Способ обработки изделий

 

Изобретение относится к способам изменения физико-механических свойств металлов и сплавов „и предназначен для повышения работоспособности сварных металлоконструкций при создании и эксплуатации различных машин и оборудования в условиях холодного климата. Цель изобретения - повышение сопротивления низкотемпературному разрушению. Сварные элементы подвергают циклическому нзгружению на начальной стадии инкубационного периода выносливости до завершения циклической микротекучести металла. Максимальное напряжение цикла представляет собой сумму остаточных сварочных и циклического напряжений, совпадающих по направлению . Максимальное напряжение цикла не должно превышать критического напряжения усталости металла. Способ позволяет понизить критическую температуру хрупкости на 10-15 К. 1 ил., 1 з.п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

rsi>s С 21 0 9/50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4636579/02 (22) 12.01.89 (46) 30.11,91. Бюл. М 44 (71) Научно-исследовательский и проектноконструкторский институт по проблемам развития Канско-Ачинского угольного басЖЯнй (72) В.С.Буторов (53) 621.7В5.79 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 443920, кл, С 21 D 7/02, 1974.

4 (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к способам изменения физико-механических свойств металлов и сплавов „и предназначен для повышения работоспособности сварныхмеИзобретение относится к способам изменения физико-механических свойств металлов и сплавов и предназначено для, повышения работоспособности сварных металлоконструкций при создании и эксплуатации различных машин и оборудования в условиях холодного климата.

Цель изобретения — повышение сопро тивления низкотемпературному разрушению.

В способе повышения низкотемпературной работоспособности сварных элементов металлоконструкций циклическим нагружением, согласно изобретению, нагружение проводят на начальной стадии инкубационного периода выновливости до завершения циклической микротекучести металла при максимальном напряжении цикла, не превышающем критическое напряжение усталости металла. Максималь„> Ы„„1694667 А1 таллоконструкций при создании и эксплуатации различных машин и оборудования в условиях холодного климата. Цель изобретения — повышение сопротивления низкотемпературному разрушению. Сварные элементы подвергают циклическому нагружению на начальной стадии инкубационного периода выносливости до завершения циклической микротекучести металла. Максимальное напряжение цикла представляет собой сумму остаточных сварочных и циклического напряжений, совпадающих по направлению. Максимальное напряжение цикла не должно превышать критического напряжения усталости металла. Способ позволяет понизить критическую температуру хрупкости на 10-15 К, 1 ил., 1 з.п. ф-лы. ное напряжение цикла представляет собой сумму остаточных сварочных и циклического напряжений, совпадающих по направлению. Циклическое нагружение проводят до момента стабилизации уровня диссипированной в металле механической энергии.

Режим нагружения, предлагаемый в способе, обусловливает протекание микропластических деформаций (в отличие от макропластических деформаций, происходящих в известных способах). При этом уменьшается микроструктурная неоднородность металла путем выравнивания большеугловых границ зерен стабилизации ферритной матрицы, формирование субструктуры. Повышается равномерность поглощения механической энергии в процессе нагружения, т.е. происходит стабилизация уровня диссипированной в металле механической энергии.

1694667

25

45

Уменьшение микроструктурной HBQднородности способствует понижению критической температуры хрупкости.. В результате достигается повышение сопротивления металла сварного элемента низкотемпературному разрушению.

Способ поясняется чертежом, на котором изображена диаграмма циклического нагружения, где:

1 — максимальное напряжение цикла;

2 — минимальное напряжение цикла;

3 — окончание циклической микротекучести металла.

Зона ограниченная линиями 1, 2, 3 и осью ординат (на графике заштрихована) иллюстрирует режимы циклического нагружения, обусловливающие повышение сопротивления низкотемпературному разрушению металла.

Максимальное напряжение цикла представляет собой сумму остаточных напряжений сгоот и циклического напряжения Оцикл и соответствует критическому напряжению усталости ок; Выход за линии 1 и 3 снижает сопротивление низкотемпературному разрушению, повышая критическую температуру хрупкости. Минимальное напряжение цикла соответствует исходному уровню остаточных напряжений сгоот. Положение линий 1, 2 и 3 зависит от уровня остаточных напряжений, типа металла и его структурной однородности после сварки.

