Образец для изучения поведения трещины в металле сварного соединения при многопроходной сварке

Образец для изучения поведения трещины в металле сварного соединения при многопроходной сварке

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов, а именно к оценке стойкости металла шва сварного соединения большой толщины к образованию холодных поперечных трещин и их развития в процессе многопроходной сварки. Цель изобретения - расширение технологических возможностей. Образец состоит из двух боковых планок 1 и составного деформируемого элемента 2, который имеет концентратор напряжений в виде стыка пластин. Пластины в месте стыка имеют кривизну 4. Кривизна пластин облегчает условия образования трещин и придает этому фактору характер хрупкого разрушения. Пластины деформируемого элемента скреплены с боковыми планками, прихваченными сварными швами 3. При этом прихваточные швы расположены от места стыка на расстоянии, равном 1/4 - 3/4 длины пластин. Такое расположение прихваточных швов образца позволяет в каждом случае обеспечить максимально возможные временные температурные деформации пластин, достаточные для образования трещин в исследуемом наплавленном металле. 6 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s В 23 K 28/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР х:а13ч4

i г.л

) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4643038/25-27 (22) 30.01.89 (46) 07.12.90, Бюл, М 45 (71) Производственное объединение "Уралмаш (72) В.И,Панов, Т.Н.Веселова, И.Ю.Иевлев и Ю.И.Барышников (53) 621.791.75.011 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

t4 1522592, кл. В 23 К 28/00, 1987. (54) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПОВЕДЕНИЯ ТРЕЩИНЫ В МЕТАЛЛЕ СВАРНОГО

СОЕДИНЕНИЯ ПРИ МНОГОПРОХОДНОЙ

СВАРКЕ (57) Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов, а именно к оценке стойкости металла шва сварного соединения большой толщины к образованию холодных поперечных трещин и их развития в процессе многопроходной сварки. Ы,, 161 1655 А1

Цель изобретения — расширение технологических возможностей. Образец состоит иэ двух боковых планок 1 и составного деформируемого элемента 2, который имеет концентратор напряжений в виде стыка пластин. Пластины в месте стыка имеют кривизну 4. Кривизна пластин облегчает условия образования трещин и придает этому фактору характер хрупкого разрушения.

Пластины деформируемого элемента скреплены с боковыми планками, прихваченными сварными швами 3. При этом прихваченные швы расположены от места стыка на расстоянии, равном 1/4 — 3/4 длины пластин. Таксе расположение прихваточных швов образца позволяет в каждом случае обеспечить максимально возможные временны температурные деформации пластин, достаточные для образования трещин в исследуемом наплавленном металле. 6 ил„1 табл.

1611655

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов, а именно к оценке стойкости металла шва сварного соединения большой толщины к ! образованию холодных поперечных трещин и их развития в процессе многопроходной сварки.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей образца эа счет обеспечения визуального наблюдения эа возникновением трещины и ее развитием под влиянием технологических факторов в процессе сварки.

На фиг,1 показан образец, вид с торца; на фиг. 2 — то же, вид сверху; на фиг. 3 — то же, продольное сечение; на фиг. 4 — момент положения составных пластин при сварке; на фиг. 5 — положение пластин после окончания сварки очередного валика; на фиг, 6— место расположения трещин в процессе многопроходной сварки металла большой толщины.

Образец состоит из боковых планок 1, соединенных между собой с помощью составного из пластин деформируемого элемента 2 посредством сварных прихваточных швов 3. Боковые планки необходимы для придания образцу требуемой жесткости. Пластины в мес е стыка имеют кривизну 4.

В процессе сварки шва 5 исследуемым сварочным материалом 6 под действием временных температурных деформаций кривизна пластин — со, т.е, приобретает плоскую форму (движение краев пластин показано стрелками на фиг, 4). После выполнения шва по мере охлаждения пластин их концы стремятся занять прежнее положение (показано стрелками на фиг. 5), За счет этих деформаций легко образуется поперечная трещина 7, Как показали исследования, температура планок составляет при этом

70 — 100 С, т,е. трещины имеют характер холодных. Трещина поражает полностью сечение шва, она легко определяется визуально, Кроме того, при своем образовании она издает характерный звук, так что момент появления трещины легко фиксируется и визуально и по звуку. При сварке последующих валиков трещина легко развивается дальше по описанному механизму.

При необходимости можно выращиватьтрещину на достаточно большую высоту, Расположение прихваточных швов на расстоянии равном 1/4-3/4 длины пластин от стыка, позволяет в каждом случае обеспечить максимально возможные временные температурные деформации пластин, достаточные для образования трещин в исследуемом наплавленном металле и ее дальнейшего развития под влиянием технологических факторов.

