zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2020-86-2-54-60zldm-1160Research ArticleИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ: ПРОЧНОСТЬ, РЕСУРС, БЕЗОПАСНОСТЬTESTING OF STRUCTURE AND PARAMETERS. MECHANICAL TESTING METHODSПрименение метода лазерной интерферометрии для выбора режимов вибрационной обработки по критерию уровня остаточных напряженийApplication of laser interferometry to the choice of processing modes by the criterion of the residual stress levelПономаревК. Е.PonomaryevK. E.

Константин Ефимович Пономарев

141402, г. Химки, ул. Ленинградская, 24

Konstantin E. Ponomaryev

24, ul. Leningradskaya, Khimki, 141402

СтрельниковИ. В.StrelnikovI. V.

Илья Владимирович Стрельников

141402, г. Химки, ул. Ленинградская, 24

Ilya V. Strelnikov

24, ul. Leningradskaya, Khimki, 141402

i.v.str@yandex.ruАнтоновА. А.AntonovA. A.

Алексей Алексеевич Антонов

119991, Москва, Ленинский пр-т, 65-1

Aleksey A. Antonov

65-1, pr. Leninskiy, Moscow, 119991

БондаренкоА. А.BondarenkoA. A.

Андрей Андреевич Бондаренко

119991, Москва, Ленинский пр-т, 65-1

Andrey A. Bondarenko

65-1, pr. Leninskiy, Moscow, 119991

АО Научно-производственное объединение им. С. А. ЛавочкинаРоссияAO «NPO Lavochkin»Russian FederationРГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. ГубкинаРоссияGubkin National State University of Oil and GasRussian Federation2020270220208625460Copyright © Пономарев К.Е., Стрельников И.В., Антонов А.А., Бондаренко А.А., 20202020Пономарев К.Е., Стрельников И.В., Антонов А.А., Бондаренко А.А.Ponomaryev K.E., Strelnikov I.V., Antonov A.A., Bondarenko A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/1160

При оптимизации режимов технологий, снижающих или перераспределяющих остаточные напряжения, необходимо применение современных и достоверных методов контроля. Метод лазерной интерферометрии приводит к незначительным повреждениям, которые допустимы или оперативно устраняются. Возможно применение метода в промышленных условиях, в цехах. В отличие от физических методов, имеющих ограничения для исследования ряда материалов с определенными структурой, магнитными свойствами, твердостью, метод лазерной интерферометрии обладает универсальностью. Он позволяет сохранять данные в цифровом формате на спекл-интерферограммах, что обеспечивает прослеживание этапов измерений, экспертное сравнение и достоверную отчетность. При помощи лазерной интерферометрии определяют абсолютные значения напряжения с погрешностью измерения не более 10 % от предела текучести. Все это обуславливает применение данного метода для контроля напряженного состояния при производстве ответственных сварных конструкций из алюминиевых сплавов, к которым предъявляются жесткие требования по размерной стабильности, точности и надежности. При изготовлении таких сварных конструкций возможно совмещение вибрационной обработки с процессом дуговой сварки. Данная технология, в отличие от термической обработки, имеет низкую энергоемкость, не увеличивает операционное время изготовления, экологически чиста, а также имеет достаточную эффективность. Кроме того, она позволяет значительно сократить экономические издержки на последующую механическую обработку. Метод лазерной интерферометрии дает возможность эффективно определить оптимальный технологический режим по параметру остаточных послесварочных напряжений, а также установить величину снижения данных напряжений в сравнении со случаем без проведения сопутствующей вибрационной обработки.

