Preview

Известия вузов. Цветная металлургия

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Исследование влияния различных источников энергии на структуру и механические свойства сварного соединения из никелевого сплава ЭП693

https://doi.org/10.17073/0021-3438-2021-6-22-30

Полный текст:

Аннотация

Приведены результаты исследования влияния видов сварки (лазерной, электронно-лучевой и аргонодуговой) на свойства неразъемного соединения из сплава марки ЭП693 системы Ni–Cr–W–Co–Mo, используемого в производстве узлов и деталей газотурбинных двигателей. Для получения сварного шва при лазерной и аргонодуговой сварке использована присадочная проволока ЭП367 системы Ni–Mo–Cr–Mn. Для исследуемых видов сварки выполнен сравнительный анализ площадей нагрева, а также плотностей мощности. Установлено, что аргонодуговая сварка характеризуется большими значениями площади нагрева и плотности мощности по сравнению с лазерной и электронно-лучевой. Выявлено, что вид сварки оказывает влияние на особенности формирования сварных швов. Так, при электронно-лучевой сварке шов формируется с переходом на «кинжальное» проплавление в корне шва, а при лазерной – в виде песочных часов. Анализ микроструктуры околошовной зоны показал, что наименьший размер зерен наблюдается при лазерной сварке. Выполнен анализ распределения элементов в
сварном соединении. Установлено, что при сварке с применением присадочной проволоки повышается содержание Mo и снижается – W, Co, Al и Ti в сварном шве и околошовной зоне относительно основного материала. Это обуславливает особенности разрушения образцов, полученных рассматриваемыми видами сварки. Разрушение образцов, полученных при аргонодуговой и лазерной сварке, происходило по околошовной зоне со стороны усиления шва, а при использовании электронно-лучевой технологии они разрушались по сварному шву. Механические испытания образцов при комнатной и повышенной температурах показали, что наибольшей прочностью обладают образцы, полученные с использованием лазерной и электронно-лучевой технологий сварки.

Об авторах

Д. А. Баранов
Самарский государственный технический университет (СамГТУ)
Россия

аспирант кафедры

443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244



С. С. Жаткин
Самарский государственный технический университет (СамГТУ)
Россия

канд. техн. наук, доцент кафедры  



К. В. Никитин
Самарский государственный технический университет (СамГТУ)
Россия

 докт. техн. наук, проф., декан факультета машиностроения, металлургии и транспорта 



А. А. Паркин
Самарский государственный технический университет (СамГТУ)
Россия

 канд. техн. наук, доцент кафедры 



Е. Ю. Щедрин
Самарский государственный технический университет (СамГТУ); ПАО «ОДК-Кузнецов»
Россия

 гл. сварщик, ст. преподаватель кафедры 

443009, г. Самара, Заводское шоссе, 29



В. Б. Деев
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»; Wenzhou Jinghe Intelligent Manufacturing Science& Technology Co.
Китай

 докт. техн. наук, проф., гл. науч. сотрудник лаборатории «Ультрамелкозернистые металлические материалы»,
профессор кафедры «Обработка металлов давлением», гл. эксперт 

119991, г. Москва, Ленинский пр-т, 4;

Ouhai Economic Development Zone, 38 Dongfang South Road. Wenzhou, 325006, Zhejiang



Список литературы

1. Leyens C. Advanced materials and coatings for future gas turbine applications. In: Proceedings of the 24th International congress of the aeronautical sciences (Yokohama, Japan, 29 August—3 September 2004). P. 1—10.

2. Иноземцев А.А., Нихамкин М.А., Сандрацский В.Л. Автоматика и регулирование авиационных двигателей и энергетических установок. Системы: Учеб. для студ. М.: Машиностроение, 2007.

3. Ломберг Б.С., Овсепян С.В., Бакрадзе М.М. Высокожаропрочные деформируемые никелевые сплавы для перспективных газотурбинных двигателей и газотурбинных установок. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2011. No. S2. С. 98—103.

4. Henderson M.B., Arrell D., Heobel M., Larsson R., Marchant G. Nickel-based superalloy welding practices for industrial gas turbine applications. Sci. Technol. Weld JOI. 2004. Vol. 9. Iss. 1. P. 13—21.

5. Osintsev K.A., Konovalov S.V., Glezer A.M., Gromov V.E., Ivanov Y.F., Panchenko I.A., Sundeev R.V. Research on the structure of Al2.1Co0.3Cr0.5FeNi2.1 high-entropy alloy at submicro- and nano-scale levels. Mater. Lett. 2021. Vol. 294. Art. 129717.

6. Shen Q., Kong X., Chen X. Fabrication of bulk Al—Co—Cr—Fe—Ni high-entropy alloy using combined cable wire arc additive manufacturing (CCW-AAM): Microstructure and mechanical properties. J. Mater. Sci. Technol. 2021. Vol. 74, P. 136—142.

7. Ломберг Б.С., Моисеев С.А. Жаропрочные деформируемые сплавы для современных и перспективных ГТД. В кн. Все материалы: Энциклопед. справочник. 2007. No. 6. С. 2—5.

8. Сорокин Л.И. Свариваемость жаропрочных сплавов, применяемых в авиационных газотурбинных двигателях. Сварочное пр-во. 1971. No. 4. С. 4—5.

9. Курочко Р.С. Сварка и пайка жаропрочных материалов горячего тракта ГТД. Авиационная пром-сть. 1982. No. 8. С. 4—8.

