Способ изготовления сварных соединений

 

Использование: сварка конструкций из Al-сплавов в различных отраслях машиностроения . Сварку осуществляют на стальной подкладке с вкладышем из Al-сплава. Пластическое деформирование металла шва проводят при Т 150±10°С и степени деформации Ј 3-4% с одновременным деформированием при Т 100±10°С и степени деформации в 2-3%. Применение способа позволяет обеспечить требуемое качество сварных соединений, устранить сварочные деформации и существенно снизить уровень остаточных сварочных напряжений , исключить преждевременное разрушение конструкций, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5I)s В 23 К 28/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

llQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4811099/08 (22) 06.04.90 (46) 07.06.92. Бюл. М 21 (71) Научно-исследовательский институт технологии машиностроения (72) В.И.Ануфриев, С.А.Куркин, И.B.Ñàëîìàтов, В.И.Зайцев и А.Т.Дружинин (53).621.79 I 75.011 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 789258, кл. В 23 К 28/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР .М 1052357, кл . В 23 К 28/00, 1982. (54) CflOCO5 ИЗГОТОВЛЕНИЯ CBAPI-II IX

СОЕДИНЕНИЙ

Изобретение относится к сварке и может быта использовано в различных отраслях народного хозяйства при производстве конструкций из Ai-сплавов с повышенными требованиями к качеству сварных соединений и точности изготовления.

Известен способ изготовления сварных соединений, в котором, с целью повышения качества сварных соединений путем обеспечения равнопрочности и равнопластичности металла шва с основным металлом, пластическое деформирование проводят в два этапа, при этом в процессе сварки осуществляют горячее плавтическое деформиро.вание при 400 С, а после сва.рки— холодное пластическое деформирование околошовной зоны, Недостатком этого технического решения является то, что при сварке с пластическим деформированием шва при Т 400 С происходит попадание в металл шва углеродистых и интерметаллидных включений, способствующих образова,, ЯЛ,„, 1738561 А1 (57) Использование: сварка конструкций из

Al-сплавов в различных отраслях машиностроения, Сварку осуществляют на стальной подкладке с вкладышем из AI-сплава, Пластическое деформирование металла шва проводят при Т = 150+10 С и степени деформации о=3-4% с одновременным деформированием при Т = 100й10 С и степени.:деформации е = 2-3, Применение способа. позволяет обеспечить требуемое качество сварных соединений, устранить сварочные деформации и существенно снизить уровень остаточных сварочных напряжений, исключить преждевременное разрушение конструкций, 5 ил. нию трещин, а также не устраняет сварочные деформации и не снижает остаточные сварочные напряжения. Они остаются на уровне сварки в исходном состоянии.

Известен способ получения сварных соединений, в котором, с целью улучшения качества сварных соединений из Al-сплавов путем снижения уровня остаточных сварочных напряжений при устранении деформации коробления, деформированию подвергаются стыкуемые кромки основного металла при температуре Т - 50ч-10 С и степени деформации 1-2% с одновременным деформированием металла шва на стадии выравнивания температурного поля при 90+30 С и степени деформации я =

=4-7%, При этом способе сварка и пластическое деформирование шва осуществляются на стальной сплошной подкладке, Недостатком этого. технического решения является то. что при использовании источника нагрева с высокой плотностью тока, 1738561 сварного соединения (фиг.5). Прокатка ме- 55 талла шва вторым роликом удлиняет волокна, компенсируя оставшуюся от первого процесса величину деформации укорочения, При этом происходит устранение денапример при сварке плавящимся электродом, имеет место расплавление стальной подкладки и попадание в металл шва углеродистых и интерметаллидных включений, снижающих конструктивную прочность вследствие появления трещин. Кроме того, деформирование металла шва íà Al-вкладыше не позволяет за один проход устранить остаточные сварочные деформации и снизить уровень остаточных сварочных напряжений, поскольку усилие от прокатки в этом случае расходуется в основном на уплотнение Al-вкладыша и устранение зазоров между вкладышем и стенками канавки стальной подкладки. Несмотря на изменение усилий прокатки в широких пределах с небольшим интервалом между усилиями во всех случаях оставался прогиб и высокий уровень остаточных сварочных напряжений.

Целью изобретения является исключение разрушения при сварке с высокой плотностью тока, Сущность изобретения состоит в том, что в способе изготовления сварных соединений, при котором выполняют дуговую сварку на стальной прокладке и последующее пластическое деформирование роликами, в стальной подкладке в зоне сварного шва размещают вкладыш из Al-сплава, а в процессе пластического деформирования один ролик располагают в зоне с Т =

=.150+10 С и деформацию осуществляют на

3-4%, а второй — в зоне Т = 100+10 С и деформируют металл шва на 2-3%.

