Способ повышения выносливости сварных конструкций

 

Изобретение относится к сварке, в частности к способу повышения выносливости сварных соединений при циклическом нагружении стыковых и угловых сварных соединений . Изобретение может быть использовано в автомобилестроении, горном машиностроении и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение качества сварных соединений при циклическом нагружении. Способ заключается в том, что на поверхность зоны термического влияния наносят слой покрытия и ириной, равной ширине этой зоны из легкоплавкого сплава толщиной д(0,3-0,5)В, где В - ширина слоя покрытия. Покрытия наносят пайкой. В результате нанесения слоя пайки вблизи поверхности сварного соединения возникают напряжения сжатия и благодаря слою пайки, нанесенному на поверхность сварного соединения, резко снижается концентрация напряжений от внешней нагрузки по линии сплавления. Критерием оценки повышения выносливости сварных соединений являются значения пределов выносливости, которые определяются при испытании на усталость сварных образцов до появления в них усталостных трещин. 1 з.п ф-лы, 2 ил., 1 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)5 В 23 К 28/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4764454/27 (22) 05.12.89 (46) 23,01.92. Бюл. N. 3 (71) Институт электросварки им. Е.О.Патона (72) С.Б,Касаткин и Л.И,Миходуй (53) 621.791.75.015(088. 8) (56) Гильде В. Повышение выносливости сварных соединений конструкций с помощью пластмассовых покрытий. — Автоматическая сварка, 1965, N. 1.

Masumoto I., Tamaki К., Steel Welded

Joint by Hot Galvanizing. (Report 1) -Journal

of the Japan Welding Society.

Заявка Японии М 57-14493, кл, B 23 К

31/00, С 23 F 15/00. (54) СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ВЫНОСЛИВОСТИ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ (57) Изобретение относится к сварке, в частности к способу повышения выносливости сварных соединений при циклическом нагружении стыковых и угловых сварных соединений. Изобретение может быть использовано в автомобилестроении, горИзобретение относится к повышению выносливости стыковых и угловых сварных соединений при их эксплуатации в условиях воздействия циклического нагружения и может быт использовано в автомобилестроении, горном машиностроении и других отраслях промышленности.

Известен способ повышения выносливости сварных соединений с помощью нанесения на поверхность сварных соединений пластмассовых покрытий. В известном способе поверхность сварных соединений покрывают пластмассой или эпоксидной смолой. Однако этот способ недостаточно. 5U„„1706813 А1 ном машиностроении и других отраслях промышленности. Цель изобретения — повышение качества сварных соединений при циклическом нагружении. Способ заключается в том, что на поверхность эоны термического влияния наносят слой покрытия щириной, равной ширине этой зоны из легкоплавкого сплава толщиной А(0,3 — 0,5)В, где  — ширина слоя покрытия. Покрытия наносят пайкой. В результате нанесения слоя пайки вблизи поверхности сварного соединения возникают напряжения сжатия и благодаря слою пайки, нанесенному на поверхность сварного соединения, резко снижается концентрация напряжений от внешней нагрузки по линии сплавления.

Критерием оценки повышения выносливости сварных соединений являются значения пределов выносливости, которые определяются при испытании на усталость сварных образцов до появления в них усталостных трещин. 1 э.п ф-лы, 2 ил., 1 табл.! эффективен и незначительно повышает выносливость сварных соединений.

Известен также способ повышения выносливости сварных соединений с помощью горячего цинкования.

Недостатком указанного способа является то, что с его помощью не представляется возможным повышать выносливость сварных крупногабаритных изделий, Известен также способ повышения сопротивляемости сварных соединений растрескиванию. вызванного повышенным содержанием в зоне термического влияния (ЗТВ) водорода путем наклеивания на поверхность ЗТВ материала на основе тифло1706813 на, который содержит Fe-Tl и адсорбирует водород. В данном способе предотвращается водородное растрескивание путем наклеивания на поверхность ЗТВ слоя материала. адсорбирующего водород, Цель изобретения — повышение выносливости сварных конструкций при циклическом нагружении путем нанесения на любой участок поверхности эоны термического влияния посредством пайки слоя покрытия из легкоплавкого сплава, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу поверхностный слой легкоплавкого сплава, например на основе цинка наносят на сварное соединение с помощью пайки. Способ, основанный на процессе пайки, позволяет наносить слой легкоплавкого сплава на любой участок поверхности сварных крупногабаритных иэделий, Применение заявляемого способа позволяет более экономно расходовать сплав для обработки изделий, поскольку саой пайки наносится на узкий участок поверхности сварного соединения, производить обработку иэделий крупных размеров в отдельных зонах предполагаемого развития усталостных трещин. Поэтому заявляемый способ является весьма технологичным, На фиг,1 и 2 представлена схема способа.

