Способ обработки металлических конструкций

 

Изобретение относится к обработке металлов вибрацией и может быть использовано в черной металлургии при изготовлении сварных конструкций и закалке стальных изделий. Цель изобретения - улучшение качества изделий путем предотвращения образования холодных трещин. Сущность изобретения заключается в том, что изделие подвергают термодеформационному воздействию, затем проводят выдержку не более 30 мин, осуществляют вибрацию в период интенсивного изменения физических и механических свойств материала и проводят отпуск.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕЮНИХ

РЕСПУбЛИК (5l)5 C 21 D 8 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ р ". о я-1

Г ЛТ.:", ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯМ

ПРИ- ГКНТ СССР (21) 4366046/23-02 (22) 18.01.88 (46) 30.06.90. Бюл. Р 24 (71) Тульский политехнический институт (72) А.П.Ярлыков, Л.М.Левин, В.И.Панов, И.И,Барьппников, В.А.Стародубцев и С.А.Терехов (53) 621.785.79 (088.8). (56) Сварка в машиностроении: Справочник. — М.: Машиностроение, 1979, . с.432.

Патент CUA N - 4001053, кл. С 21 D 1/04, опублик. 1977.

Изобретение относится к способам обработки металлов вибрацией и может быть использовано в черной металлургии при изготовлении сварных конструкций и закалке стальных изделий.

Цель изобретения — улучшение качества изделий путем предотвращения образования холодных трещин.

Сущность изобретения заключается в том, что согласно способу обработки металлоконструкций, заключающемуся в проведении термодеформационной обработки и отпуска,. конструкцию подвергают вибрации в период интенсивного изменения физических и механических свойств материала после завершения термодеформационной обработки.

Способ осуществляется следующим образом..,SU„„1574655 А 1

2 (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

КОНСТРУКЦИЙ (57) Изобретение относится к обработ. ке металлов вибрацией и может быть использовано в черной металлургии при изготовлении сварных конструкций и закалке стальных изделий. Цель изобретения — улучшение качества изделий путем предотвращения образования холодных трещин. Сущность изобретения заключается в том, что изделие подвергают термодеформационному воздействию, затем проводят выдержку не более 30 мин, осуществляют вибрацию в период интенсивного изменения физических и механических свойств материала и проводят отпуск.

После сварки или закалки процесс полного охлаждения металлоконструкции сопровождается существенным интенсивным изменением физических и механических свойств материалов. Это может быть зафиксировано изменением размеров металлоконструкций во времени; известной зависимостью повышения критического напряжения сопротивления к образованию холодных трещин сварных соединений от величины интервала времени после сварки образцов до нагружения их в испытательной машине (ориентировочное время повышения величины данного параметра до стабилизации — 30 мин);,изменение таких физических величин, как коэрциетивная сила, намагниченность насыщения, декремент затухания и т.д. Сразу пос1574655 ле сварки или закалки происходит частичный или полный распад закалочных структур с образованием большого количества неустойчивых промежуточных фаз типа промежуточных неустойчивых карбидов. При наложении вибрации распад ускоряется, но промежуточные. карбиды не образуются из-за .активизации процесса ухода выделяющегося углерода и атомов примесей на легкоподвижные дислокации с последующим их полным насыщением и закреплением. В результате достигается стабильное состояние микроструктуры сплавов, при котором дальнейший распад прекращается, а увеличение плотности легкоподвижных дислокаций под действием внутренних остаточных и внешних эксплуатационных нагрузок невозможно. Таким образом эффектив20 но стабилизируются свойства сплавов в начальный после сварки или закалки период времени. Сплав в стабилизированном вибрацией состоянии мржет находиться неограниченно долго при от-, сутствии появления холодных трещин.

На последующий отпуск, в данном .случае, уже не возлагают задачу стабилизации свойств в ограниченный после сварки или закалки интервал времени, . а проводят отпуск. только.с целью дополнительного улучшения свойств сплава, В результате снимаются ограничения по времени проведения отпуска после сварки или закалки, накладываемые условием предотвращения холодных трещин, достигаемое стабилизацией микроструктуры и, свойств сплавов вибрацией в ограниченный после сварки или закалки интервал времени. 40

Пример 1. Испытание эффективности предлагаемого способа реализовали на сварных соединениях из высокопрочной конструкционной стали типа

