Способ изготовления неразъемного соединения

Способ изготовления неразъемного соединения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

.1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НЕРАЗЪЕМНОГО СОЕДИНЕНИЯ ДВУХ ДЕТАЛЕЙ путем сварки и последующей термообработки , котором центральный участок шва выполняют из материала с коэффициентом линейного расширения на 30-60% больше коэффициентов линейного расширения материала деталей, О-тличающийся тем, что, с целью повышения качества соединения деталей из однослойных сталей перлитного, феррито-мартенситного и аустенитно-мартенситного класса, периферийные участки шва выполняют из материала, коэффициент линейного расширения которого равен коэффициенту линейного расширения свариваемых деталей, при этом толщину периферийных участков определяют по формуле о-и. о,г , 1/U-I . «п О. о.г тол1дина периферийного где участка .11 толщина сварного соединения; , - коэффициент линейного расширения центрально« го и периферийного участков; (Л у Ц . хП 02 0,2 пределы текучести центральногр и периферийного участков; k коэффициент пропорциональности , равный 0,080 ,16. 2. Способ ПОП.1, отлича ющ и и с я тем, что при сварке деталей , имеющих различные коэффициенты линейного расширения, периферийные участки шва выполняют из материала , коэффициент линейного расширения которого равен коэффициенту линейного расширения детали, имеющей меньший коэффициент линейного расширения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11)

3(51) В 23 К 9/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР к»

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СРИДЕТЕПЬСТВУ. т(Ы АйО "6(4

<и, од

h -kH — —

М(, бЧ ол (2.1) 3455752/25-27 (22) 22 ° 06.82 (46) 30.03.84. Бюл. М 12 (72) .А.È.Ðûìêåâè÷, П.М.Корсунов, В.Н.Суслов, Ю.A.Ñåðåáðÿêîâ, В.Д.Аверин и Н.П.Воличенко (71) Научно-производственное объе- динение технологии машиностроения ЦНИИТМАИ (53) 621.791.75(088.8) (56) 1. Петров Г.А. и др. Сварка жаропрочных нержавеющих сталей.

М., Машгиз, 1963, с.179-181.

2. Сварка в машиностроении, т.3.

Под ред. В.А.Винокурова. М., Naшиностроение, 1979, с.386 °

3. Заявка Японии 9 5294835, кл. В 23 К 3/00, 1976. (54).(57) . 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

HEPA3ЪЕМНОГО СОЕДИНЕНИЯ ДВУХ ДЕТАЛЕЙ путем сварки и последующей термообработки, и и котором центральный участок шва выполняют из материала с коэффициентом линейного расширения на 30-604 больше коэффициентов линейного расширения материа ла деталей, отличающийся тем, что, с целью повышения качества соединения деталей из однослойных сталей перлитного, феррито-мартенситного и аустенитно-мартенситного класса, периферийные участки шва выполняют из материала, коэффициент линейного расширения которого равен коэффициенту линейного расширения свариваемых деталей, при этом толщину периферийных участков определяют по формуле где ()д — толщина периферийного участка; — толщина сварного соединения; коэффициент линейного расширения центрального и периферийного

Ю участков;

6 C с(— пределы текучести пеит- (/)

I рального и периферийного С участков; коэффициент пропорциональности, равный 0,080,16.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что при сварке деталей, имеющих различные коэффициенты линейного расширения, периферийные участки шва выполняют из материала, коэффициент линейного расширения которого равен коэффициенту линейного расширения детали, имеющей меньший коэффициент линейного расширения.

1082579

55

Для достижения поставленной цели согласно способу изготовления нераэъемного соединения двух деталей путем снарки и последунхйей у

Изобретение относится к сварке, касается способов изготовления однородных или разнородных сварных соединений деталей иэ однослсйных сталей перлитного, феррито-мартенситного и аустенитно-мартенситного классов и которые могут быть использованы для изготовления изделий ответственного назначения, например рабочих колес гидротурбины.

Изнестен способ изготовления неразъемного соединения двух деталей путем сварки с получением металла шва, коэффициент линейного расширения которого равен коэффициенту линейного расширения одной из -снаринаемых деталей и последующей термообработки Llj .

Недостатксм этого способа является низкое качество разнородных соединений из-за возникающих рас- 20 тягинающих остаточных напряжений в сварном шне.

Известен способ изготовления неразъемного соединения двух. деталей путем сварки и сопутствующего 25 нагрева зоны, примыкающей к зоне сварного шва до температуры возникновения пластических деформаций (500 C), приводящего к перераспределению остаточных напряжений $2) . З0

Недостатком этого способа является низкая усталостная прочность изделия из-за возникновения растягивающих остаточных напряжений в soнах нагрева, расположенных вбли зи сварного шва.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ изготовления неразъемного соединения путем снарки, при -котором для уменьшения остаточных напряжений в сварном соединении шов выполняют из материала с коэффициентом линейного расширения больше коэффициента линейного расширения основного металла и термообрабаты- 45 вают соединение путем нагрева беэ выдержки при высокой температуре и охлаждения (31 .

Недостатком этого способа является низкое качество изделия 50 иэ-за возникновения при термообработке растягивающих напряжений в металле шва.

Цель изобретения — повышение качества соединения двух деталей ,иэ однородных или разнородных однослойных сталей перлитного, Феррито-мартенситного и аустенитномартенситного классов за счет создания сжимающих напряжений в пе60 риферийных участках шва. термообработки, при котором центральный участок шва выполняют из материала с коэффициентом линейного расширения на 30-60% больше коэффициентов линейного расширения материала деталей, периферийные участки шва выполняют иэ материала,коэффициент линейного расширения которого равен коэффициенту линейного расширения свариваемых деталей, при этом толщину периферийных участков определяют по формуле

0,7 у а,z где h„ — толщина периферийного участка;

Н - толщина сварного соединения;

el<.,Ì„ — коэффициенты линейного расширения центрального и периферийного участ и fl . Коь бд. фо;1- пределы текучести цент" рального и периферийного участков;

К вЂ” коэффициент пропорциональности, равный

0,08-0,16.

