Study of energy dissipation and rigidity of welded joints obtained by pressure butt welding

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. When studying the energy dissipation associated with internal friction in a weld, it is extremely important to choose a measurement technique, since the reliability and integrity of the data obtained depends on it. At the same time, it is necessary to investigate the change in internal friction depending on the presence of defects in the weld. Of the variety of methods for non-destructive testing of joints obtained by pressure welding, only ultrasonic is currently used. However, lightly oxidized lacks of welding penetration are not detected, which can be detected only in the presence of other defects accompanying it. Compounds of dissimilar materials are not controlled by ultrasound at all. Therefore, the development of non-destructive testing methods for such compounds is very relevant. The purpose of the work: to find a procedure for testing the quality of a welded joint in metals and alloys that will be a quick and simple alternative to the known methods of non-destructive testing, by measuring the energy dissipation in the weld of the sample by the static hysteresis loop method. The method of investigation is non-destructive quality control of the welded joint in metals and alloys by measuring the energy dissipation in the weld of the sample by the static hysteresis loop method. Results and discussion. It is established that with an increase in the lacks of welding penetration, the energy dissipation increases at the same values of the torque amplitude under static loading conditions. The rigidity of the qualitative welded joints remains constant, and the joints with lacks of welding penetration decrease with increasing torque amplitude. The relationship of strength with stiffness and damping ability obtained by the static hysteresis loop method is preserved for various structural states of the sample material.

About the authors

A. L. Maytakov

Email: may585417@mail.ru
D.Sc. (Engineering), Associate Professor, Kemerovo State University, 6 Krasnaya st., Kemerovo, 650000, Russian Federation, may585417@mail.ru

A. V. Grachev

Email: kafedra.mats@yandex.ru
Ph.D. (Engineering), Kemerovo State University, 6 Krasnaya st., Kemerovo, 650000, Russian Federation, kafedra.mats@yandex.ru

A. M. Popov

Email: popov4116@yandex.ru
D.Sc. (Engineering), Professor, Kemerovo State University, 6 Krasnaya st., Kemerovo, 650000, Russian Federation, popov4116@yandex.ru

S. R. Li

Email: li@kemsu.ru
Ph.D. (Engineering), Associate Professor, Kemerovo State University, 6 Krasnaya st., Kemerovo, 650000, Russian Federation, li@kemsu.ru

N. T. Vetrova

Email: veteroknadi@mail.ru
Ph.D. (Engineering), Associate Professor, Kemerovo State University, 6 Krasnaya st., Kemerovo, 650000, Russian Federation, veteroknadi@mail.ru

K. B. Plotnikov

Email: k.b.plotnikov@mail.ru
D.Sc. (Engineering), Associate Professor, Kemerovo State University, 6 Krasnaya st., Kemerovo, 650000, Russian Federation, k.b.plotnikov@mail.ru