10. Caron J.L., Sowards J.W. Weldability of nickel-base alloys. Compr. Mater. Process. 2014. Vol. 6. P. 151—179.

11. Qian M., Lippold J.C. Liquation phenomena in the simulated heat-affected zone of alloy 718 after multiple post weld heat treatment cycles. Welding J. 2003. Vol. 82. No. 6. P. 145—150.

12. Sashank S. Sravan, Rajakumar S., Karthikeyan R., Nagaraju D.S. Weldability, mechanical properties and microstructure of nickel based super alloys: A review. In: Proceedings of the 2nd International Conference on Design and Manufacturing Aspects for Sustainable Energy (ICMED 2020) (Hyderabad, India, July 10—12, 2020), 2020. Vol. 184. P. 1—3.

13. Ferro P., Bonollo F., Tiziani A. Laser welding of copper—nickel alloys: A numerical and experimental analysis. Sci. Technol. Weld. Joining. 2005. Vol. 10. No. 3. P. 299—310.

14. Çam G., Koçak M. Progress in joining of advanced materials. Pt. 1: Solid state joining, fusion joining, and joining of intermetallics. Sci. Technol. Weld. Joining. 1998. Vol. 3. No. 3. P. 105—126.

15. Çam G., Koçak M. Progress in joining of advanced materials. Inter. Mater. Rev. 1998. No. 43. P. 1—44.

16. Çam G., Fischer A., Ratjen R., dos Santos J. F., Koçak M. Properties of laser beam welded superalloys Inconel 625 and 718. In: Proceedings of the 7th European Conference on Laser Treatment of Materials, ECLAT’98 (Hannover, 21—23.09.1998). P. 333—338.

17. Corba C., Ferencz P., Mihăilă I. Laser welding. Nonconvent. Technol. Rev. 2018. No.4. P. 34—37.

18. Bratukhin A.G., Maslenkov S.B., Logunov A.V., Prokopinskaya S.G., Solov’ev Yu.V. Heat treatment using high-concentrated energy suppliers. Metal Sci. Heat Treatment. 1995. Vol. 37. No. 11-12. Р. 479—484.

19. Naffakh-Moosavy H., Aboutalebi M.R., Seyedein S.H., Goodarzi M., Khodabakhshi M., Mapelli, Barella S. Modern fiber laser beam welding of the newly-designed precipitation-strengthened nickel-base superalloys. Optics Laser Technol. 2014. Vol. 57. P. 12—20.

20. Hong J.K., Park J.H., Park N.K., Eom I.S., Kim M.B., Kang C.Y. Microstructures and mechanical properties of Inconel 718 welds by CO2 laser welding. J. Mater. Process. Technol. 2008. Vol. 201. No. 1. P. 515—520.

21. Chamanfar A., Mohammad J., Gholipour J., Wanjara P., Yue S. Suppressed liquation and microcracking in linear friction welded WASPALOY. Mater. Design. 2012. Vol. 36. P. 113—122.

22. Anbarasan N., Bikash Kumar Gupta, Prakash S., Muthukumar P., Oyyaravelu R., John Felix Kumar R., Jerome S. Effect of heat treatment on the microstructure and mechanical properties of inconel 718. Mater. Today: Proceedings. 2018. No. 5. P. 7716—7724.

23. Yoshinori Ono, Tetsumi Yuri, Nobuo Nagashima, Hideshi Sumiyoshi, Toshio Ogata, Naoki Nagao. High-cycle fatigue properties of Alloy718 base metal and electron beam welded joint. Phys. Procedia. 2015.Vol.67. P. 1028—1035.

24. Rautio T., Mäkikangas J., Kumpula J., Järvenpää A., Hamada A. Laser welding of laser powder bed fusion manufactured Inconel 718: Microstructure and mechanical properties. Key Eng. Mater. 2021. Vol. 883. Р. 234—241. DOI: 10.1016/j.jmrt.2021.02.020.

25. Баранов Д.А., Жаткин С.С., Никитин В.И., Деев В.Б., Никитин К.В., Баринов А.Ю., Юдин Д.М. Обеспечение прочности сварных соединений при лазерной сварке жаропрочного дисперсионно-твердеющего никелевого сплава ЭП693. Известия вузов. Цветная металлургия. 2021. No. 3. С. 57—65.

26. ПИ 1.4.75-2000 Производственная инструкция. Дуговая сварка в среде защитных газов конструкционных, нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов. М.: ОАО «НИАТ». 2000. С. 65—70.

27. ГОСТ 6996-66. Сварные соединения. Методы определения механических свойств. М.: Стандартинформ, 2006.

28. Сорокин Л.И. Свариваемость жаропрочных сплавов, применяемых в авиационных газотурбинных двигателях. Сварочное пр-во. 1971. No. 4. С. 4—5.


Рецензия

Для цитирования:


Баранов Д.А., Жаткин С.С., Никитин К.В., Паркин А.А., Щедрин Е.Ю., Деев В.Б. Исследование влияния различных источников энергии на структуру и механические свойства сварного соединения из никелевого сплава ЭП693. Известия вузов. Цветная металлургия. 2021;27(6):22-30. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2021-6-22-30

For citation:


Baranov D.А., Zhatkin S.S., Nikitin K.V., Parkin A.A., Shchedrin E.Yu., Deev V.B. Study into the effect of different energy sources on the structure and mechanical properties of EP693 nickel alloy weld joint. Izvestiya Vuzov. Tsvetnaya Metallurgiya (Izvestiya. Non-Ferrous Metallurgy). 2021;27(6):22-30. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0021-3438-2021-6-22-30

Просмотров: 42


ISSN 0021-3438 (Print)
ISSN 2412-8783 (Online)