Пример. Способ осуществляется следующим образом. Циклическое нагружение металлоконструкции проводят путем, например, вибрационной обработки при помощи механического вибратора дебалансного типл...с электроприводом. Расчет и . назначение режимов виброобработки производят на основе анализа обобщенной диаграммы усталости металла. Величина критического напряжения усталости % является справочной величиной. Величину остаточных напряжений оплот. детали определяют одним из известных методов, например, магнитоупругим, ультразвуковым или другими. Требуемую величину виб рационного напряжения определяют по формуле

Овибр Oic Оост.

Проводят вибрационную обработку металлоконструкции. Кон роль величины вибрационного напряжения осуществляют одним из известных методов, например; тензометрированием. Величину тока в цепи электродвигателя вибратора контролируют при помощи амперметра. Вибрационную обработку прекращают после стабилизации величины тока в цепи электродвигателя, что соответствует стабилизации уровня диссипированной в металле механической энер-. гии, При конкретном выполнении способ реализуется следующим образом, Обрабатывают сварные пластины из стали 0912С размером 750х200х16 мм, сваренные автоматической сваркой продольным швом.

Вибратор закрепляют на пластину с помощью струбцин, Величина остаточных на.пряжений, измеренная методом разрезки, 310 МПа. Величина критического напряжения усталости 380 МПа. В таком случае, величина вибрационного напряжения не должна быть более 70 МПа. Проводят вибрационную обработку при величине вибронапряжения 20 МПа. Регистрацию величины вибронапряжения проводят тензометрированием пластин с использованием осциллографа НО-71 и усилителя УТ-4-1. Задание необходимой величины вибронапряжения производят установкой соответствующей величины дебаланса в вибраторе, Обработку проводят до стабилизации электрического тока в цепи электродвигателя вибратора. Первоначальное значение тока 4,1 А, после стабилизации

3,8 А. Оценку сопротивления пластин низкотемпературному разрушению проводят путем определения критической температуры хрупкости по результатам испытаний вырезанных из пластин образцов (ГОСТ 9454-78) на ударный изгиб в интервале температур от

273 до 213 К. Критическая температура после виброобработки понизилась с 238 до

228 К, т.е. на 10 К по сравнению с необработанными пластинами.

По другому варианту конкретного выполнения вибрационную обработку проводят при величине вибронапряжения 60 МПа на таких же пластинах. Измерение остаточных напряжений, тензометрирование и определение критической температуры хрупкости проводят аналогично предыдущему варианту (при величине вибронапряжения 20 МПа), Критическая температура хрупкости обработанных пластин по сравнению с необработанными понизилась также íà 10 К.

При гвибр = 70 МПа критическая температура хрупкости Ткр понизилась также на

10 К. ВибРационнаЯ обРаботка пРи Съв бр до

70 МПа включительно вызывает одинаково эффективное понижение Т» на 10 К для данного сварного соединения, Выход за пределы предлагаемых режимов является причиной наклепа и, KBK следствие повышением leap, Вибрационная обРаботка пРи Овибр, = 80 МПа (пРототип), 1694667

Формула изобретения

1, Способ обработки изделий, преимущественно сварных, включающий циклическое нагружение с заданным напряжением

Составитель Т. Бердышевская

Редактор Е. Зубиетова Техред M.Ìoðãåíòàë Короектор О. Кравцова

Заказ 4131 Тираж Подписное

ВНИИГ1И I ос дарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Произв >д<;твенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 проведенная также как в предыдущих вариантах, повышает Тхр от 238 до 243 К, т.е. на

5 К.

Предлагаемый способ обусловливает повышение сопротивления металла сварных элементов металлоконструкций низкотемпературному разрушению, снижая критическую температуру хрупкости на 1015 К. Использование способа повышения низкотемпературной работоспособности сварных элементов металлоконструкций в условиях холодного климата увеличивает период безаварийной работы техники на

35-40 дней в году. цикла и числом циклов, о т л и ч а ю щ и й-, с я тем, что, с целью повышения сопротивления низкотемпературному разрушению. напряжение цикла определяют из соотно5 шения гтцикл гк Уэст. где ок — критическое напряжение усталости, МПа;

Иост — исходный уровень остаточных на10 пряжений, МПа, а число циклов устанавливают соответствующим завершению циклической микротекучести металла.

Ъ Способ по и 1, от л и ч а ю щ и йс я

15 тем, что завершение циклической микротекучести металла определяют по стабилизации уровня диссипированной в металле механической энергии.