ЗОХГСА. Критическое время появления 45 холодных трещин, в течение которого . должен быть произведен отпуск сварных соединений из этой стали, составляет 24 часа. Для нахождения интервала времени после сварки интен- 50 сивного изменения свойств стали измеряли длительную g и кратковременную прочность G сварных соединений о после сварки, а для опрепеления эФфективности вибрационного воздействия сравнивали эти характеристики после различных этапов обработки (сварки, вибрационной обработки, низкотемпературного отпуска); .сравнительную оценку устанавливали процентным отношением этих величин к кратковременной прочности на изгиб G сварного соедио нения, прошедшего ниэкотемпературный отпуск (250 С, 3 ч). Критическое напряжение разрушения G составляло 42Х от G для сварных образцов, подвергнутых нагружению в испытательнои маши-не через 4 мин после сварки. Для образцов, подвергнутых нагружению через 30 мин после сварки эта величина возросла до бк =493 6„. Дальнейшее увеличение интервала времени от момента окончания сварки до момента нагружения образцов в испытательной машине не приводило к существенному изменению значения критического напряжения разрушения 5 (длительной прочности). Таким образом определен интервал времени после сварки (О30 мин) интенсивного изменения свойст>-. данного материала.

Другую партию аналогичных образцo>. подвергали вибрации через 4 мин после окончания сварки, Обработку вибрацией проводили в течение 10 мин.

Затем снова подвергли испытаниям на стойкость сварных соединений к образованию холодных трещин. Критическое напряжение разрушения 0 сварных обк разцов, подвергнутых вибрации, возросло до 64Ж 6 . Аналогичные испытания провели для сварных образцов, подвергнутых низкотемпературному отпуску (250 С, 3 ч) в интервале времени после сварки 24 ч. G составило

657 (т . Таким образом, вибрационное воздействие в интервале интенсивного изменения свойств материала достигает эффективности, сравнимой с эффективностью низкотемпературного отпуска при температуре 250 С в течение 3 ч проводимого в интервале 24 ч после сварки, В дальнейшем сварные образцы, дополнительно подвергнутые вибрации в 30-минутный период интенсивного изменения свойств материала (длительной прочности) после сварки, проходили низкотемпературный отпуск (250 С, выдержка 3 ч) через 48 ч после вибрации. Испытания на длительную прочность показали, что критическое напряжение разрушения бк возросло до

757 6 . В результате достигнуто дополнительное улучшение свойств сварных соединений и расширены технологические возможности обработки материа-

15/46 >5

Ф ": р м у "..ë ",н з о б р е т е и и я

Способ обработки ме T

Составитель А.Кулемин

Редактор Л.Пчолинская

Техред Л.Сердю- ;ова Корректор T.Ïàëèé

Заказ 1759

Тираж 504

Подписное

ВНИИА Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðoä, ул. Гагарина,101 лов для обеспечения стойкости сварных соединений образованию холодных трещин.

Пример 2. Для сварных деталей из стали 12ХГН2МЮФДРА назначают время

5 начала проведения отпуска после сварки не более чем через 4 мин. В противном случае наблюдают появление холодных трещин в сварном соединении.. 10

Определяли интервал времени изменения размеров и величину магнитной проницаемости сразу после окончания сварки изделия из стали 12ХГН2МЮФДРА, обусловленный процессом интенсивного дисперсионного твердения металла сварного соединения. Интервал времени интенсивного изменения магнитных свойств стали и размеров конструкции составил 20 мин. Далее существенных 20 изменений этих характеристик не происходит при условии полного отсутствия внешних эксплуатационных нагрузок.

Испытуемые изделия подвергали 25 вибрации через 8-10 мин после сварки.

Время обработки составляло 20 мин.

Последующую термическую обработку . (отпуск) проводили более чем через

24 ч после сварки. За время пролежи- 30 вания изделий после вибрации По пос. тупления в печь трещин не обнаруживалось.

Таким образом, повышена стойкость .сварных соединений изделия из стали

12ХГН2МЮФДРА к образованию холодных трещин и увеличен возможный интервал времени до начала проведения отпуска.

Использование предлагаемого способа позволяет повысить эффективность обработки металлоконструкций наложением вибраций в интервале времени интенсивного изменения после сварки или закалки физических и механических свойств материалов и одновременно расширить технические возможности обработки.

Проведение вибрационной обработки, в укаэанном интервале времени обеспечивает повышенную стабильность микроструктуры и свойств материала, а совместно с последующим отпуском— дополнительное улучшение последних, т.е. повышение стойкости образованию холодных трещин.

Стабилизация микроструктуры на промежуточном этапе обработки придает гибкость построению технологического процесса, так как вибрационная обра-ботка может быть проведена на сварочном участке изготовления металлоконструкций, а последующая транспортировка в термический цех и загрузка металлоконструкции в печь — в любое удобное для промышленного производства время.

Таким образом, предложенный способ устраняет сложности подготовки те|>м, ского оборудования к заданному

«|>смени, опреде«яемаму предшествующей обработкой (сваркой закалкой) нс ключается время хопа. того простоя термопечей и транспортных средств.

Дог"..",нительное улучшение свойств материалов повышает работоспособность металлоконструкций.