Способ оценки запаса технологической прочности сварных соединений

 

Изобретение относится к сварке, в частности к способам оценки запаса технологической прочности сварных соединений, и может найти применение в различных отраслях машиностроения. Целью изобретения является повышение точкости оценки и сокращение металлоемкости и трудоемкости способа. Суть способа состоит в том, что сварные швы бездефектной группы сравниваемых соединений разрезают в доперечном направлении. Изготавливают макрошлифы поперечных сечений. Определяют величины Р и Н полуосей эллипсов, частью которых являются поперечные сечения сварных швов, и расстояния верхней границы сварных швов до параллельных им осей эллипсов и выг числяют значения критерия К количественной оценки макроструктуры поперечного сечения сварного шва, по которым и сравнивают запас технологической прочности сварных соединений. . 2 ил., 1 табл. О) со со Gf5

15 А) СО(ОЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК . (19) (!1) (51) 4 В 23 К 28 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ О щ ю, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, -.;, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЯЬСТВУ (21) 3756714/31-27 (22) 02.07.84 (46) 30.05.87. Бюл. Р 20 (71) Московский вечерний металлургический институт (72) Н.Н. Прохоров, А.В. Чавдаров и В.М. Полунин (53) 621.791.75.011(088.8) (56) Петров Г.Л. и др. Теория сварочных процессов. М.: Высшая школа, 1967, с. 287, 322.

Прохоров Н.Н. и др. Технологическая прочность при многопроходной сварке толстолистовых элементов.-Сб.

Прогрессивные способы повышения прочности, надежности и долговечности конструкционных материалов. Тезисы докладов. Баку, 1983. (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ЗАПАСА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ (57) Изобретение относится к сварке, в частности к способам оценки запаса технологической прочности сварных соединений, и может найти применение в различных отраслях машиностроения.

Целью изобретения является повышение точкости оценки и сокращение металлоемкости и трудоемкости способа.

Суть способа состоит в том, что свар" ные швы бездефектной группы сравниваемых соединений разрезают в лоперечном направлении. Изготавливают макро- . шлифы поперечных сечений. Определяют величины P и Н полуосей эллипсов, частью которых являются поперечные сечения сварных швов, и расстояния х,от верхней границы сварных швов до параллельных им осей эллипсов и вы е числяют значения критерия К> количественной оценки макроструктуры поперечного сечения сварного шва, по которым и сравнивают запас технологи- С ческой прочности сварных соединений.

2 ил., 1 табл.

1313á15 (4) рг

z=Н11+

1 р2 (5) К, +?1

К=(2

t z

Рa) (1) (р hrg „) P=P

50 р2

Н

P„ tg (2) 1 соs Ý вЂ” — — — -- — --—

1+К2 /К2

P и (3>.

Изобретение относится к сварке, в частности к способам сравнительной оценки запаса технологической прочности сварных соединений, и может найти применение в машиностроении, судостроении и других отраслях промышленности при изготовлении сварных конструкций.

Целью изобретения является повышение точности оценки и сокращение металлоемкости и трудоемкости способа. На фиг. 1 и 2 представлены схемы макрошлифов исследуемых сварных швов.

Технология способа состоит в следующем..

Сваривают сравниваемые соединения электродами эталонного ряда, нмеющиI ми различное содержание примеси, например серы, в обмаэке. Определяют процент примеси в сварном шве, при котором все сварные соединения каждого вида оказываются дефектными, и процент примеси, при котором все соединения будут бездефектными. В случае

25 равенства процента примеси для обоих видов сравниваемых сварных соединений разрезают по одному из сварных швов бездефектной группы в поперечном направлении. Изготавливают макрошлифы поперечных сварных швов и выявляют на них линии границ кристаллизации, т.е.форму поперечного сечения сварного шва. Определяют для каждого шва величины P и Н полуосей элиптического параболоида, в который 35 вписываются полученные сварные швы.

Для чего на реальном макрошлифе измеряют величины Р1 — полуширину шва в верхней его части, Р— полуширнну шва в нижней его части9 Ь вЂ” глубину шва и угол - — между касательной в точке пересечения широкой части шва с его границей и осью к нормальной поверхности шва. Величины полуосей эллипса P и Н определяют по формулам если пластина при сварке не проплавляется (шов согласно фиг. 2), т.е. при Р = О получают

Определяют расстояние z (фиг. 1) оси верхней границы поперечного сечения шва до параллельной ей оси эллипса и расстояние z от нижней границы шва до оси эллйпса

Вычисляют безразмерные коэффициенты

Z9 Х2

К = — — и К = — —, определяют

2, h 2г h безразмерную площадь сечения шва

SK.(KZ) на макрошлифе по формуле

22

S,(Kc)=Krlf1 К + arc sin K>

К2

И для каждого из сравниваемых сварных соединений определяют критерий

К вЂ” количественную оценку технологической прочности сварного шва по формуле

2

1 2Р— — — -) К2 гп х

SciKz) Н с

6-K + 11 + K2 (P /Н -1) 1

Р/Н йк.

Установлена связь между стойкостью сварного соединений против образования горячих трещин (т.е. его технологической прочностью) и первичной макроструктурой сварного шва. Технологическая прочность оказывается тем выше, чем больше cos угла наклона продольных осей столбчатых кристаллитов к оси z на макрошлифе поперечного сечения шва.

