Способ сварки металлов

 

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к способам сварки металлов, и может быть использовано в различньпс отраслях народного хозяйства при производстве сварных конструкций. Цель изобретения - уменьшение уровня остаточных сварочных напряжений, повьшение технологической и эксплуатационной прочности сварного соединения. Способ включает нагрев, расплавление и формирование сварного шва, пропускание импульсного электрического тока через металл сварного шва в процессе его кристаллизации в режиме, обеспечивающем возникновение электрхэпластического эффекта в интервале температур преимущественно от температуры начала кристаллизации до температуры, при которой в металле сварного шва заканчиваются пластические деформации . При этом осуществляют воздействие на дислокационную структуру металла сварного шва, обеспечивая перегруппировку дислокаций в более энергетически выгодное состояние, управление диффузионными процессами на межфазной границе и в кристаллизующемся металле сварного шва. Это позволяет получить металл сварного шва с меньшим уровнем химической неоднородности . 1 з.п. ф-лы. 2 табл. i (Л со О 35

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECl1YS flHH ав 0а) 1 301 1

А1 (50 4 В 23 К 28/00. 9 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Г10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3804678/22-27 (22) 24.10,84 (46) 07 ° 04.87, Бюл, У 13 (71) Научно †исследовательск и проектно-конструкторский институт по проблемам развития Канско-Ачинского угольного бассейна

-(72) В.С.Буторов (53) 621.791.75.011 (088.8) (56) Штремель М.я. Прочность сплавов:Дефекты решетки Ч.I, — М., 1983, с. 101-105 117-135.

Авторское свидетельство СССР

N 56176, кл. В 23 К 9/16, 1938. (54) СПОСОБ СВАРКИ МЕТАЛЛОВ (57) Изобретение относится к сварочному производству, в частности к способам сварки металлов, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства при производстве сварных конструкций. Цель изобретения — уменьшение уровня остаточных сварочных напряжений, повышение технологической и эксплуатационной прочности сварного соединения. Способ включает нагрев, расплавление и формирование сварного шва, пропускание импульсного электрического тока через металл сварного шва впроцессе

его кристаллизации в режиме, обеспечивающем возникновение электропластического эффекта в интервапе температур преимущественно от температуры начала кристаллизации до температуры, при которой в металле сварного шва заканчиваются пластические деформа- . ции. При этом осуществляют воздействие на дислокационную структуру металла сварного шва, обеспечивая перегруппировку дислокаций в более энергетически выгодное состояние, управление диффузионными процессами на межфазной границе и в кристаллизующемся металле сварного шва. Это позволяет получить металл сварного шва с меньшим уровнем химической неоднородности. 1 з.п. ф-лы. 2 табл.

1 1301б1

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к способу дуговой сварки, и может быть ис.пользовано в различных отраслях народного хозяйства при производстве сварных конструкций.

Цель изобретения — уменьшение уровня остаточных сварочных напряжений, повышение технологической и

10 эксплуатационной прочности сварного соединения.

Способ осуществляют следующим образом ° процессе сварки металлов, axsuo- 15 чающем нагрев, расплавление металла и формирование сварного шва, через металл сварного шва в процессе ere кристаллизации пропускают импульсный электрический ток в режиме, обеспечивающем возникновение электропласти— ческого эффекта в интервале температур от температуры начала кристаллизации до температуры, при которой в сварном шве заканчиваются пластичес- 2g кие деформации.

При сварке металлов осуществляют перегруппировку дислокаций в более 1 энергетически выгодное состояние (уменьшение уровня остаточных свароч- Э0 ных напряжений) путем непосредственного воздействия потоком электронов, которым сообщена дрейфовая скорость (электрический ток в импульсе) на дислокации металла сварного шва в режиме, обеспечивающем возникновение электропластического эффекта, при котором дислокациям сообщается энергия, достаточная для преодоления ими энер— гетического барьера. Минимальная плотность тока в импульсе, при которой возникает электропластический эффект, составляет для различных металлов 10 — 10 А/мм . При этом уве2 э 2 личение плотности тока в импульсе эквивалентно увеличению действующего на дислокации напряжения, Это и обеспечивает преодоление дислокациями энергетического барьера и перегруппировку в состояние с минимальным уровнем свободной энергии, т.е. уменьшение уровня остаточных сварочных напряжений. Эффективному протеканию процесса способствует то, что пропускание импульсного электрического тока через металл сварного шва в режиме, обеспечивающем возникновение электропластического эффекта, осуществляют в процессе кристаллизации металла сварного шва, т ° е. с момента образования и начала движения дислокаций. Энергия активации (энергия, необходимая для преодоления дислокациями энергетического барьера) в этот момент минимальна. Это связано с тем, что взаимное торможение дислокаций минимально, так как плотность дислокаций в этом момент значительно ниже, чем в оставшем металле сварного шва, претерпевшем в процессе остывания деформацию (плотность дислокаций в металле, подвергавшемся деформированию, значительно выше,чем внедеформированном металле) °

Кроме того, в процессе кристаллизации металла сварного шва атомы дислокаций и окружающие их атомы термоактивированы, что увеличивает подвижность дислокаций и уменьшает необходимую энергию активации, При температуре начала кристаллизации металла сварного шва в нем содержится максимальное количество вакансий, также облегчающих перегруппировку дислокаций.

