Ученые обнаружили, что нанесение слоя мягкого металла перед сваркой твердых металлов может служить достаточным буфером для устранения усталостных свойств свариваемого металла.
В исследовании изучалось влияние перегрузок при растяжении (OL) на высокопрочные низколегированные стали, которые широко используются в горнодобывающей промышленности для изготовления такого оборудования, как резервуары для хранения и ковши экскаваторов.
Ученые использовали дуговую сварку с флюсовой проволокой и мягкие металлы различной ширины в качестве буферного слоя, чтобы определить усталостную долговечность сплава и определить, компенсирует ли введение буферного слоя ослабление свариваемого материала.
Они обнаружили, что в условиях испытаний OL усталостная долговечность сплава, восстановленного сваркой, с буферным слоем толщиной 10 мм была примерно в шесть раз выше, чем у стали, восстановленной сваркой, без буферного слоя.
Сяочжи Ху (Xiaozhi Hu) из Школы механико-химического машиностроения Университета Вашингтона говорит, что часто повреждения, вызванные износом, носят локальный характер, поэтому ремонт с помощью сварки или заполнение поврежденного участка является более экономичным.
«Это может создать огромные остаточные напряжения вдоль поверхности сварки и дефекты сварки, когда твердые наплавленные металлы используются непосредственно на твердосплавной основе», — говорит профессор Уинтроп Ху.
«Когда вы выполняете сварку, у вас есть зона термического влияния, и когда эта зона остывает, возникает остаточное напряжение из-за сварки».
Он говорит, что сварка может снизить ударную вязкость материала на 50 процентов, если она не выполняется правильно, что делает металл очень хрупким, и что все эти факторы в совокупности могут превратить место сварки в проблемную зону.
«Поэтому мы попробовали сварку со слоем мягкого металла, потому что, во-первых, это быстрее, вы не создаете большую зону термического влияния, затем вы наносите твердые металлы, чтобы переход был лучше, и на металл оказывалось меньше напряжения, — говорит профессор Ху.
«Кроме того, содержание углерода нейтрализуется, поэтому у вас не так много области с высокой концентрацией углерода, что сделает материал более хрупким».
Он говорит, что буферный слой обеспечивает дополнительную структурную конструкцию между транс-металлом и металлом сварного шва, с которыми трудно работать.
«Это похоже на то, как если вы красите свой дом, у вас будет своя краска, но иногда вы наносите грунтовку, и грунтовка действует как переход, а буферный слой металла играет ту же роль, что и грунтовка», — говорит он.
Буферный слой можно использовать в различных ситуациях, включая соединение двух металлических конструкций или ремонтные работы на морской и наземной инфраструктуре.
