ВЛИЯНИЕ ИСХОДНОЙ МИКРОСТРУКТУРЫ НА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ В ОБРАЗЦАХ ИЗ РАЗНОИМЕННЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ Ni ПРИ ИХ СВАРКЕ ДАВЛЕНИЕМ СО СДВИГОМ
Проведен конечно-элементный расчет напряженно-деформированного состояния в образцах, имитирующих детали газотурбинного двигателя типа «диска» и «вала» из гетерофазных деформируемых жаропрочных никелевых сплавов, подвергаемых комбинированной сварке давлением, в которой присутствует сдвиговая компонента деформации. Компьютерное моделирование проводили в двумерной постановке (осесимметричная задача) с помощью пакета прикладных программ DEFORM-2D. Для определения влияния микроструктуры материала на пластическую деформацию в зоне соединения образцов рассматривались три сочетания материалов. Для диска использовались сплавы: 1) ЭП741НП, крупнозернистая (КЗ) микроструктура (60 мкм); 2) ЭП741НП, ультрамелкозернистая (УМЗ) микроструктура (≤1 мкм); 3) ЭП975, мелкозернистая (МЗ) микроструктура (8 мкм). Для вала был выбран сплав ВКНА-25 в состоянии монокристалл во всех трех случаях. Начальная скорость деформации составляла 10-4 с-1, температура сварки - 1125 °С. Сварку проводили путем внедрения вала в диск на 2,5 мм. Результаты моделирования показали, что значения эффективных напряжений в процессе сварки вала и диска для всех трех сочетаний материалов не превышают предела текучести, при этом при сварке диска из ЭП741НП (УМЗ) материалы деталей испытывают меньшие напряжения и деформации, чем при идентичных условиях при сварке дисков из ЭП741НП (КЗ) и ЭП975 (МЗ). При сварке диска из ЭП741НП (УМЗ) в деталях достигается более равномерное распределение положительно влияющих на качество сварного соединения сжимающих нормальных напряжений, однако их максимальное значение меньше, чем при идентичных условиях сварки дисков из ЭП741НП (КЗ) и ЭП975 (МЗ). На основании полученных результатов можно сделать вывод, что для создания неразъёмного соединения диска и вала предпочтительно использовать сочетание сплавов ВКНА-25 (вал) и ЭП975 (МЗ) (диск), так как в этом случае обеспечивается эффективное суммарное воздействие нормальных сжимающих напряжений и сдвиговых деформаций.