namiТруды НАМИTrudy NAMI0135-3152ФГУП «НАМИ»10.51187/0135-3152-2024-4-91-101nami-355Research ArticleТЕХНОЛОГИЯ АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИЯAUTOMOBILE TECHNOLOGYРасчётный анализ и результаты практических исследований свойств комбинированного сварного соединения картеров ведущих мостовComputational analysis and results of practical studies of the properties of the combined welded joint of the crankcase of the drive axle of the truckМусиенкоА. М.MusienkoA. M.

Мусиенко Александр Михайлович – канд. техн. наук, ведущий инженер отдела платформенных компонентов

г. Москва 125438

 

Musienko A.M. – PhD (Eng), leading engineer of the Platform Components Department

Moscow 125438

aleksandr.musienko@nami.ruШишановC. М.ShishanovS. M.

Шишанов Сергей Марксович – канд. техн. наук, начальник управления по взаимодействию с индустриальными и образовательными партнёрами

г. Москва 125438

Shishanov S.M. – PhD (Eng), head of the Department for Interaction with Industrial and Educational Partners

Moscow 125438

sergey.shishanov@nami.ruБашкинА. М.BashkinA. M.

Башкин Александр Михайлович – начальник отдела платформенных компонентов

 г. Москва 125438

Bashkin A.M. – head of the Platform Components Department

Moscow 125438

alexander.bashkin@nami.ruГНЦ РФ ФГУП «НАМИ»РоссияFederal State Unitary Enterprise “Central Scientific Research Automobile and Automotive Engines Institute” (FSUE “NAMI”)Russian Federation2024010120250491101Copyright © Мусиенко А.М., Шишанов C.М., Башкин А.М., 20252025Мусиенко А.М., Шишанов C.М., Башкин А.М.Musienko A.M., Shishanov S.M., Bashkin A.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://nami.elpub.ru/jour/article/view/355

Введение (постановка задачи и актуальность). Развитие современного машиностроения приводит к необходимости применения комбинированных сварных соединений из разнородных сталей. Примером такой конструкции является картер ведущего моста автомобиля. Основная трудность при изготовлении картеров – получение качественного сварного соединения перлитных разнородных сталей, так как велика вероятность возникновения горячих и холодных трещин. Для получения сварного соединения рассмотрен способ дуговой сварки плавящимся электродом в среде защитного газа, при котором основным недостатком технологического процесса является проведение предварительного подогрева и термической обработки после сварки. Обосновано предположение, что необходимое качество сварного соединения может быть получено без предварительного подогрева и последующей термической обработки. В статье приводятся результаты расчётного анализа и практических исследований свойств сварного соединения.

Цель исследования – совершенствование технологии дуговой сварки плавлением в среде защитного газа перлитных разнородных сталей.

Методология и методы

Методология и методы. Проведены анализ научно-технической литературы и прогнозирование свойств сварного соединения расчётным методом. Для определения структуры и твёрдости сварного соединения выполнены практические исследования.

Результаты и научная новизна. Легирование сварного шва хромом и молибденом в сочетании с предложенными технологическими рекомендациями способствует связыванию углерода в карбиды, уменьшая его содержание в феррите и тем самым снижая вероятность образования закалочных структур. Это позволяет отказаться от выполнения предварительного подогрева и последующей термической обработки сварного соединения.

Практическая значимость

Практическая значимость. Разработаны и подтверждены результатами исследований технологические рекомендации для получения качественного сварного соединения перлитных разнородных сталей без предварительного подогрева и последующей термической обработки

Introduction (problem statement and relevance). The development of modern automotive leads to the need for widespread use of combined welded joints made of dissimilar steels. An example of such a design is the crankcase of the drive axle of the truck. The main difficulty in the production of crank cases is to obtain a high-quality welded joint of pearlitic dissimilar steels, the probability of hot and cold cracks. For obtain a welded joint used a method of arc welding with a melting electrode in a protective gas. The main disadvantage of this method is the preheating and post-thermal treatment. Is a substantiated that the required quality of the welded joint can be obtained without preheating and post-thermal treatment. In the article presents the results of the computational analysis and practical studies of the properties of the welded joint.

