Способ дуговой сварки стыковыхсоединений

Способ дуговой сварки стыковыхсоединений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (ii!SI8785

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцкалистнлеских

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07 12.78 (21) 2693825/25-27 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл.

В 23К 9/00

В 23К 28/00

Государственный комитет

ССОР по делам изобретени» и открытий (43) Опуб.ц..вано 07.04.81, Бллетець № 13. (63) УДК 631 7И 0И ((58,8) (45) Дата опубликования описания 07.04.81

=,(.0%" Н (54) СПОСОБ ДУ ОВОДА% СЦМ РКИ СТЦК()ВЦХ

СОЕДИ Н ЦЦ И Ц

11зобретение относится к области с9арци, ц частности к cnoqp(iaM дуговой сварки стыковых саедццеций преимущественно с утолщецием сварцваемых кромок, и может быть использовано в различных отраслях промьпцлеццости при цзготовлении сосудов и корпусцых конструкций.

Известен способ дуговой сварки с принудцтельным давленцем на металл сварачцой ванны, при котором принудительное давление осуществляют вспрмогательцой дугой, следующей за основноц дугой на расстоянци 0,5 —..0,7 рт длины сварочной ванны (1).

Недостаток этого способа заключается в том„что вспцмагательная дуга вносит дополнительное тепло в кристаллизующццся металл сварочной ванны, увеличивая время пребывания его в расплавленном состоянии, ц давленце вспомогательной дуги осуществляется на расплав металла, не обладающий упругими свойствами. А затвердевание металла проходит в свободном состоянии, поэтому уплотнения шва и снижения остаточных сварочных напряжений не происходит.

Известен способ дуговой сварки, по которому в плоскости стыка создают принудительное давление на сварочную ванну позади дуги либо ползуном, либо потоком инертного газа (2).

Недостаток этого способа зацлюцаетря в том, что и ползуц ц инертный газ создают небольшое давление на металл и используются для формиррвания сварного шва.

Этот способ не может обеспечить уплотцения металла шва ц снижение послесварочцых деформаций, поскольку для достижения этой цели довольно значительное усцлце должно быть приложено не g рас1р пЛаву, a, y металлу с восстановившимися упругими свойствами. А в данцом способе .прцнудительнре давлецце прцкладывается как к кристаллизующемуся металлу, так и к жидкому расплаву, поэтому больших усилий приложить нельзя. Следовательно, при данном способе имеют место свободная усадка затвердевающего металла, что неизбежно приводит к остаточным послесварочным деформациям.

Известен также способ дуговой сварки стыковых соединений, наиболее близкий к изобретению по технической сущности, при котором в процессе сварки к соединению прикладывают сжимающую нагрузку в плоскости, перпендикулярной стыку (3).

Недостаток способа заключается в том, что нагрузку прикладывают в направлении перпендикулярно стыку, не учитывая направленности поля напряжений, создава3р емого собственно сваркой. Наибольший

818785

15

3 эффект по снижению уровня остаточных напряжений может быть достигнут лишь в результате взаимодействия внешних и внутренних сил тогда, когда линии их действия по направлению совпадут.

Целью изобретения является повышение качества сварного соединения путем снижения остаточных сварочных напряжений и деформаций.

Для этого нагрузку прикладывают в зоне температур восстановления упругих свойств металла в направлении касательных к изотермам температур восстановления упругих свойств металла в точках пересечения упомянутых изотерм с границей между сжимающими и растягивающими напряжениями, возникающими в процессе сварки.

Свариваемые детали и из любого металла стыкуют утолщенными кромками и сваривают с помощью электрода. Предварительно на опытном однотипном образце с помощью термопар в процессе сварки определяют участок температур восстановления упругих свойств металла шва и строят изотермы начала и конца этого участка. К точкам пересечения изотерм с границей между сжимающими и растягивающими напряжениями проводят касательные, а также и к полученным изотермам. Проведенные касательные составляют определенные углы со свариваемыми кромками. Под этими углами к утолщенным свариваемым кромкам и в процессе сварки за дугой в зоне температур восстановления упругих свойств прикладывают усилие сжатия Р в плоскости, перпендикулярной стыку.