Способ состоит в следующем, Поверхность 1 образца со сварным швом, прилегающую к зоне сплавления металла шва с основным металлом, зачищают от окалины. Затем зачищенные участки поверхности образцов нагревают газовой горелкой до 600 С и наносят на нее флюс для пайки на основе буры. После этого на зачищенную поверхность металла наносят припой, который при этом расплавляется, Расплавленный припой разравнивают, чтобы он покрыл поверхность металла зоны термического влияния сварного шва 2, прилегающие к линии сплавления. Ширина зоны слоя пайки В 1 составляет 10 мм, что равно ширине эоны термического влияния.

Слой пайки имеет такую ширину В, чтобы он покрывал наиболее охрупченный участок зоны термического влияния сварного шва 2.

Толщина слоя пайки д на ровных участках поверхности образца составляет 1 — 1,5 мм, а над линией сплавления толщина слоя д должна быть не более 0.5 от его ширины В, поскольку в более толстом слое могут возникать напряжения растяжения большой величины, которые вызывают отслаивание слоя от поверхности образца и понижают выносливость сварных соединений (табл.1).

Слой нельзя делать тоньше, чем 0,3 его ширины, поскольку при слишком тонком слое нельзя обеспечить сплошность покрытия им поверхности сварного соединения. После охлаждения сварного соединения образуется достаточно прочное сцепление (адгезия) паянного слоя с поверхностью сварного соединения. В результате нанесения паянного слоя в поверхностном слое металла сварного соединения образуются напряжения сжатия. Дополнительно к этому благодаря паянному слою резко снижается концентрация напряжений от внешней нагрузки по линии сплавления сварного соединения. Эти факторы обеспечивают повышение выносливости сварных соединений при циклическом нагружении.

Пример. Крестообразные образцы (фиг.1 и 2) иэ высокопрочной стали 13ХГМРБ с оо,2=600 МПа со сварными угловыми швами, выполненными в углекислом газе обрабатывали по предлагаемому способу. На зачищенную поверхность образцов (фиг.1 и

2), нагретую до 600 С в зоне линии сплавления наносят слой флюса для пайки на основе буры. Затем поверхность образца в той же зоне покрывают слоем припоя ПАН-23, который представляет собой сплав цинка с оловом. Припой при этом расплавляется, а после охлаждения поверхности образца образует поверхностный слой 1, который имеет прочное сцепление с поверхностью образца 3 шириной 10 мм и толщиной над линией сплавления 5 мм (0,5 ширины слоя), Затем образцы испытывались на усталость при изгибном нагружении с симметричным циклом. Проведенные испытания показали, что в результате нанесения на сварные соединения стали 13ХГМРБ паяного слоя 1 с помощью цинково-оловянного припоя ПАН23 предел выносливости этих соединений повышается в 2 раза по сравнению с необработанными образцами.

Таким образом, по сравнению с прототипом данный способ позволяет существенно повышать выносливость сварных соединений. Выносливость повышается в результате создания в поверхностном слое сварных соединений после обработки по заявляемому способу напряжений сжатия и уменьшения концентрации напряжений в месте перехода от сварного шва к основному металлу. Значения радиуса закругления в месте перехода от шва к основному металлу для необработанных по заявляемому способу образцов на порядок ниже, чем для обработанных (табл.1).

Экономический эффект от внедрения способа не может быть определен ввиду отсутствия методики его расчета, 1706813

Соотношение толщи- Предел выносливоны к ши ине слоя сти об аэ а -1, МПа

Радиус закругления,мм

Название образца

53

47

0,4

0,35

0,45

0,55

0,47

0.6

4,2

4,3

4,1

Я г. 2

Составитель Л.Миходуй

Редактор С.Патрушева Техред M.Moðãåíòýë Корректор А Осауленко

Заказ 228 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

1. Способ повышения выносливости сварных конструкций, преимущественно при циклическом нагружении, при котором на поверхность зоны термического влияния наносят слой покрытия шириной, равной ширине этой эоны, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварных конструкций при циклическом.нагружении, Крестообразные образцы со сварными швами, выполненными в углекислом газе в исходном состоянии.

Крестообразные образцы со сварными швами, выполненными в углекислом газе и обработанные по заявляемом способ наносят слой покрытия иэ легкоплавкого сплава толщиной д, которую выбирают иэ следующего соотношения: (0,3 — 0,5)В/ д, 5 где 8 — ширина слоя покрытия.

2. Способ поп1,отличающийся тем, что покрытие наносят посредством пайки.