The purpose of the study is to improvement of the technology of arc welding by melting in a protective gas environment of pearlitic dissimilar steels.

Methodology and research methods. Analytical research method: analysis of the scientific literature, technical documentation, calculation method for predicting the properties of a welded joint. Practical studies of the structure and hardness of the welded joint.

Scientific novelty and results. Alloying the weld seam with chromium and molybdenum in combination with the proposed technological recommendations contributes to the binding of carbon into carbides. Reducing the carbon content of ferrite reduces the likelihood of structures of high hardness. This allow to the refuse the preheating and post-thermal treatment of the welded joint.

Practical significance. Have been developed and confirmed by the results of research the technological recommendations for obtaining a high-quality welded joint of pearlitic dissimilar steels without preheating and post-thermal treatment.

дуговая сваркакартер ведущего моста автомобиляструктура металла шва и зоны термического влияниясварное соединениетвёрдость зон сварного соединенияarc weldingthe crankcase of the drive axle of the truckthe structure of the weld metal and the heat affected zonesthe welded jointthe hardness of the welded joint zonesReferencesЗемин В.Н. Сварные соединения разнородных сталей. – М.–Л.: Машиностроение, 1966. – 232 с.Zemin V.N. [Welded joints of dissimilar steels]. Moscow–Leningrad, Mashinostroenie Publ., 1966. 232 p. (In Russian)Крайчик М.М., Котельников В.Л. Работоспособность сварных конструкций подвижного состава // Сварочное производство. – 1991. – № 12. – С. 7–9.Kraychik M.M., Kotel’nikov V.L. [Performance of welded structures of rolling stock]. Svarochnoe proizvodstvo, 1991, no. 12, pp. 7–9. (In Russian)Окерблом Н.О., Демянцевич В.П., Байкова И.П. Проектирование технологии изготовления сварных конструкций. – Л.: Судпромгиз, 1963. – 602 с.Okerblom N.O., Demyantsevich V.P., Baykova I.P. [Design of manufacturing technology for welded structures]. Leningrad, Sudpromgiz Publ., 1963. 602 p. (In Russian)Павленко П.Д. Расчётно-экономические исследования прочности картеров ведущих мостов грузовых автомобилей // Грузовик. – 2003. – № 6. – С. 24–26.Pavlenko P.D. [Calculation and economic studies of the strength of the housings of the driving axles of trucks]. Gruzovik, 2003, no. 6, pp. 24–26. (In Russian)Шкель А.С., Загарин Д.А., Козловская М.А., Дзоценидзе Т.Д. Высокопрочные стали производства ООО «Уральская сталь» для несущих систем транспортно-технологических машин // Автомобильная промышленность. – 2016. – № 6. – С. 32–35.Shkel’ A.S., Zagarin D.A., Kozlovskaya M.A., Dzotsenidze T.D. [High-strength steels produced by Ural Steel LLC for load-bearing systems of transport and technological machines]. Avtomobil’naya promyshlennost’, 2016, no. 6, pp. 32–35. (In Russian)Карпухин К.Е., Ломакин В.В., Кондрашов В.Н. Тенденции развития автомобилестроения. Учебное пособие. – М.: МГТУ «МАМИ», 2008. – 70 с.Karpukhin K.E., Lomakin V.V., Kondrashov V.N. [Trends in the development of the automobile industry. Study guide]. Moscow, MGTU “MAMI” Publ., 2008. 70 p. (In Russian)Краткий автомобильный справочник в 5 т. / НИИАТ; [Б.В. Кисуленко, И.А. Венгеров, Ю.В. Дементьев и др.]. (2-е изд.). – М., 2008.Kisulenko B.V., Vengerov I.A., Dement’ev Yu.V. et al. [Brief automobile reference book in 5 volumes. NIIAT]. Moscow, 2008. (In Russian)Мусиенко А.