так и траектория и скорость движения теплового пятна. Рассмотрены три различных режима термической обработки после сварки: неполный отжиг, нормализация с остыванием на воздухе и полный отжиг с последующим медленным (вместе с печью) остыванием конструкции. Уровни остаточных эквивалентных напряжений, формирующиеся после сварки и каждого из рассмотренных режимов после термической обработки, оказались ожидаемо различными. Нормализация и неполный отжиг позволили значительно снизить уровень остаточных напряжений, однако наиболее эффективной термической обработкой с точки зрения снижения остаточных напряжений является полный отжиг и последующее медленное (вместе с печью) остывание конструкции. Анализ полученных данных свидетельствует о том, что для наиболее эффективного снижения остаточных напряжений, необходима структурная и фазовая перекристаллизации, происходящие при нагреве конструкции выше критической температуры Ас3. The article presents the procedure to determine the field of residual stress after welding and heat treatment in a typical weld joint with FEM Sysweld software. Changes of steel elasticity and plasticity as a result of heating, as well as changes in the structural composition of steel in the process of welding and heat treatment, and speed and trajectory of welding were considered. Three different heat treatment modes used after welding have been examined: underannealing, normalization followed by air cooling, full annealing followed by slow cooling of the construction. The levels of residual stresses formed after welding and after each mode of heat treatment proved to be different as expected. The normalization and underannealing modes allowed to reduce considerably the level of residual stresses, however, the most effective heat treatment in terms of residual stress reduction is full annealing followed by slow cooling of the construction. The data analysis testifies that for the most effective reduction of residual stresses, the structural and phase recrystallizations are required that take place when the construction is heated above critical temperature Ас3.