При этом протекают следующие процессы.

Первый процесс, В этом случае протекает процесс сварки, при котором в соответствии с известным механизмом образования деформации и напряжений при остывании металла происходит укорочение волокон как в продольном, так и в поперечном направлениях, что впоследствии приводит к возникновеwe растягивающих напряжений и образованию сварочных деформаций коробления.

Второй процесс. При деформировании металла шва первым роликом в интервале

150" 10 С и степени деформации я = 3 — 4% протекают пластические деформации удлинения. Однако в этом случае проплавом заполнена канавка в Al-вкладыше, выбраны все зазоры, т.е. созданы благоприятные условия для развития пластических деформаций при прокатке вторым роликом в зоне

50 формаций коробления (фиг.4) и снижение уровня остаточных напряжений в 2,5 — 3,5 раза по сравнению со сваркой в исходном состоянии (фиг,3). Следует отметить, что все процессы связаны между собой и происходят одновременно.

На фиг.1 представлена схема осуществления способа: на фиг.2 — схема стальной подкладки с вкладышем из Al-сплава; на фиг.3 — распределение остаточных сварочных напряжений; на фиг.4 — величины деформаций коробления; на фиг.5 — распределение твердости в поперечном сечении сварного соединения.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Перед сборкой под сварку деталей 1 в паз стальной подкладки 2 устанавливают

Al-вкладыш 3.

Затем в зависимости от температурных условий устанавливают прокатывающее устройство относительно сварочной горелки

4 так, чтобы в зоне прокатывающего ролика

5 была температура 150+10 С, а в зоне контакта прокатывающего ролика 6

100+.10 С. После этого включают устройства для обеспечения статического усилия с таким расчетом, чтобы при прокатке металла шва ролик .5 обеспечил своим статическим давлением степень деформации 3-4%, а ролик 6 — степень деформации 2-3, Затем возбуждают сварочную дугу, приводят в . движение привод перемещения сварочного и деформирующего устройств, осуществляют пластическое деформирование металла шва при указанных степенях деформации.

Такое деформирование позволяет исключить преждевременное разрушение конструкций, устранить деформации коробления и значительно снизить уровень остаточных сварочных напряжений.

Пример. Перед сваркой деталей из сплава l201 толщиной 4 мм в паз стальной подкладки устанавливают вкладыш из сплава 1201 для формирования проплава. После этого производят сборку под сварку, Сварку выполняют плавящимся электродом на режиме: скорость сварки 36 м/ч; сварочный ток 160 А; напряжение дуги 20 В. Прокатывающий ролик 5 устанавливают относительно сварочной горелки на расстояние

A> = 200 мм, что соответствует температуре

Т =150 С, а,ролик 6 устанавливают на расстояние от первого ролика Az = 320 мм, что соответствует температуре Т = 100 С. С учетом степени деформации я = 3% статическое усилие на ролике 5 составляет 10000 Н, а на ролике 6 с учетом степени деформации г = 2% P = 11000 Н. Затем включают

1738561 привод движения сварочного и деформирующих устройств. При этом сварочное устройство будет осуществлять сварку деталей, нагрев зоны сварочного соединения, а прокатывающие ролики будут совершать пластическое.деформирование в заданных температурных условиях, Внедрение способа при сварке плавящимся электродом конструкций иэ At-сплавов позволит: обеспечить точность сварной конструкции: снизить уровень остаточных сварочных напряжений и устранить деформации коробления; уменьшить трудоемкость изготовления сварных конструкций за счет исключения трещин в металле шва сварного соединения; исключить преждевременное разрушение конструкций и обеспечить стабильный процесс сварки.

Формула изобретения, Способ изготовления сварных соединений преимуществечно из Al-сплавов, при, котором выполняют дуговую сварку на ос5 тальной прокладке и последующее пластическое деформирование роликами, о т л ича ю щи и ся тем, что, с целью исключения разрушения при сварке с высокой плотностью тока путем уменьшения сварочных де10 формаций и напряжений и исключения . появления интерметаллидов в металле шва. в стальной подкладке в зоне сварного шва размещают вкладыш из At-сплава, а в процессе пластического деформирования один

15 ролик располагают в зоне с Т - 150 «+10 С и деформацию осуществляют на 3-4 f . а другой — в зоне T = 100+ 10 С и деформируют металл шва на 2-3 4. сиае рогагпко

1Яа

1738563

Фиг4

1738561

А. СВА9КД

2.<- ПРОКАТКА в и т-ж с. 5х-х ЯЩДДЯ

gpss y= ggog .

+800ЩКА ПРИ Т

Составитель И. Саломатов

Техред М.Моргентал Корректор Л. Бескид

Редактор Г. Гербер

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

Заказ 1963 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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