Optimization of the modes of technological processing aimed at reduction or redistribution of residual stresses requires the use of modern and reliable methods of control. The method of laser interferometry leads to minor damages which are considered acceptable or can be easily removed. It is possible to use the method in industrial conditions of the workshops. Unlike physical methods, which have restrictions imposed on the classes and characteristics of materials in terms of structure, magnetic properties, and hardness, the method of laser interferometry exhibits a universal character. The method allows data saving in a digital format on speckle interferograms, thus providing a possibility of the traceability of measurement stages, expert comparison and reliable reporting. Laser interferometry provides determination of the absolute values of stresses with the error of the yield point measurement below 10%. The method can be successfully used to control the stress state in the production of critical welded structures from aluminum alloys, which are subject to stringent requirements for dimensional stability, accuracy and reliability. The technology of manufacturing the above welded structures usually includes vibration treatment, combined with the arc welding process. This technology, unlike heat treatment, is rather efficient, environmentally friendly, and low energy consumption process. Optimization of the technology plays a key role in the industrial implementation and can significantly reduce the economic costs of subsequent machining. The method of laser interferometry provides effective determination of the optimal technological mode by the parameter of residual post-welding stresses, as well as determination of the degree of the reduction of those stresses compared to the case without concomitant vibration treatment.

процесс сварки с вибрацией (СВО)вибрационная обработкадуговая сваркаамплитудачастотаоптимальные режимылазерная интерферометрияvibration accompanied welding process (AWP)vibration treatmentarc weldingamplitudefrequencyoptimal modeslaser interferometryReferencesShaikh S. N. Vibratory Residual Stress Relieving — A Review / Journal of Mechanical & Civil Engineering. 2016. N 3. P. 01 – 04.Shaikh S. N. Vibratory Residual Stress Relieving — A Review / Journal of Mechanical & Civil Engineering. 2016. N 3. P. 01 – 04.Пономарев К. Е., Стрельников И. В. К вопросу применения вибрационной обработки сварных конструкций космических аппаратов для повышения точности и размерной стабильности. Обзор / Вестник НПО им. С. А. Лавочкина. 2017. № 4(38). С. 89 – 95.Ponomaryov K. E., Strelnikov I. V. On the application of vibration treatment of welded structures of spacecraft to improve accuracy and dimensional stability. Rewue / Vestnik NPO Lavochkina. 2017. N 4 (38). P. 89 – 95 [in Russian].Sedec P. Vibration treatment-effective method of improving the dimensional stability of welded structures: investigation and practice / Welding and Surfacing. 1997. Vol. 8. P. 221 – 228.Sedec P. Vibration treatment-effective method of improving the dimensional stability of welded structures: investigation and practice / Welding and Surfacing. 1997. Vol. 8. P. 221 – 228.Jose M. J., Kumar S. S., Sharma A. Vibration assisted welding processes and their influence on quality of welds / Science and Technology of Welding & Joining. 2015. August. P. 45 – 49.Jose M. J., Kumar S. S., Sharma A. Vibration assisted welding processes and their influence on quality of welds / Science and Technology of Welding & Joining. 2015. August. P. 45 – 49.Govindarao P. et al. Affect of Vibratory Welding Process to Improve the Mechanical Properties of Butt Welded Joints / International Journal of Modern Engineering Research. 2012. Vol. 2. Issue 4. P. 2766 – 2770.Govindarao P. et al. Affect of Vibratory Welding Process to Improve the Mechanical Properties of Butt Welded Joints / International Journal of Modern Engineering Research. 2012. Vol. 2. Issue 4. P. 2766 – 2770.Ризванов Р. Г., Файрушин А. М., Каретников Д. В. Влияние параметров вибрационной обработки в процессе сварки на свойства сварных соединений / Литье и металлургия. 