Способ исправления внутренних дефектов сварных швов

Иллюстрации

Способ исправления внутренних дефектов сварных швов (патент 899307)
Способ исправления внутренних дефектов сварных швов (патент 899307)
Способ исправления внутренних дефектов сварных швов (патент 899307)
Способ исправления внутренних дефектов сварных швов (патент 899307)
Показать все

Реферат

 

53 (72) Авторы изобретения

В. В. Редчиц и Г. Д. Никифоров (7 I } Заявитель (54) СПОСОБ ИСПРАВЛЕНИЯ ВНУТРЕННИХ ДЕФЕКТОВ СВАРНЫХ

ШВОВ

Изобретение относится к сварке метаялой н их сплавов цлавлеиием, преимущественно тонколистовых сплавов на основе титана н алюминия, и касается решения проблемы исправления сварных соединений, имеющих внутренние дефекты в виде единичных газовых пор, размеры которых выходят за пределы допустимых.

Известен способ устранения газовых цор в ивах, заключающийся в выборке механическим путем дефектного места и повторной его подварке f l ), Однако приходится применять трудоемкую операцию механнообработки, прн подварке

IS дефектного места использовать присгдочный материал. Подварка выбранного участка с заполнением присадкой приводит к значительным местным трудноисправимым деформа циям конструкции.

Известен также способ исправления внутренйия дефектов сварных швов, при котором повторно расплавляют металл шва, содержащий дефект (2).

Недостатком известного способа является увеличение деформации конструкции, а повторный переплав создает опасность гаэонасыщения металла шва комнонентамн воздуха.

Кроме того, повторный нерецлав не всегда позволяет сраэу устранить дефект. Неизбежны случаи, когда повторный переплав приходится проводить неоднократно.

Цель изобретения — повышение эффективности и качества при снижении трудоемкости способа.

Поставленная цель достигается тем, что со. гласно способу исправления внутренних дефектов сварных швов, преимущественно в виде еднниааых пар в тонколнстовых соединениях сплавов на основе титана и алюмн. ння, при котором. повторно расплавляют металлы шва, содержащий дефект, прн этом расплавление металла, окружающего пору, производят внутри сварного соединения с приложением. виещнего давления, причем величину удельного давления, воздействующего на жидкий металл, выбирают иэ соотношения, Р - (б-8) Ю 6, где P — удельное давление, кг/см ; (— поверхностное натяжение жидкого металла, дин/см; о" — толщина сварного соединения, мм;

5 площадь контакта электрод-деталь, см, а величину проплавления обеспечивают раиной (0,82 — 0,86) о а давление снимают после кристаллизации металла, когда р 4 6 где 5 г- — предел текучести металла при заданной температуре, кгс/ем .

Расплавление металла внутри сварного соединения с приложением внешнего давления осуществляют с помощью контактных точечных электродов.

Известно, что поры являются опасным дефектом сварных соединений и могут в зависимости от размера, расположения и количества в несколько раз снизить работоспособность конструкций, особенно подвергающихся действию повторных нагрузок.

При изготовлении сварных узлов техническими условиями в соответствии.с назначением этих узлов (их категории) оговариваются нормы недопустимых без исправления дефектов, оговаривается их максималъньтй размер, количество и др. В частности, s зависимости от ответственности конструкции и, толщины свариваемого стыка оговаривается максимально допустимый размер единичных пор. Если диаметр единичных пор в металле шва превышает этот размер, то необходимо производить исправление дефекта одним из известных способов.

Физическая сущность изобретения заключается в уменьшении недопустимых размеров единичных нор, образовавшихся при сварке плавлением, до размеров неопасных (допустимых для данного сечения сварного соединения и категории конструкции) за счет воздействия через жидкий металл на газовый пузырек давлением, способствующим смещению механического условия (равновесия) существования пузырька в жидкости в сторону уменьшения радиуса",этого пузырька.

При этом, если пузырек заполнен растворами в жидком Металле газом (например, во.дородом), то определенной величиной давления на жидкость его можно уменьшить до таких размеров, что он далыпе .спонтанно исчезнет (газ пузырька растворится в металNe).

В соответствии с предлагаемым способом расплавляют металл, окружающий кору, за счет электросопротивления, а давление на жидкий металл создают электродами контактной электросварочной машины.

Условие механического равновесия газового пузырька в жидкости, контактируницей

899307 а

,,открытой поверхностью с атмосферой, выглядит так

t0

25

3S

И

РФ Р0.4 1 т где P — давление газа в пузырьке;

Ря. — бараметрическое давление н пузырек; — — капиллярное давление на пузырек (5 — поверхностное натяжение жидкого металла; — радиус пузырька) .

Это уравнение непригодно для рассматриваемого случая, когда жидкий металл находится внутри жесткого каркаса йз нерасплавленного металла (что мы обычно имеем при контактной электросварке).

В связи с этим была экспериментально определена зависимость между основными параметрами, определяющими эффективность уменьшения радиуса пузырька, т.е. давлением, которое нужно передать электродами на жидкость, поверхностным натяжением жидкости, толщиной сварного соединения и плоШадью контакта электрод-деталь.