М. Повышение выносливости ведущих мостов автомобилей из перлитных разнородных сталей путём совершенствования технологии дуговой сварки плавящимся электродом в среде защитного газа: дис. … канд. техн. наук. – М., 2006. – С. 105.Musienko A.M. [Increasing the durability of driving axles of automobiles made of pearlitic dissimilar steels by improving the technology of arc welding with a consumable electrode in a protective gas environment. Cand. eng. sci. diss.]. Moscow, 2006, p. 105. (In Russian)Мусиенко А.М. Технология сварки комбинированного сварного соединения из перлитных сталей 17ГС и 45 // Сварочное производство. – 2006. – № 7. – С. 26–28.Musienko A.M. [Welding technology of combined welded joints made of pearlitic steels 17GS and 45]. Svarochnoe proizvodstvo, 2006, no. 7, pp. 26–28. (In Russian)Готальский Ю.Н. Особенности сварки разнородных сталей // Автоматическая сварка. – 1961. – № 8. – С. 49–57.Gotal’skiy Yu.N. [Features of welding dissimilar steels]. Avtomaticheskaya svarka, 1961, no. 8, pp. 49–57. (In Russian)Готальский Ю.Н. Сварка разнородных сталей. – К.: Технiка, 1987. – 184 с.Gotal’skiy Yu.N. [Welding of dissimilar steels]. Kiev, Tekhnika Publ., 1987. 184 p. (In Russian)Закс И.А. Сварка разнородных сталей. – Л.: Машиностроение, 1973. – 208 с.Zaks I.A. [Welding of dissimilar steels]. Leningrad, Mashinostroenie Publ., 1973. 208 p. (In Russian)Королёв Н.М. К вопросу о сварке разнородных сталей // Сварочное производство. – 1963. – № 11. – С. 20–26.Korolev N.M. [On the issue of welding dissimilar steels]. Svarochnoe proizvodstvo, 1963, no. 11, pp. 20–26. (In Russian)Окерблом Н.О. Комбинированные сварные конструкции. – Л.: Судпромгиз, 1962. – 100 с.Okerblom N.O. [Combined welded structures]. Leningrad, Sudpromgiz Publ., 1962. 100 p. (In Russian)Aglan H.A., Ahmed S., Prayakarao K.R., Fateh M.Effect of preheating temperature on the mechanical and fracture properties of welded pearlitic rail steels // Engineering. – 2013. – V. 5. – No. 11. – P. 837–843. DOI: 10.4236/eng.2013.511101.Aglan H.A., Ahmed S., Prayakarao K.R., Fateh M. Effect of preheating temperature on the mechanical and fracture properties of welded pearlitic rail steels. Engineering, 2013, vol. 5, no. 11, pp. 837–843. DOI: 10.4236/eng.2013.511101.Bodude M., Momohjimoh I. Studies on effects of welding parameters on the mechanical properties of welded low-carbon steel // Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering. – 2015. – V. 3. – No. 3. – P. 142–153. DOI: 10.4236/jmmce.2015.33017.Bodude M., Momohjimoh I. Studies on effects of welding parameters on the mechanical properties of wel ded low-carbon steel. Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering, 2015, vol. 3, no. 3, pp. 142–153. DOI: 10.4236/jmmce.2015.33017.Bose-Filho W.W., Carvalho A.L.M., Strangwood M. Effects of alloying elements on the microstructure and inclusion formation in HSLA multipass welds // Materials Characterization. –2007. – V. 58. – No. 1. – P. 29–39.Bose-Filho W.W., Carvalho A.L.M., Strang wood M. Effects of alloying elements on the microstructure and inclusion formation in HSLA multipass welds. Materials Characterization, 2007, vol. 58, no. 1, pp. 29–39.Акулов А.И., Бельчук Г.А., Демянцевич В.П. Технология и оборудование сварки плавлением. Учебник для студентов вузов. – М.: Машиностроение, 1977. – 432 с.Akulov A.I., Bel’chuk G.A., Demyantsevich V.P. [Fusion welding technology and equipment. Textbook for university students]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1977. 432 p. (In Russian)Сефериан Д. Металлургия сварки. – М.: Машгиз, 1963. – 347 с.Seferian D. [Welding metallurgy]. Moscow, Mashgiz Publ., 1963. 347 p. (In Russian)

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