Способ дуговой однопроходной сварки стыковых тонколистовых соединений

Способ дуговой однопроходной сварки стыковых тонколистовых соединений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ДУГОВОЙ ОДНОПРОХОДНОЙ СВАРКИ СТЫКОВЫХ ТОНКОЛИСТОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ преимущественно из алюминиевых сплавов неплавящимся электродом без подачи присадочного материала с фиксацией свариваемых кромок, отличающийся тем, что, с целью повьшеНИН качества соединений путем обеспечения равнопрочности металла шва, фиксацию кромок осуществляют по всей длине на участке шириной, не менее семикратной ширины шва, а кромки, противоположные свариваемым, фиксируют на начальном участке шва длиной, не менее длины сварочной ванны, 2. Способ по п.1, отличающий с я тем, что при ширине шва больше 2,5 свариваемьрс толщин осуществляют дополнительный подогрев зоны термических деформаций источником нагрева, который перемещают ел параллельно со сварочным источником.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) у В 23 К 9/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3749467/25-27 (22) 05 ° 06.84 (46) 30. 12. 85. Бюл. В 48 (72) И.М.Жданов, Б.В.Медко, В.В.Лысак, В.В.Конончук, В.Н.Нифантов, С.Л.Дыхно, P.Â.Ìåëüíèêoâ, В.А.Бойченко, Э.Д.Шабас и Е.А.Астахов (53) 621.791 ° 75 (088.8) (56) Шоршоров М. Х., Назаров Г. В.

Сварка титана и его сплавов. Машгиз, 1959, с. 136. (54) (57) 1. СНОСОВ ДУГОВОЙ ОДНОПРОХОДНОЙ СВАРКИ CTbIKOBblX ТОНКОЛИСТОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ преимущественно из алюминиевых сплавов неплавящимся электродом беэ подачи присадочного материала с фиксацией свариваемых кромок, отличающийся тем, что, с целью повышения качества соединений путем обеспечения равнопрочности металла шва, фиксацию кромок осуществляют по всей длине на участке шириной, не менее семикратной ширины шва, а кромки, противоположные свариваемым, фиксируют на начальном участке шва длиной, не менее длины сварочной ванны, 2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что при ширине шва больше 2,5 свариваемых толщин осуществляют дополнительный подогрев эоны термических деформаций источником нагрева, который перемещают параллельно со сварочным источником.

1 12

Изобретение относится к сварке и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства при сварке стыковых соединений в среде защитных газов беэ присадочного металла изделий преимущественно из алюминиевых сплавов.

Цель изобретения — повышение качества сварных соединений путем обеспечения равнопрочности металла шва.

На фиг.1 показана схема реализи" ции предлагаемого способа; на фиг.2 схема постановки фиксаторов.

Свариваемые элементы 1 (фиг.1) собирают встык и прижимают их к опорной подкладке 2 с канавкой 3 с помощью двух фиксаторов 4; выполненных в виде сплошного бруса и имеющих длину, равную длине шва. Ширина фиксаторов определяется шириной

b эоны термической деформации. Фикса-. торы располагают друг от друга на расстоянии, равном ширине сварного шва.

При сварке панелей на начальном участке из-за малой жесткости свариваемых листов возможно перемещение листов в их плоскости от оси сварного шва, что препятствует получению качественного сварного соединения. Поэтому на начальном участке сварного шва необходимо инициировать перемещение разогретого металла к оси шва, исключив перемещение листов в их плоскости. Это достигается постановкой свариваемых элементов 1 на фиксаторах 5 (фиг.2), располагаемых у торцов кромок, противоположных свариваемым, на начальном участке, длина которого определяется временем термической стабилизации температурного поля и не менее длины сварочной ванны.

01083

S

35 незначительно и составляет около

0,01 мм для тонколистового металла

40 и в связи с этим не рассматривается.

Получение сварного шва с усилением можно проследить по схеме, представленной на фиг.1, для упрощения не учитывающей первоначально прило45 женных, а также возникающих в процессе сварки усадочных усилий.

-55

Надежная двухсторонняя фиксация поверхностей свариваемых элементов .исключает воэможность перемещения и Деформации металла эоны термических деформаций по толщине на участках фиксации. Поэтому стремлени = металла к термическому расширению на этапе нагрева приводит к направленному перемещению металла эоны термических деформаций к оси шва (фиг. 1), а следовательно, к объемной термопластичес кой деформации металла на участке а находящемся в разогретом до высоких температур состоянии с низкими механическими свойствами и поэтому являющимся более "податливым" деформации, чем металл зоны L и холодный металл периферийных участков сварного соединения ° Стрелками на фиг. 1 показано направление перемещения металла при осуществлении термопластической деформации.