2012. № 3. С. 337 – 342.Rizvanov R. G., Fairushin A. M., Karetnikov D. V. Influence of parameters of vibration treatment during welding on properties of welded joints / Lit’e Metallurg. 2012. N 3. P. 337 – 342 [in Russian].Жданов И. М., Дыхно С. Л. и др. Релаксация напряжений в тонколистовых сварных соединениях сплава АМг6 / Автоматическая сварка. 1986. № 4. С. 35 – 38.Gdanov I. M., Dikhno S. L., et al. Stress relaxation in thin-sheet welded joints of alloy AMg6 / Avtomat. Svarka. 1986. N 4. P. 35 – 38 [in Russian].Колесников Я. А., Ризванов Р. Г., Файрушин А. М. Влияние направления приложения вибрационного воздействия в процессе сварки на поле остаточных напряжений в стыковом сварном соединении / Нефтегазовое дело. 2006. № 2. С. 72 – 74.Kolesnikov Ya. A., Rizvanov R. G., Fairushin A. M. Influence of the direction of application of vibration influence in the welding process on the field of residual stresses in the butt weld / Neftegazovoe delo. 2006. P. 72 – 74 [in Russian].Ризванов Р. Г., Файрушин А. М., Каретников Д. В. Исследование влияния вибрационной обработки на механические свойства и трещиностойкость сварных соединений труб из жаропрочной стали 15Х5М / Нефтегазовое дело. 2013. № 1. С. 369 – 382.Rizvanov R. G., Fairushin A. M., Karetnikov D. V. Research of influence of vibration treatment on mechanical properties and crack resistance of welded joints of pipes from heat resistant steel 15Kh5M / Neftegazovoe delo. 2013. N 1. P. 369 – 382 [in Russian].Сагалевич В. М. Устранение сварочных деформаций в машиностроительных конструкциях. — М.: НИИИнформтяжмаш, 1969. — 79 с.Sagalevich V. M. Elimination of welding deformations in engineering structures. — Moscow: NIIInformtyagmash, 1969. — 79 p. [in Russian].Jaskirat Singh, Gaurav Kumar, Narayan Garg. Influence of vibrations in arc welding over mechanical properties and microstructure of butt-welded-joints / International Journal of Science & Technology. 2012. Vol. 2. Issue 1. February. P. 1 – 6.Jaskirat Singh, Gaurav Kumar, Narayan Garg. Influence of vibrations in arc welding over mechanical properties and microstructure of butt-welded-joints / International Journal of Science & Technology. 2012. Vol. 2. Issue 1. February. P. 1 – 6.Balasubramanian K., Raghavendran S., Balusamy V. Studies on the effect of mechanical vibration on the microstructure of the weld metal / International journal of technology and engineering systems. 2011. Vol. 2(3). P. 253 – 256.Balasubramanian K., Raghavendran S., Balusamy V. Studies on the effect of mechanical vibration on the microstructure of the weld metal / International journal of technology and engineering systems. 2011. Vol. 2(3). P. 253 – 256.Лащенко Г. И. Комбинированные технологии послесварочной обработки метоллоконструкций / Сварщик. 2007. № 1. С. 14 – 18.Lashchenko G. I. Combined technologies of post-welding treatment of metal structures / Svarshik. 2007. N 1. P. 14 – 18 [in Russian].Лащенко Г. И. Технологические возможности вибрационной обработки: обзор / Автоматическая сварка. 2016. № 7. С. 28 – 34.Lashchenko G. I. Technological possibilities of vibration treatment: review / Avtomat. Svarka. 2016. N 7. P. 28 – 34 [in Russian].Jurcius A., Valiulis A. V., Černašėjus O., et al. Influence of vibratory stress relief on residual stresses in weldments and mechanical properties of structural steel joint / Journal of Vibroengineering. 2010. Vol. 12. N 1. P. 133 – 141.Jurcius A., Valiulis A. V., Černašėjus O., et al. Influence of vibratory stress relief on residual stresses in weldments and mechanical properties of structural steel joint / Journal of Vibroengineering. 2010. Vol. 12. N 1. P. 133 – 141.Habel T. E. Successful stress relief of welds using sub-harmonic energy / Welding Journal. 2001. Vol. 80(1). P. 38 – 42.Habel T. E. Successful stress relief of welds using sub-harmonic energy / Welding Journal. 2001. Vol. 80(1). P. 38 – 42.Ebrahimi S. M., Farahani M., Akbari D. The influences of the cyclic force magnitude and frequency on the effectiveness of the vibratory stress relief process on a butt welded connection / Advanced Manufacturing Technology. 