Данные влияния расположения прихваточных швов на рост трещин приведены в

5 таблице.

Пластины деформируемого элемента имеют кривизну в месте стыка для облегчения условий образования трещин и придания этому фактору характера хрупкого

10 разрушения.

Влияние кривизны пластин на высоту трещин (высота контрольного шва 7 — 40 мм):

Пластины ровные, 15 не имеющие радиуса кривизны, а также при Р

1/800 и менее

Радиус кривизны

20 от 1/700 до 1/600

Высота трещины h =

= 10 мм, трещина образуется и развивается по вязкому механизму

Трещина распространилась на всю высоту контрольного шва, она образуется и развива- ется по механизму хрупкого разрушения

Тепловые деформации пластин не вызывают образования трещин

25 Радиус кривизны от 1/500 и выше

Температура образования трещин, С:

Содержание диффу50 зионного водорода, см

100г напл,мет.

50-70

120 †1

210 †2

1,5

2,5-3,0

4 — 5,5

Полученные данные подтверждают известное положение, что повышение содержания водорода увеличивает склонность к

Пример 1. Провели сравнительные

30 испытания влияния содержания диффузионного водорода в порошковой проволоке

ПП AH — 54 на образование трещин.

Испытания осуществляли на образце, состоящем из боковых пластин 1 (Ст. 3, раэ35 мер 40х100х450 мм) и деформируемого эле- . мента (сталь 12ГН2МФАЮ, размер

16х70х450 мм), скрепленных друг с другом, четырьмя прихватками 3 (длина каждой прихватки 50 мм, катет 6 — 8 мм, электроды типа

40 Э вЂ” 50А), расположенными попарно противоположно на расстоянии 200 мм от стыка пластин деформируемого элемента. В месте стыка края пластин имели радиус кривизны

1/600.

45 Сварку контрольного шва 5 выполняли порошковой проволокой Г1П AH — 54 2,8 мм, сила тока 350 А, напряжение 34 В, 1611655 трещинообразованию, тем самым подтверждена достоверность испытаний.

Пример 2. На образце аналогичных размеров изучали влияние деформаций и напряжений на образование трещин. Мате- 5 риал деформируемого элемента и боковых пластин — сталь 10ХСНД, сварочные материалы — типа Э-50А. Сравнивали две схемы испытаний. По первой схеме прихватки выполнили в месте стыка пластин деформиру- 10 емого элемента (влияние напряжений), по второй прихватки выполнили согласно примеру 1 (влияние деформаций), При испытании по первой схеме при отсутствии температурных деформаций 15 трещины не образовались, При испытании по второй схеме при наличии температурных деформаций трещина легко образовалась уже при сварке первого валика. Таким образом было установлено, 20 что именно температурные деформации оказывают решающее значение при сварке таких типов сварных соединенний, как "в замок", при использовании подкладнь:х пластин. Такие данные нельзя получить ни 25 при каких известных методах испытаний.

Пример 3. Провели сравнительные испытания сталей трех классов прочности: низкой — сталь 3(сг=-20кгс/мм ); средней—

2. сталь 10ХСНД{ сг,= 35кгс/мм ); высокой — 30 сталь 12ГН2МФАЮ(сгт 65 кгс/мм ), из которых были изготовлены деформируемые элементы. Испытания проводили на образце согласно примеру 1, присадачные материалы — согласно категории прочности 35 исследуемых сталей.

Было установлено, что по мере увеличе- : ния прочностных свойств усиливается склонность к хрупкому разрушению, Преимущества изобретения . не требуется специэлизированное оборудование, а разрушающая нагрузка создается за счет собственной усадкv шва; наглядность образования и развития трещин; оперативность принятия технологических решений; значительно расширяется представление о физи- ческих явлениях, происходящих при хрупких разрушениях сварных соединений.

Формула изобретения

Образец для изучения поведения трещины в металле сварного соединения при многопроходной сварке, состоящий из двух заготовок, соединенных между собой с помощью деформируемого элемента с искусственным концентратором напряжений, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей образца за счет облегчения визуального наблюдения за возникновением трещины и ее развитием под влиянием технологических факторов в процессе сварки, деформируемый элемент выполнен в виде установленных в месте стыка с зазором двух пластин, заготовки соединены с деформируемым элементом от оси искусственного концентратора напряжений на расстоянии, равном 1/4...3/4 длины этого элемента, а искусственный концентратор напряжений выполнен в виде отогнутых кромок пластин в месте их стыка.

Фие.Ю

Составитель Л. Назарова

Редактор О. Юрковецкая Техред M,Моргентал Корректор Т. Палий

Заказ 3799 . Тираж 632 Подписное

ВНИИПИ Государственного, комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4(5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, yn,Гагарина, 101