Величина д 9 влияющая на критерий, описывается равенством

Сварной шов в поперечном сечении может иметь форму какой-либо одной

3 13136 части.полуэллипса — верхней, средней или нижней (фиг. 2). Это учитывается изменением пределов интегрирования и отношением полученного значения интеграла к площади поперечного сечения сварного шва.

Таким образом, по своему физическому смыслу К представляет собой среднюю величйну сов р на всем сечении шва. Поэтому критерий К может,10 быть использован при сравнейии макроструктур сварных швов, полученных .

У 1 2 3

FeS,% 0,5 1,0 1, 4 5 6

2,0 2,5 3,0

2 (8 +1)n;

P где S,.

Сварили по пять соединений обоих ви- 30 дов разделки кромок каждым электродом дополнительного ряда.

В таблице приведены данные прочности сварных соединений ° п, N

0+9i2+10z4+5i8+3 ?

P30 (для У 2); — 1,27

Разделка кромок Ф 1

40 — 10+9 2+5 2+2 9

Р— — - — - — -2. — Π97

1,6 (для Р 1), 3 1,9

4 2,2

45 т.е. тип разделки кромок У 1 обладает большим запасом технологической прочности при предельном содержании

FeS = 2,5%.

По предлагаемому способу разреза50 ли ПО ОДнОму сварнОму шву из безДефектной группы каждого вида сварных соединений. Изготовили по одному макрошлифу поперечного сечения (фиг.1), по этим макрошлифам замерили полуши-, рину P H глубину Ь ФронтОВ кристаллизации для шва Ф 2: P = 4,5 мм;

Рг =0; h =36мм; Х =19", для

Разделка кромок У 2

4 1

1,3

1,6

3 1,9

4 2,2

Оказалось, что при FeS = 2,5Х все соединения У 1 и У 2 имеют горячие трещины, а при FeS = 1% все соединения "не трещат".

По базовому способу применили дополнительный эталонный ряд электродов

У 1 2 3 4

FeS,% 1,3 1,6 1,9 2,2

У FeS, % Не трещат Трещат на различных режимах сварки с использованием разделок различной формы и размеров.

Пример . Способ осуществляли следующим образом: сваривали образцы из стали Ст3 толщиной 30 мм с двумя видами разделки кромок: У 1-9 -образная разделка, Р 2 — Ч-образная разделка.

Применили эталонный ряд электродов со следующим содержанием FeS

Рассчитали показатель Р для обоих видов разделки кромок, используя и результат испытаний с FeS = 2,5Х, когда все соединения трещат и FeS

1%, когда все соединения не трещат.

Получили процент содержания FeS в электроде; количество бездефектных образцов при данном виде электрода; общее количество сваренных соединений при всех видах электродов

1313615 т )г Ку -Р") ;К

Е 1

К

Z, h

К вЂ” 4 °

27 h

40 Я7 = к1 + h

Подставляем полученные значения в формулы (1 — 4) получаем

P, (P, -h tp y )

m -4,9 мм;

2Р„(Р, -Ь 1:g у ) -(Р„ )

1 (Р )г Г Р

Н * — — — — 1-(— -)г 6 мм;

1 5,33 мм; (Р") Р"

Н = -„- — — „1-(- — „ )™ 20 мм;

P", tgy" P"

z = 3,3 мм; z," = 2,4 мм.

Затем, используя программный микрокалькулятор МК-56, по известным параметрам Р и Н определяем критерий К

Kp = 0,637; К = 1,28.

Отсюда следует, что.шов с К =0,637

1l имеет меньший запас технологической

I прочности, а шов с К)к = 1,28 при предельном значении FeS = 2,5Е обладает большим запасом технологической прочности.

Использование изобретения позволяет упростить методику определяни запаса технологической прочности, сократить трудоемкость и металлоемкость эксперимента.

Формула изобретения

Способ оценки запаса технологичес— кой прочности сварных соединений, включающий сварку сравниваемык соединейий электродами эталонного ряда,, определение процента примеси в сварном шве, при котором все сварные соединения каждого иэ сравниваемых видов будут бездефектными, и процента примеси, при котором все соединения

5 будут дефектными, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности оценки и сокращения металлоемкости и трудоемкости процесса, сварные швы беэдефектной группы сравниваемык соединений разрезают в поперечном направлении, изготавливают макрошлифы поперечных сечений швов, определяют величины P и Н полуосей. эллипсов, частью которых являются поперечные сечения швов, глубину шва h и расстояние z от верхней границы сварных швов до параллельных им осей эллипсов, вычисляют значения критерия К> количественной

20 оценки технологической прочности, сварного щва ло следующей формуле:

К I

К22

К=() (1 К, 1 2Р.

)" 2 8 ciKz) Н

21 ll1+Кзк + )1 Кгк 1Р /Кй !) 1

P/Н К ) ЙК2, 30

2 !

Площадь сечения шва на макрошлифе равна

Б (Kz) = К 1 \-Кz + акс врп К>

35 и по полученному критерию К сравнивают запас технологической прочности сварных соединений.

1313615

Составитель Л. Назарова

Техред М.Ходанич Корректор С.Черни

Редактор Т. Парфенова

Заказ 2163/13

Тираж 976 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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