При сварке деталей, имеющих различные коэффициенты линейного расширения, периферийные участки шва выполняют из метариала, коэффициент линейного расширения которого равен коэффициенту линейного расширения детали, имеющей меньший коэффициент линейного расшире-. ния.

Выполнение внутреннего участка шва из материала, например, аустенитного класса, имеющего больший по сравнению со свариваемыми деталями коэффициент линейного расширения, позволяет достичь повышение технологической прочности при сварке и снижение температуры подогрева.

При последующей термообработке такого соединения (высокий отпуск) происходит перераспределение остаточных напряжений таким образом, что в центральном участке шва возникают напряжения растяжения, ныэванные большим коэффициентом линейного расширения металла центрального участxaj а под действием этих, напряжен :й в периферийном участке возникают остаточные напряжения сжатий, повышающие эксплуатационную стойкость соединения.

Превышение на 30-60% коэффициента линейного расширения материала центральной зоны по сравнению с коэффициентом линейного расширения свариваемых деталей обуслонлено тем, 1082579

10 !

20

25 что при меньших значениях в поверхностных слоях не будут возникать необходимые остаточные напряжения сжатия, а при больших значениях возникает опасность появления в центральных слоях напряжений, превышающих предел текучести металла.

Толщину периферийной эоны выбирают из соотношения, в соответствии с которым она прямо пропорциональна толщине сварного соединения (Н) и отношению значений пределов текучести материалов периферийного и центрального участков (6р" /6О ), .так как чем выше относительная прочность металла периферийного участка, тем больше должна быть ее толщина для обеспечения конструктивной прочности соединения. Кроме того, толщина периферийного участка обратно пропорциональна отношению значений коэффициентов линейного . расширения периферийного и центрального участков, так как с увеличением разницы коэффициентов линейного расширения (или отношения ес /a(< ) поверхностные напряжения сжатия могут быть получены при большей толщине периферийного участка.

Пределы изменения коэффициента пропорциональности (К). установлены иэ условия обеспечения положительного эффекта при изменении соотношения толщин периферийного и центрального участков. При этом значение К равное 0,08 следует брать при больших различиях коэфФициентов линейного расширения и пределов текучести материалов центральной и периферийной частей (соответственно +60 и +100%), а значение К< равное 0,16 при относительно малых различиях (30-40%) .

На фиг.1 показано неразъемное стыковое соединение двух деталей сталей 06Х12НЗД+06Х12НЗД; на фиг.2 — тавровое соединение двух деталей сталей 06Х12НЗД+10ГН2МФА.

В качестве конкретного выполнения предлагаемого соединения рассмотрены стцковые и тавровые соединения рабочих колес гидротурбин:. нераэъемное соединение двух деталей, материалом которых является нержавеющая сталь мартенситного класса марки 06Х12НЗД (фиг.1), а также нераэъемное соединение двух деталей, причем материалом одной детали является нержавеющая сталь мартенситного класса марки 06Х12НЗД, а другой — сталь перлитного класса марки 10ГН2МФА (фиг.2).

55.

После сборки рабочего колеса производят заполнение участков разделок. Центральный участок 1 разделки выполняют электродами аустенитного класса (марки ЦЛ25).

Формирование периферийных участков 2 выполняют электродами марки

ЦЛ51, обеспечивающими получение коэффициента линейного расширения наплавленного металла, равного коэф" ,Фициенту линейного расширения стали марки 06Х12НЗД.

При использовании укаэанных материалов коэффициент линейного расширения центрального участка шва

18 10 1/К, коэффициент линейного расширения периферийного участка шва Юя = 12 10 1/К; 6 о,2 кгс . 6И 36 кгс

„„г og = „д7

При толщине сварного .соединения равного 100 мм толщина. периферийных участков при К = 0,12 составит

0 = 0 12 100 -- -- — 30 мм

18 60

12 36

В зависимости от принятого коэффициента пропорциональности тол-. щина периферийного участка может быть установлена в пределах 2040 мм.

После заполнения периферийных участков шва производят термообработку рабочего колеса (высокий отпуск).

Способ проверен при изготовлении стыкового .соединения двух плит толщиной 100 мм. Центральная зона соединения (h=40 мм) была выполнена аустенитными электродами марки

ЦЛ25, а периферийные участки высотой по 30 мм электродами марки

ЦЛ51. Далее соединение подвергали отпуску 620-640 С с выдержкой 5 ч и охлаждением с печью. Из полученного соединения изготавливали образцы для усталостных испытаний (сечением 40х60 мм). Полученный при испытании предел усталости этого соединения был равен 14,5 кгс/мм

Соответствующее значение предела усталости для соединений, выполненных электродом ЦЛ51, равно

13,8 кгс/мм, а для соединения, выполненного электродом ЦЛ25

12,5 кгс/мм .

Преимущества предлагаемого способа в сравнении с базовым объектом, который принят эа прототип, обусловлены повышением технологической и эксплуатационной прочности сварного соединения, что позволит снизить вероятность образования дефектов в сварных соединениях при их эксплуатации °

1082579

-д Цд-51

Жив. 1

Составитель В.Кулик

Редактор Е.Папи ТехредМ.Гергель Корректор Г. Огар

Заказ 1634/12 Тираж 1037 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !!3015, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4