Способ устранения сварочных деформаций и напряжений

Способ устранения сварочных деформаций и напряжений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ СВАРОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ И НАПРЯЖЕНИЙ сварных соединений путем прокатки ролика- И сварного шва, отличающийс я. тем, что, с целью повышения качества и выносливости соединения, прокатку выполняют с подогревом до температуры не ниже температуры полиморфного превращения, а ролику сообщают возвратно-поступательное перемещение вдоль оси шва на величину , равную 40-50 толщинам металла сварного соединения, причем давление прокатки в обратном направлении устанавливают равным 0,2-0,3 давления прокатки в прямом направлении.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) g g В 23 К 28/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3535659/25-27 .(22) 11.01.83 (46) 30.03.84. Бюл. и- 12 (72) А.И.Горшков и В.Т.Мазина (53) 621.791.011(088.8) (56) 1. Гуревич С.М. и др. Сварка высокопрочных титановых сплавов. M., "Машиностроение", 1975, с. 84-144.

2. Куркин С.А. Оборудование для прокатки сварных швов. Сб. МВТУ

"Прочность сварных конструкций", Машгиз, 1966.

3. Авторское свидетельство СССР к- 525490, кл. В 21 D 1/08, 05.11.76 (прототип). (54) (57) СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ СВАРОЧНЬИ

ДЕФОРМАЦИЙ И НАПРЯЖЕНИЙ сварных соединений путем прокатки ролика .и сварного шва, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения качества и выносливости соединения, прокатку выполняют с подогревом до температуры не ниже температуры полиморфного превращения, а ролику сообщают возвратно-поступательное перемещение вдоль оси шва на величину, равную 40-50 толщинам металла сварного соединения, причем давление прокатки в обратном направлении устанавливают равным 0,2-0,3 давления прокатки в прямом направлении. I

Р =Ь гдеРb—

d—

5—30

1 10825

Изобретение относится к машиностроению, в частности к производству сварных конструкций авиационной, химической, судостроительной промьппленности и др. отраслям народного хозяйства.

Известны различные способы устранения сварочных деформаций и напряжений: создание в зоне сварного соединения утолщений; термическая об- 10 работка; дробеструйная обработка; прокатка вдоль сварного шва, нашедшая широкое применение в промьппленности (1) .

Однако, создание утолщений не 15 всегда применимо в конструкциях, особенно из тонколистового материала, но при возможности создания конструкции приводит к увеличению веса изделий и повьппению КИМа. Терми- 20 ческой обработкой может быть повышена прочность только у ограничен.ного круга материалов, но при этом она может вызывать дополнительные деформации. 25

Дробеструйная обработка не может быть также применена на конструкциях из тонколистовых материалов, так как вызывает деформации и требует особых условий с точки зрения промьппленной санитарии.

Наиболее эффективным способом устранения деформаций и напряжений является прокатка. Известны способы устранения напряжений и деформаций путем прокатки )2) .

Однако в этих способах не устраняются внутренние дефекты швов, а также не устраняется деформация в поперечном направлении.

Наиболее близким по техническои сущности к предлагаемому является способ устранения сварочных деформаций и напряжений сварных соединений путем прокатки роликами сварного шва, снижающий сварочные деформации

45 и пиковые напряжения прокаткой вдоль сварного шва с поперечными колебакиями ролика вхолодную (3) .

Однако качество сварных соединений и предел выносливости получается недостаточно высокими; так как при этом способе внутренние дефекты вытягиваются, а наружные сгла3пиваются.

Цель изобретения — повышение качества и выносливости соединения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу устранения

90 2 сварочных деформаций и напряжений сварных соединений путем прокатки роликов сварного шва, прокатку выполняют с подогревом до температуры не ниже температуры полиморфного превращения, а ролику сообщают возвратно-поступательное перемещение вдоль оси шва на величину, равную

40-50 толщинам металла сварного соединения, причем давление прокатки в обратном направлении устанавливают равным 0,2-0,3 давления прокатки в прямом направлении.

Способ осуществляют циклическим нагружением.

Первую ступень прокатки производят в прямом направлении при номинальном давлении P которое определяют по формуле усилие прокатки, кгс; ширина роликов, мм; диаметр роликов, см; толщина металла в зоне прокатки, см; модель упругости прокатываемого металла, кгс/см ; предел текучести металла в зоне прокатки при температу-, ре сверхпластичности, кгс/см .

Вторую ступень прокатки, называемую дрессировкой, в обратном направлении производят при давлении Р

= 0,2-0,3 Р = 200 — 300 кгс, т.е. создается небольшая дополнительная деформация для проявления в поверхностных слоях напряжений сжатия.