Полученная зависимость

Р=(ь-В).<0 5—

S включает в себя оптимальный коэффициент, равный (6 — 8) ° 10 .

Величину мощности импульса сварочного тока, пропускаемого через металл шва, имевший дефект и подвергаемый расплавлению электросопротивлением, выбирают такой, чтобы проплавить металл шва на величину

0,82 — 0,86 о" от толщины сварного соединения. Если металл проплавлять,на меньшую величину, чем 0,82 — 0,86et", то пора может ие оказаться в жидком металле, кроме того затрудняется передача давления необходимой величины на жидкость из-за жесткости металлического каркаса окружающего металл (ж дкий металл). При увеличении проплава сверх

0,82 — 0,86 о появляется вероятность вывтесков из зон контакта деталь-электрод, черезмерное окисление (подгорание) металла шва в этих зонах (что особенно недопустимо для титана и его сплавов), а также появляются вмятины от электродов.

Экспериментально полученные соотношения параметров в предложенном способе гарантируют уменьшение. газовых пузырьков до размеров, когда они в ряде случаев могут спонтанно раствориться в жидком металле (если были заполнены растворимым газом, например, водородом), либо до ничтожно малых размеров, соответствующих нормам дяя данной категории конструкции к толщине металла (в случае, если в газовом пузырьке присутствует часть нерастворимых в жидком металле газов, например, СО).

На чертеже показано устройство для осуществления предлагаемого способа (где 1 сечение участка. сварного шва детали, имеющего дефекты в виде пор; 2 — электроды сварочной контактной машины; 3 — образуемая злектросопротивлеиием ванночка жидкого металла; 4 — газовый пузырек относительно твердого металла-пора).

Способ осуществляют следумнцим образом.

В металле сварных швов по рентгенограммам отмечают участок с дефектом (порой), размер которой выходит эа пределы, оговоренные техническими условнямн (инструкциями). Поверхность сварного шва в месте расположения дефекта зачишают с двух сторон до чистоты У 22,5 — V70 . Затем подбирают диаметр электрода для контактного нагрева (по существующим инструкциям на контакт899307

Ь ную сварку в зависимости от толщины детали), по которому определяют плошадь $.

По приведен эму соотношению устанавливают велищпту удельного давления Р (таблица). Затем на образце при установленном диаметре электрода и удельном давлении подбирают величину сварочного. тока и длительность его им-ульса нри условии обеспечения проплава величиной 0,32 — 0,86d". Удельное давление

10 снимают но истечении некоторого времени с момента пропускаиия импульса тока (поряд ка нескольких секунд), когда P < бг

В противном случае давление газа в умень-. шенном пузырьке (поре) может деформиротз вать нагретый металл и увеличивать пору в размерах.

В таблице приведены примеры выполнения

;предлагаемого способа.

Световой Длительность Р, кгс/см Результаты ток, кА.: импульсов, рентгенос контроля

0,22

615

Поры не обнаружено

1,0

0,6

1510 0,2

То же

1510 0,785

0,4

470

3,0

1. Способ исправления внутренних дефектов сварных швов, преимущественно в виде единичных пор в тонколистовых соединениях сплавов на основе титана и алюминия, прн котором повторно расплавляют металлы шва, содержащий дефект, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, с целью повышения эффективности и качества при снижении трудоемкости, 46 расплавление металла, окружающего пору, производят внутри сварного соединения с приложением внешнего давления, причем величину удельного давления, воздействующего на жидкий металл, выбирают из соотношения

Р = (6 — 8) ° 10е — 1

8 (5"

Толщина Диаметр б, днн/см S, см о",мм пор, мм

Примечание: Титановый сплав ОТ4.

Формула изобретения

1 где Р— удельное давление, кгс/см;

2. поверхностное натяжение жидкого металла, дин/GM; с — толщина сварного соединения, мм;

S — плошадь контакта электрод-деталь;

2 см, при этом величину проплавления обеспечивают равной 0,82-0,86о а давление снимают после кристаллизации металла при р <6 ?????? ???? ????” ???????????? ?????????????????? ?????????????? ?????? ???????????????? ?????????????????????? ????>

2, Способ по н. 1, о гл н ч а ю щ и йс я тем, что расплавление. металла внутри сварного соединения с приложением внешнего давления осуществляют с помощью контактных точечных электродов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Дуговая сварка титана в среде защитных газов, ПИ 126 — 67 НИАТ, 1968, с. 63.

2. Никифоров Г. Д., Редчиц В. В. О меха. низме образования пор при сварке титановых снлавовРСварочное производство", М 3, 1971, с. 49 (прототип).

8 307

Св е т. С ро

Техред J1. Пекарь

Корректор М. Мароши

Редактор F; Волкова

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна», 4, Заказ. 12019/18 тирж»5O

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открмтий

»3035, Москва, 1й — 35, Рйунккаи наб., д. 4/5