2019. Vol. 102(4). P. 1 – 12.Ebrahimi S. M., Farahani M., Akbari D. The influences of the cyclic force magnitude and frequency on the effectiveness of the vibratory stress relief process on a butt welded connection / Advanced Manufacturing Technology. 2019. Vol. 102(4). P. 1 – 12.Стрельников И. В. Влияние сопутствующей вибрационной обработки на остаточную деформацию и геометрию сварных соединений переменной жесткости / Сварка и Диагностика. 2018. № 3 С. 24 – 29.Strelnikov I. V. The influence of accompanying vibrating processing on residual strain and geometry of welded joints of variable rigidity / Svarka i diagnostika. 2018. N 3. P. 24 – 29 [in Russian].Cai G., Huang Yu., Huang Yi. Operating principle of vibratory stress relief device using coupled lateral-torsional resonance / Journal of Vibroengineering. 2017. Vol. 19. N 6. P. 143 – 147.Cai G., Huang Yu., Huang Yi. Operating principle of vibratory stress relief device using coupled lateral-torsional resonance / Journal of Vibroengineering. 2017. Vol. 19. N 6. P. 143 – 147.Пономарев К. Е., Стрельников И. В. К вопросу выбора экспериментального метода оценки остаточных напряжений в сварных конструкциях / Сварка и Диагностика. 2018. № 2. С. 29 – 34.Ponomaryov K. E., Strelnikov I. V. On the choice of an experimental method for estimating residual stresses in welded structures / Svarka i diagnostika. 2018. N 2. P. 29 – 34 [in Russian].Sarga P., Menda F. Comparison of ring-core method and hole-drilling method used for determining residual stresses / American journal of mechanical engineering. 2013. N 1. P. 335 – 338.Sarga P., Menda F. Comparison of ring-core method and hole-drilling method used for determining residual stresses / American journal of mechanical engineering. 2013. N 1. P. 335 – 338.Barsanti M., Beghini M., Santus C., Benincasa A., Bertelli L. Integral method coefficients and regularization procedure for the ring-core residual stress measurement technique / Advanced materials research. 2014. N 996. P. 331 – 336.Barsanti M., Beghini M., Santus C., Benincasa A., Bertelli L. Integral method coefficients and regularization procedure for the ring-core residual stress measurement technique / Advanced materials research. 2014. N 996. P. 331 – 336.Краус И., Трофимов В. В. Метод рентгеновской тензометрии в технической диагностике металлических изделий / Современное машиностроение, 2011. № 1. С. 273 – 279.Kraus I., Trofimov V. V. Method of x-ray tensometry in technical diagnostics of metal products / Sovr. Mashinostr. 2011. N 1. P. 273 – 279 [in Russian].Ganguly S., Fitzpatrick M. E., Edwards L. Use of neutron and synchrotron X-ray diffraction for evaluation of residual stresses in 2024-T351 aluminum alloy variable polarity plasmaarcweld / Metallurgical and materials transactions. 2006. N 37(2). P. 411 – 420.Ganguly S., Fitzpatrick M. E., Edwards L. Use of neutron and synchrotron X-ray diffraction for evaluation of residual stresses in 2024-T351 aluminum alloy variable polarity plasmaarcweld / Metallurgical and materials transactions. 2006. N 37(2). P. 411 – 420.Withers P. J., Bhadeshia H. K. Residual stress. Part 1. Measurement techniques (Overview) / Materials Science and Technology. 2001. N 17. P. 355 – 365.Withers P. J., Bhadeshia H. K. Residual stress. Part 1. Measurement techniques (Overview) / Materials Science and Technology. 2001. N 17. P. 355 – 365.Антонов А. А., Капустин О. Е. Оптико-электронный интерферометр для измерения остаточных напряжений / Технология машиностроения. 2008. № 3. С. 45 – 52.Antonov A. A., Kapustin O. E. Opto-electronic interferometer for residual stress measurement / Tekhnol. Mashinostr. 2008. N 3. P. 45 – 52 [in Russian].Антонов А. А. Исследование полей остаточных напряжений в сварных конструкциях / Сварочное производство. 2013. № 12. С. 13 – 17.Antonov A. A. Investigation of residual stress fields in welded structures / Svarochnoe proisvodstvo. 2013. N 12. P. 13 – 17 [in Russian].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.