Возможность образования остаточных сварочных напряжений в процессе сварки существует до тех пор, пока в сварном шве протекает пластическая деформация (носителями которой являются дислокации).

При сварке металлов происходит взаимодействие электронов, которым сообщена дрейфовая скорость (пропусканием электрического импульса тока через металл сварного шва в режиме, обеспечивающем возникновение электропластического эффекта) с атомами примеси в металле сварного шва. При этом происходит ускорение диффузии атомов примеси (явление электропереноса), что обеспечивает более полное протекание диффузионных процессов на межфазной границе, а также в твердой фазе (кристаллизующейся металл сварного шва), и обеспечивается получение сварного шва с меньшим уровнем химической неоднородности и более высокими прочностными свойствами.

Эффективному протеканию процесса способствует то, что взаимодействие электронов, которым сообщена дрейфовая скорость, с атомами примеси осуществляют в процессе кристаллизации металла сварного шва, т.е. в момент, 1301614

Таблица 1

Свариваемый

Присадочный металл

Способ сварки

Параметры сварочной дуги металл

Ток, НапряА жение, В

Скорость, м/ч марки

10ХСНД толщинойр марки

08Г2С

Длитель- Часто< ность с та, с

Плотность

А/мм толщиной, мм

Извест- 150 19 ный

Предлагаемый

10 20

-б

I OO

150 19

I50 19

150 19

150 19

-б

l0 I

I0 1

10 20

500

l8!

000!

18 когда атомы примеси термоактивированы.

Пример Снаривают листовую низколегированную сталь марки

10ХСНД толщиной 2 мм в углекислом газе, сила сварочного тока 150 А, напряжение 19 В, скорость сварки

18 м/ч, через металл сварного шва в

Процессе его кристаллизации пропускают импульсный электрический ток в 10 режиме: плотность тока в импульсе

5х10 А/мм (амплитуда тока в импуль2 2 се 10 А), длительность одного имэ пульса 10 с, частота импульсов 1 Гц, -4

Подвод импульсного электрического 15 тока осуществляют от блока конденсаторов через подвижные контакты, движущиеся по сварному шву со скоростью сварки: один по кромке хвостовой части сварочной ванны (в зоне, где на- 20 чинается кристаллизация металла), другой на расстоянии от него 40 мм, т,е. в зоне, где температура сварного шва соответствует окончанию пластических деформаций, 25

Сварку осуществляют так же при других значениях плотностей тока и частот импульсов, данные приведены в табл.1.

Проводят механические испытания. З0

Результаты .сведены в табл.2.

Образцы, сваренные по предлагаемому способу, обладают лучшими механическими свойствами.

Использование предлагаемого спосо-. ба сварки металлов обеспечивает при производстве сварных конструкций снижение уровня остаточных сварочных напряжений, повышение технологической и эксплуатационной прочности сварных соединений и, следовательно, повышение надежности эксплуатации сварных конструкций в целом.

Формула изобретения"

1. Способ сварки металлов, включающий нагрев, расплавление металла, формирование сварного шва и пропускание через него электрического тока, отличающийся тем,что, с целью уменьшения уровня остаточных напряжений, повышения технологической и эксплуатационной прочности. сварного соединения, через формирующийся сварной шов пропускают импульсный электрический ток в режиме электропластического эффекта в интервале температур от температуры начала кристаллизации до температуры, при которой в сварном шве заканчиваются пластические деформации, 2, Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что пропускают импульсный электрический ток плотэ ностью 10 — 10 А/мм, продол-4 -% жительностью иипульса 10 — 10 с, частотой следования .импульсов 1

20 с

Режим пропускания импульсного электрического тока

1301614

Таблица 2

Способ сварки

Колиных напряг жений,кг/мм

Известный

37

40

41 56

41,2 56

37 51

4,7

Составитель Л.Назарова

Техред Н.Глущенко

Корректор Л.Патай

Редактор И.Рогулич

Заказ 1183/15 Тира к 976

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.укгород, ул,Проектная, 4

Предлагаемый

Максимальная величина остаточчество образцов с трещинами,Ж

Предел текучесг ти,кг/мм

Предел прочности кг/мм