Способ дуговой сварки стыковых соединений

 

СПОСОБ ДУГОВОЙ СВА&КИ СТЫКОЯЛХ СОЕДИНЕНИЙ, При котором в процессе сварки деформируют металл в зоне температур восстановления его упругих СВОЙСТВ В направлении, противоположном направлению сварки, и па раллельно с касательными к изотермам №ffpa&refft/f f&M/fu температур восстановления упругих СВОЙСТВ металла, отличающ и и с я тем, что, с целью снижения трудоемкости изготовления сварных УЗЛОВ и повышения коэффициента использования металла при их изготовлении , участки металла шириной 0,3 0 ,5 от величины зоны восстановления упругих СВОЙСТВ, расположенные внутри этой 3(ны, охлаждают вдодь линий, исходящих из точки пересечения изотерки начала восстановления упругих СВОЙСТВ с осью шва и расположенных перпендикулярно направлению касательных к изотермам, а между охлаждаемыми участками и изотермой окончания восстановления упругих СВОЙСТВ подогревают до температуры V) зоны восстановления упругих свойств. ы со Ф оэ о

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (}Е (}1) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР . fI0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

$ (50 В 23 К 9 16

НаараЬение с4рж (21) 3288683/25-27 (22) 03.03. 81 (46) 07.09.83. Бюл. 9 33: (72) M.Á.Æóêîs, Л.В.Карасева и Р.Г.Ольховик (53) 621.791.754(088.8) (56) 1. Патент Японии Р 52-22932, у. 12 В 1р 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2693825/2Ъ-2.7, кл. В 23 К 9/00,07 12.78 (прототипп) .. (54)(57) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ, при котором в процессе сварки деформируют металл в зоне температур восстановления его упругих свойств в направлении, противоположном направлению сварки, и параллельно с касательными к изотермам температур восстановления упругих свойств металла, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью снижения трудоемкости изготовления сварных узлов и повыаения коэффициента использования металла при их изготовлении, участки металла шириной 0,3—, 0,5 от величины зоны восстановления упругих свойств, расположенные внутри этой зоны, охлаждают вдоль линий, исходящих из точки пересечения изотермы начала восстановления упругих свойств с осью шва и расположенных перпендикулярно направлению касательных к иэотермам, а область между охлаждаемыми участками и изотермой окончания восстановления упругих свойств подогревают до температуры зоны восстановления упругих свойств.

1039666

Изобретение относится к технологии дуговой сварки различных металлов и может быть применено в различных отраслях промышленности при изготовлении сосудов и корпусных конструкций.

Известен способ дуговой сварки стыковых соединений, при котором в процессе сварки к соединению прикладывают сжимающую .нагрузку в плоскости, перпендикулярной стыку (1) .

Недостаток сцособа заключается в том, что -прикладывая нагрузку в направлении, перпендикулярном стыку,, не учитывают направленности поля напряжений, создаваемого собственно 15 сваркой. Наибольший эффект по снижению уровня остаточных напряжений может быть достигнут лишь в.результате взаимодействия внешних и внутренних сил тогда, когда линии их 2О действия.по направлению совпадут.

Наиболее близким. к изобретению является способ дуговой. сварки стыковых соединений с упомянутыми кромками, при котором в процессе сварки 25 к утолщенным кромкам прикладывают сжимающие усилия в зоне температур восстановления упругих свойств металла под углами, отличными от прямого, в направлении, противоположном направлению сварки, при этом углы, под которыми прикладываются сжимающие

:усиляя, выбирают равными углам ка- . сательных к иэотермам восстановления

Упругих свойств металла $2) .

Недостатком данного способа является то, что при приложении усилия в указанной зоне необходиьы утолщения кромок свариваеьых деталей, ко-. торые выполняются, в основном, механообработкой, что ведет к потере 40 металла, т.е. к уменьшению коэффици- ента использования металла и повышению трудоемкости изготовления узлов.

Кроме того, для осуществления известного способа необходимо специальное 45 сдавливающее устройство.

Цель изобретения " снижение трудоемкости изготовления сварных узлов . и повышение коэффициента использова- . .ния металла при их изготовлении °

Для достижения поставленной целя согласно способу дуговой сварки стыковых соединений, при котором в процессе сварки деформируют металл в зоне температур восстановления его упругих свойств в направлении, противоположном направлению сварки, и параллельно с касательными к изотер- ° мии температур восстановления упругих свойств металла, участки метал- 60 ла шириной 0,3-0,5 от величины эоны восстановления упру их свойств, расположенные внутри этой зоны охлаждают вдоль линий, исходящих иэ точки пересечения изотермы начала восстановления упругих свойств с осью шва и расположенных перпендикулярно направлению касательных к изотермам, а область между охлаждаемыми участками и изотермой окончания восстановления упругих свойств подогревают до температуры зоны восстановления упругих свойств.