Усилие сжатия прикладывают вдоль свариваемых кромок с помощью секционных прижимов. В результате перемещения электрода в процессе сварки изменяется положение изотерм в зоне температур восстановления упругих свойств металла.

Соответственно изменяется и направление касательных, а следовательно, и направление прижимного усилия P. В результате посредством секционных прижимов осуществляют сдавливание металла шва на участке с упругопластическими свойствами, вызывая в нем касательные напряжения и деформацию сдвига. Известно, что пластическое течение в металле наступает при чистом сдвиге, вызываемом касательными напряжениями, которые вдвое меньше нор1 мальных, т. е. т= — о. Следовательно и

Э усилия, вызывающие касательные напряжения, должны быть вдвое меньше нормаль lblx усилий. Известно также, что растягивающие напряжения в остывающем теле имеют направление, совпадающее с

rp адиенто м тем пер а тур ы. А из отер м ы и м еют направление, перпендикулярное к направлению градиента температуры. Поэтому с целью получения касательных напря20

65 жений усилия сжатия должны быть при. ложены по касательной к изотермам. А величина -рилагаемых усилий должна быть вдвое меньше, чем для получения необходимых нормальных напряжений. Последнее сиосооствует простоте устройства, необходимого для осуществления этого способа.

Касательные напряжения вызывают на участке шва с температурой восстановления упругих свойств сдвиговые деформации, что способствует снижению послесварочных остаточных напряжений, а следовательно, и послесварочных деформаций конструкции.

Г1 р и м е р. При сварке встык пластин размером 100)(300 из алюминиевого сплава АМГ6 толщиной 3 мм с утолщенными кромками до 5 мм и с шириной утолщения

10 мм зона восстановления упругих свойств находится между изотермами 350 — 250 С, а касательные к точкам пересечения этих изотерм с границей между сжимающими растягивающими напряжениями проходят под углом 40 — 60 с плоскостью стыка. Поэтому на участке стыкуемых кромок с температурой 350 — 250 С прикладывается давление P к утолщенным кромкам посредством секционных прижимов, расположенных в плоскости перпендикулярной стыкуемым кромкам и под углом к ним, изменяющимся от 40 до 60 по мере перемещения изотерм вдоль стыка, т. е, по мере охлаждения металла шва. Приложенное усилие вызывает касательные напряжения и деформацию сдвига, что уплотняет металл сварного шва, предо твр аща я с в ободную усадку, а следовательно, и послесварочную деформацию сварного соединения. Эксперименты показали, что деформация сварных пластин практически отсутствовала. При этом усилия сдавливания кромок составляло 4 — 5 кг на 1 погонный см. А для получения такого же эффекта при приложении давления принятым способом перпендикулярно кромкам необходимо усилие 8 — 10 кг на 1 погонный см. Следовательно, при предлагаемом способе усилие сжатия кромок íà 50О/О ниже, что имеет большое значение при сварке высокопрочных материалов.

Повышение качества сварных соединений при отсутствии сварочных деформаций исключает процесс их правки после сварки, что приводит к экономии рабочей силы, времени изготовления узлов, а также и к увеличению ресурса работы конструкции.

Формула изобретения

Способ дуговой сварки стыковых соединений, преимущественно с утолщенными свариваемымн кромками, при котором в процессе сварки к соединению прикладывают сжимающую нагрузку в плоскости, перпендикулярной стыку, отлич ающийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения путем снижения остаточ818785

Составитель Л. Назарова

Техред И. Заболотнова

Редактор Т. Зубкова

Корректор О. Тюрина

Заказ 730/14 Изд. И 281 Тираж 1148 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 нь1х сварочных напряжений И дЕфорМаций, нагрузку прикладывают в зоне температур восстановления упругих свойств металла в направлении касательных к изотермам температур восстановления упругих свойств металла в точках пересечения упомянутых изотерм с границей между сжимающими и растягивающими напряжениями, возникающими в процессе сварки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 454976, кл. В 23К 9/16, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 218349, кл. В 23К 9/16, 1968.

3. Патент Японии № 52-22932, кл. 12 В1, заяв. 1.11.71, № 46-87296, опуолик. 21,06.77.