References

  1. Leenen R. The modelling and identification of an hysteretic system. The wire-rope as a nonlinear shock vibration isolator / Department of Mechanical Engineering Eindhoven University of Technology. – Technische Universiteit Eindhoven, 2012. – 45 p.
  2. Головин И.С. Внутреннее трение и механическая спектроскопия металлических материалов. – М.: Изд. Дом МИСиС, 2012. – 247 с. – ISBN 978-5-87623-638-8.
  3. Danilin A.N., Shalashilin V.I. A method to identify hysteresis by an example of an antigalloping device // International Applied Mechanics. – 2010. – Vol. 46. – P. 588–595. – doi: 10.1007/s10778-010-0345-x.
  4. Esteban J., Rogers C.A. Energy dissipation through joints // Computers & Structures. – 2000. – Vol. 75 (4). – P. 347–359. – doi: 10.1016/S0045-7949(99)00096-6.
  5. Динамика температурного поля и оценка технологических параметров при сварке трением с перемешиванием биметаллических пластин / Р.А. Рзаев, А.У. Джалмухамбетов, В.В. Смирнов, Ш.М. Атуев // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2016. – Т. 18, № 1 (2). – С. 274–278.
  6. Quantitative evaluation of residual torque of a loose bolt based on wave energy dissipation and vibro-acoustic modulation / Z. Zhang, M. Liu, Z. Su, Y. Xiao // Journal of Sound and Vibration. – 2016. – P. 156–170. – doi: 10.1016/j.jsv.2016.07.001.
  7. Колубаев Е.А. Особенности формирования структуры сварного соединения, полученного сваркой трением с перемешиванием // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 6. – С. 887–894.
  8. Стаценко В.Н., Негода Е.Н., Сухорада А.Е. Исследование тепловложения и температурных полей при сварке трением с перемешиванием // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета. – 2017. – № 3 (32). – С. 150–155. – doi: 10.5281/zenodo.897023.
  9. Никулина А.А. Структура и свойства разнородных соединений, полученных методами сварки и наплавки углеродистых и легированных сталей: автореф. дис. … д-ра техн. наук: 05.16.09. – Новосибирск, 2020. – 37 с.
  10. Левихина А.В., Рубцов В.Е., Колубаев Е.А. Мониторинг образования несполошностей методом акустической эмиссии в процессе сварки трением с перемешиванием // Известия Алтайского государственного университета. – 2017. – № 4 (96). – С. 39–44. – doi: 10.14258/izvasu(2017)4-06.
  11. Околович Г.А. Металловедение инструментального производства. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2020. – 242 c. – ISBN 978-5-7568-1326-5.
  12. Анализ дефектов, возникающих при сварке трением с перемешиванием / Е.В. Кривонос, И.К. Черных, Е.Н. Матузко, Е.В. Васильев // Омский научный вестник. – 2017. – № 2 (152). – С. 24–27.
  13. Получение сварного соединения пластин из титановых сплавов методом сварки трением с перемешиванием / И.К. Черных, Е.В. Васильев, И.Л. Чекалин, Е.В. Кривонос, Д.С. Макашин // Динамика систем, механизмов и машин. – 2018. – Т. 6, № 1. – С. 198–207. – doi: 10.25206/2310-9793-2018-6-1-198-207.
  14. Способы повышения качества швов, полученных при помощи сварки трением с перемешиванием / И.Л. Чекалин, И.К. Черных, Е.В. Кривонос, Е.В. Васильев // Омский научный вестник. – 2017. – № 5 (155). – С. 43–46.
  15. Tarasov S., Rubtsov V., Kolubaev A. Subsurface shear instability and nanostructuring of metals in sliding // Wear. – 2010. – Vol. 268, N 1–2. – P. 59–66. – doi: 10.1016/j.wear.2009.06.027.
  16. Wolf A., Lafarge R., Brosius A. A non-destructive testing method for joints by the measurement of the energy dissipation // Production Engineering: Research and Development. – 2019. – Vol. 13. – P. 99–106. – doi: 10.1007/s11740-018-0860-x.
  17. Кульков В.Г., Сыщиков А.А. Внутреннее трение на границах зерен, содержащих протяженные поры // Письма в Журнал технической физики. – 2019. – Т. 45, № 3. – С. 23–25. – doi: 10.21883/PJTF.2019.03.47267.17580.
  18. Курицын Д.И. Сварка трением перемешиванием: исследование влияния технологических факторов процесса на качество соединений, разработка средств оснащения: монография. – Saarbrücken, Deutschland: LAP Lambert Academic Publishing, 2013. – 162 c. – ISBN 978-3-659-39314-3.
  19. Evaluation of fatigue strength based on dissipated energy for laser welds / Y. Ogawa, T. Horita, N. Iwatani, K. Kadoi, D. Shiozawa, T. Sakagami // Engineering Proceedings. – 2021. – Vol. 8. – P. 6–12. – doi: 10.3390/engproc2021008006.
  20. Energy dissipation mechanism of inerter systems / Z. Zhao, Q. Chen, R. Zhang, C. Pan, Y. Jiang // International Journal of Mechanical Sciences. – 2020. – Vol. 184. – P. 105845. – doi: 10.1016/j.ijmecsci.2020.105845.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).