Известно, что напряжения сжатия увеличивают работоспособность сварных соединений,При первой ступени прокатки производится термомеханическая обработка металла (ТМО), при которой растягивающие сварочные напряже" ния снимаются и упрочняется металл шва.

Уменьшение давления до 0 1 P

100 кгс не повышает качества и выносливости соединения, увеличение давления до 0,4 P = 400 кгс также не дает положительного эффекта, так как увеличиваются поверхностные напряжения.

После прохождения шага роликами, равного 40 50 толщин металла, в прямом и обратном направлениях, пусть

1082590 до конца этого шага ролики проходят на холостом ходу, после чего начинается новый шаг с номинальным давлением.

При толщине металла 1,2 мм шаг равен 48-60 мм. При уменьшении шага до 40 мм не устраняются дефекты,при увеличении его остаются деформации от самой прокатки.

В зоне контакта с роликом, создаю- 1О щим давление P 1000 кгс, сварное соединение нагревают, например пропусканием электрического тока, до температуры не ниже температуры полиморфного превращения металла, т.е. 1S создается интервал наступления сверхпластичности материала. Такой температурой, например для титанового сплава ОТ4, является температура в интервале 880-900 С, ля ВТ6

900 С, для ВТ20 960-980 С. При достижении температуры выше температуры полиморфного превращения материала, например, для титана она наступает при ф -в j3 превращение происходит сращивание пористости, раковин и других внутренних дефектов, а также полное сглаживайие наружной поверхности металла сварного соединения и устранение внешних концентраторов напряжений. Прокаткой с по" догревом эффектйвно исправляются деформации тонколистовых конструкций, как несовмещение кромок (редан), местные коробления и выступание .е ,швов и др,. Особенно эффективно горячей прокаткой исправляются сварные узлы в виде оболочек, корпусов, труб и др.

После прокатки с подогревом значительно увеличивается предел выносливости, что видно из таблицы.

1082590

4Г л

Ф сГ в и

I cn л л О О

t и л О 1

an л сГ О ссъ л сч в

lA

Ф U о сч О

I .1

1

1 о

Ф о

E о

1» о о

Р » о

Э о

1 И о

Е о о с»

Х о

I о

Е» о

К х ж

С4

II ) л

Н

I ф

Е с а

cd й

1 сч с » сч (» Q ч» сч л

I »б (-ч о

I х4

I л о сч л сч с» л

1 о и о

v о сч е25

В(Р . эоо йй

r о о Я о ж и о о

51 од

Н Н о о

Cl

Ф cd Р\

Д о Н о

5 æ"

Ц : оо о хо ы

Ю td

3 Й 2 а ж а ойдо

И с 1=!

М

Н Ф ° о

d) Я Ф. (а

ox le!:

5 с 1 я а л Щ ° ецио э

Ж Ц I 3 Е ю сч а сб

5eoD5 о

Ю

t о

Я

l5 л Г л а а сГ\ сГ\

1082590

Составитель Ю.Мельцов

Редактор Е.Папп Техред М.Тепер Корректор А.Дзятко

Заказ 1635/13 Тираж 1037 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Были проведены эксперименты на титановых сплавах ОТ4-1, ПТ7-М и спл. 40, толщина материала 1,2 мм.

Образцы в количестве по 3 штуки каждого варианта были сварены автоматической аргонодуговой сваркой, подвергнуты рентгеновскому просвечиванию. Сварку выполняли по режиму:

Д 70А, 0 8-10В, скорость сварки

12 м/ч. 1Î

После рентгеновского просвечивания были обнаружены дефекты в виде пор, подрезов занижения глубиной до 0,3 мм. Образцы были прокатаны f5 по базовому варианту вхолодную и по предлагаемому горячей прокаткой при температуре сверхпластичности.

Режимы прокатки: ширина роликов 20

10 мм, диаметр роликов 150 мм, Р п . 1500 кгс при холодной прокатке и 1000 кгс при горячей прокатке.

После прокатки были исследованы свойства сварных соединений, выносливость и количество дефектов (таблица). Анализ результатов показал, что прочность соединений при горячей прокатке выше, выносливость так« же, например, для сплава ОТ4-1 иовы» силась на 8 кгс/мм, что очень важно. Дефекты в виде подрезов и пористости и деформация отсутствовали. Сварочные напряжения растяжения в металле шва сняты.

Таким образом видно, что предлагаемый способ эффективен и полезен для производства и найдет широкое применение при прокатке титановых трубопроводов.

Внедрение предлагаемого способа позволит повысить ресурс трубопроводов в 1,5-2 раза. Только на одном предприятии, например при изготовлении изделия ИЛ-62, экономический эффект составит 210 тыс.руб.