На чертеже изображена схема сварки пластин встык .согласно изобретению.

Свариваемые детали 1 и 2 из любого металла сваривают с помощью дуговой сварки. Предварительно на опытном однотипном образце с помощью термопар в процессе сварки определяют участок температур восстановленных упруго-пластических свойств металла и строят изотерьы начала 3 и конца 4 этого участка, а также продольные границы 5 и 6 между сжимающими и растягивающими напряжениями, возникающими при сварке.

С помощью устройства (на чертеже не показано), перемещающегося за сварочной горелкой, охлаждают узкие участки (3-5 мм) 7 и 8, имеющие форму дугообразных полос и расположенные перпендикулярно касательным к изотермам 3 и 4. A участок 9 подогревают до температуры эоны, ограниченной иэотермами температур начала и конца восстановления упругих свойств металла.

Принудительное охлаждение участков 7 и 8 вызывает в них сокраще- . ние волокон и, как следствие этого, в них возникают растягивающие напряжения, направленные перпендикулярно иэотермам (или касательным r. иэотермам ), В то же время под действием расширения более нагретого металла, находящегося с двух сторон от охлаждаекых участков, последние испытывают сжатие в направлении касательных к изотермам, т.е. в направлении, перпендикулярном растягивающим напряжениям. Таким образом, s узком охлажденном участке возникает напряженное состояние, близкое к.чистому сдвигу. Известно, что пластическое течение металла в условиях чистого сдвига происходит при напряжениях, составлякиаих 0,5 от предела текучести металла. Течение металла идет rlo направлению растягивающих напряжений и создает деформации удлинения. Ширину же охлаждаемого участка делают шириной 0,3-0,5 от величины зоны восстановления упругих свойств металла, в противном случае, как показали экспериментальные данные, объема оставшегося подогреваемого металла к6 хватит, чтобы создать сжимающие усиляя параллельно касательным к изотермам, т.е. поперек охлаждае. 1039666

3 мого участка. При сварке деталей встык в шве и околошовиой зоне.об- " разуются напряжения растяжения и де-. формации укорочения.

Следовательно, в охлажденных участках создаются деформации удлинения, обратные деформациям укороченйя, образовавшимся ранее в зонах более высоких температур прк Усадке металла, Таким образом, охлажденные. .. участки с пластической деФормацией, О удлинения, образующиеся эа перемещающейся сварочной горелкой вдоль шва компенсируют деформацию укорочения.

В итоге остаточные деформации и напряжения эначйтельно снижаются. .15

П р к м е р. При сварке встык пластин размером 100х300 мм из мало- . углеродистой стали толщиной 3 мм зона восстановления упругих свойств находится между иэотермами 3 и 4 тем-р0 ператур 650 и 450 C. А касательные к : этим изотермам, проведенные в точках

0 и 8 пересечения их с продольными . границами 5 к 6 между сжимающими к Растягивающими напряжениями, про- 25 . ходят под углами Kq и К<, составляю;-. щими ЗО-50е к плоскости стыка. Гра ницы между сжимающими н растягивающимк напряжениями определяются на обраэцах свидетелях. Охлаждение производят жидким азотом до 300-350аС. Охлаждаеваае участки 7 и 8 располагают перпендикулярно к изотермам. В участке 9 . поддерживают температуру эоны, т.е. подогревают до 450-400 С.

Детали, сваренные предлагаемам способом„ получаются практически без деформаций.

По сравнению с прототипом, принятым за базовый объект использование способа позволяет упростить метод изготовления сварных конструкций, полу" чать сварные конструкции беэ деформаций, повысить производительность изготовления узлов, так как не нужно делать утолщения кромок.методом ме-! ханообработки, позволяет расыирить технологические возможности, так как появляется возможность сварки замкнутых конструкций (оболочки,, корпуса к т.д.), а также исключить процесс правки сварных узлов.

Годовой экономический эффект от внедрения способа. составляет не менее

30 тыс.руб

Составитель В. Неровный. Редактор М. Келемеш Техред g,ä÷, . Корректор С. Шекмар. ююю1авюю мю ае ю

J, Заказ 6795/11 Тираж 1106 .. Подписное

ВНИИПИ Государственного-- Крмнтета СССР по делам изобретений и открытий

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

ЮЮ ЮЮЯ

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