Термическую деформацию в продольном направлении — направлении сварки — можно исключить из рассмотрения, так как в этом направлении термическое расширение на участках впереди сварочной дуги компенсируется термическим сжатием уже закристаллизовавшегося металла шва.

Реализация термического расширения металла зоны термических деформаций в поперечном сечении сварного соединения возможна лишь в направлении его толщины в зоне, свободной от поверхностной фиксации, что приводит к направленной термопластической деформации в зоне шва, показанной на фиг. 1 двойной штриховкой.

Следствием направленного термического перемещения металла зоны термических деформаций (зона на фиг.1) к оси шва является направленная объемная термопластическая деформация в зоне а и "выдавливание" расплавленного металла в направлении, перпендикулярном плоскости свариваемых элементов. Это дает возможность получить сварной шов с усилением.

Термическое расширение на участках а также .утопление элементов на

1 этих участках в процессе охлаждения

Металл зоны термических деформаций Ь (фиг. 1), нагреваемых от начальной температуры Тд до температуры плавления T„„ стремится к термическому расширению и, будучи свободным от связей, увеличил бы размер b на величину е дВ - «j Т В, (1) о где Ж вЂ” коэффициент линейного теплового расширения металла. з 1201

Так как металл зоны шва, находящийся в разогретом до высоких температур состоянии, обладает более низкими механическими свойствами и более податлив деформации, чем холодный металл (незаштрихованная зона на фиг.1), не испытывающий нагрева в процессе сварки, то реализация термического расширения в поперечном сечении может произойти лишь 10 на участке q зоны шва (фиг.1), т.е.

6d 0r TdB

Е = (2) а а

Используя получим в 1 тав ,я а

rr

«3 Tdb а

25 (4) (5) 30

Ъ (min) = 7. а

Считая относительную термическую деформацию 6„ в направлении сварки равную 0 и имея в виду соотношение

E „ + f> + Е = О, известное в теории пластичности, получим для участка соотношения (2) и (3), где 8 — толщина свариваемых элементов;

6 — увеличение толщины металла на участке а

Формулу (5) приближенно можно представить в виде с(ТZ — Т)bR () а где Тс — средняя температура нагреСр . ва зоны термических. деформаций 1r (фиг.1).

Прннимая Т et = 300 С (Ння аниминиео вых сплавов и учитывая, что для получения равнопрочного сварного соединения величина усиления для алюминиевых сплавов должна составлять 10Х от толщины свариваемого металла, на основании (6) определим минимальное отношение ширины зоны фиксации к ширине шва

Следовательно, ширина зоны фиксации должна не менее, чем в 7 раз превосходить ширину шва. При получении

083 4 швов большой ширины Размер становится весьма значительным, и поэтому для облегчения процесса термопластической деформации необходим дополнительный подогрев периферийных участков эопы термических деформаций. Причем в каждый момент времени источник дополнительного нагрева должен находиться в одной плоскости, перпендикулярной оси шва, вместе с источником сварочного нагрева.

Для облегчения направленного перемещения металла зоны термических деформаций к оси шва поверхностные фиксаторы 4 выполняют из материала с низким коэффициентом трения. Например, для алюминиевых сплавов используют керамические фиксаторы.

Пример использования способа.

Сваривали листы из сплава АИг-6 толщиной 2 и 3 мм на автомате неплавящимся электродом в среде органа (сварочный ток 135 и 170 А, скорость сварки 17,2 м/ч).

В ходе сварки, механических испытаний и осмотра микрошлифов сварных швов получены следующие результаты.

В случаях, когда отношение шири" ны зоны фиксации к ширине сварного шва менее 7, сварные швы имели либо ослабление, либо Heзйачительное усилие.

При отношении ширины зоны фиксации к ширине сварного шва больше 7, сварные швы имели усиление не менее

0,1 толщины свариваемого металла, Визуальным осмотром сварных швов и установлено, что они имеют постоянные размеры и форму поперечного сечения по длине шва.

Разрушение образцов при механических испытаниях происходило вне шва и околошовной зоны для случаев, когда ширина зоны фиксации в процессе сварки имела укаэанную выше величину. В противном случае разрушение образцов происходило в зоне сварного шва.

При изучении макрошлифтов сварных окисных включений и пор в рабочем сечении сварного шва не обнаружено.

Использование изобретения позволяет получить качественные сварные соединения с усилением шва, упростить процесс сварки путем исключения подачи присадочной проволоки.

1201083

Составитель А.Пастухов

Редактор М.Петрова Техред А.Бабинец Корректор Г.Решетник

Заказ 7903/12 Тираж 1085 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.ÓàrîÐîä, ул.Проектная, 4