Способ дуговой сварки

 

Изобретение относится к области сварки плавлением тонкостенных листовых и пластичных металлов, склонных к термическому упрочнению, и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение качества при сварке тонкостенных листовых и пластичных металлов, склонных к термическому упрочнению путем увеличения растягивающих усилий. В способе дуговой сварки, при котором детали собирают с прихватками, а в процессе сварки к свариваемым кромкам прикладывают растягивающее усилие резцом, предварительно определяют прогиб от вертикальной составляющей усилия резания. Прихватку осуществляют на режиме, обеспечивающем упрочнение металлов. Сварку ведут на подкладке, изготовленной с углублением, равным прогибу от вертикальной составляющей усилия резания. Тонкостенная деталь получает дополнительное растяжение от прохождения резца по упрочненному прихваточному металлу стыка. 1 ил.

Изобретение относится к сварке, в частности к автоматической и ручной дуговой сварке тонкостенных листовых и пластичных металлов, склонных к термическому упрочнению, и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Известен способ дуговой сварки стыковых соединений и материалов с низкой технологической прочностью, при котором в процессе сварки к соединению прикладывают нагрузку режущим инструментом, который располагают позади сварочной горелки. Недостатком известного способа является то, что способ не применим для пластичных металлов, склонных к термическому упрочнению. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ дуговой сварки, при котором детали собирают с прихватками, а в процессе сварки к свариваемым кромкам прикладывают растягивающее усилие от резца. Недостатком известного способа является то, что способ не применим для тонкостенных листовых сварных соединений из материалов, склонных к термическому упрочнению, т.к. величина растягивающего усилия, вызываемого резцом, недостаточна. Целью предлагаемого изобретения является повышение качества при сварке тонкостенных листовых и пластичных металлов, склонных к термическому упрочнению путем увеличения растягивающих усилий. Поставленная цель достигается тем, что в способе дуговой сварки, при котором детали собирают с прихватами, а в процессе сварки к свариваемым кромкам прикладывают растягивающее усилие от резца, предварительно определяют прогиб от вертикальной составляющей усилия резания, прихватку осуществляют на режиме, обеспечивающем упрочнение металлов, а сварку ведут на подкладке, изготовленной с углублением, равным прогибу от вертикальной составляющей усилия резания. В результате анализа известных технических решений при проведении патентных исследований заявитель не обнаружил технических решений с признаками, сходными с отличительными признаками заявляемого решения, а поэтому совокупность упомянутых существенных признаков позволяет повысить качество при сварке тонкостенных листовых и пластичных металлов, склонных к термическому упрочнению. Предложенное техническое решение поясняется чертежом, где схематично представлен способ дуговой сварки тонкостенных листовых металлов, склонных к термическому упрочнению. Способ осуществляют следующим образом. Предварительно на образцах-свидетелях определяют прогиб от вертикальной составляющей усилия резания Р_у. Вертикальная составляющая Р_у, приложенная в плоскости, перпендикулярной к стыку свариваемого изделия, и определяющая прогиб заготовки, рассчитывалась в зависимости от силы Р_z действующей в плоскости детали. Как показывают эксперименты для тонкостенных деталей величина силы Р_z оказывается недостаточной для обеспечения требуемой деформации. Увеличить силу Р_z невозможно из-за малой толщины детали и ограниченности снимаемого слоя металла. Поэтому для дополнительного растяжения вводится составляющая силы резания в вертикальной плоскости. Другим средством увеличения силы Р_z является постановка перед сваркой прихватки. Силу Р_z определяют экспериментально на образцах, при этом Р_z задают из условия максимально возможного съема металла, что зависит от свойств материала и его толщины. Вертикальная составляющая силы резания P_y, как правило, значительно меньше силы Р_z и составляет: P_y 0,4P_z. По нашим экспериментальным данным. когда металл нагрет, вертикальная составляющая Р_y будет составлять: P_y (0,25-0,3)P_z. Величину прогиба материала от вертикальной составляющей Р_у определяли экспериментально на образцах. Экспериментально установлена величина прогиба материала от величины Р_у резца 2 на 5-ти образцах. Изготавливали подкладку 1 с углублением А величиной, равной высоте прогиба Δ материала от вертикальной составляющей усилия резания Р_у резца 2. На подкладку, имеющую углубление А для прогиба Δ деталей, устанавливают детали 3. Прихватывают детали 3 на режиме, обеспечивающем упрочнение свариваемого металла, вследствие подобранного термического цикла сварки. Прихватка производится сплошным швом. На стык 4 устанавливают резец 2 с жестко закрепленной на резце 2 сварочной головкой 5. Сварку ведут на подкладке 1, изготовленной с учетом прогиба деталей 3 от вертикальной составляющей усилия резания Р_у. В процессе сварки к свариваемым кромкам прикладывают растягивающее усилие P_z 130 кгс и усилие вертикальной составляющей Р_у 30-40 кгс резцом 2. Резец 2 испытывает повышенную нагрузку при контакте с упрочненным металлом прихваток, тем самым стык детали дополнительно растягивается. Таким образом, тонкостенная деталь в предлагаемом способе получает дополнительное растяжение от прохождения резцом 2 по упрочненному прихваточному металлу стыка. В этом случае резец 2 затрачивает значительно большее усилие резания, чем при резании металла в состоянии поставки. В процессе сварки оставшийся прихваточный металл переплавляется, регулируется напряженно-деформированное состояние для материалов типа 30ХГСА и получаются сварные швы высокого качества. П р и м е р ы. Производили сварку образцов-свидетелей из стали 30ХГСА толщиной 1,5 мм в состоянии поставки. Предварительно на образцах из стали 30ХГСА толщиной 1,5 мм определяли прогиб от вертикальной составляющей усилия резания Р_у. Для определения вертикальной составляющей силы резания Р_у определяли силу Рz, действующую в плоскости детали. Силу Р_z определяли экспериментально на 5-ти образцах. Экспериментально установлено, что сила Р_z составляет 130 кгс. Вертикальная составляющая силы резания Р_у, как правило, меньше силы Р_z и составляет: P_y (0,25-03)P_z. Учитывая то, что металл находится в нагретом состоянии Р_у ≈ 10-40 кгс. Величину прогиба материала от силы резания Р_у определяли экспериментально на 5-ти образцах. Экспериментально установлена величина прогиба Δ материала от резца 2, которая составляет Δ 1 мм с учетом высоты прихватки, которая имела высоту 0,5-0,7 мм. Изготовили прокладку 1 с углублением А величиной, равной высоте прогиба материала Δ от вертикальной составляющей усилия резания Р_у резца 2. На подкладку 1, имеющую углубление А величиной, равной прогибу Δ 1 мм, устанавливали детали 3. Прихватывали детали 3 сплошным швов на режиме, обеспечивающем упрочнение свариваемого металла: I_св 120 А аргонно-дуговой сваркой в среде защитного газа с расходом 6-7 л/мин. На стык 4 устанавливали проходной резец 2 с жестко закрепленной на резце 2 сварочной головкой 5 типа АСГВ-4. Сварку производили на режиме: I_св 160А, скорость сварки V_св 15 м/ч неплавящимся вольфрамовым электродом в среде защитных газов с расходом 7 л/мин. Сварку вели на подкладке 1. В процессе сварки к свариваемым кромкам прикладывали растягивающее усилие P_z 130 кгс и усилие вертикальной составляющей Р_у 30-40 кгс проходным резцом. Применение предложенного способа для сварки тонкостенных листовых и пластичных металлов, склонных к термическому упрочнению, путем увеличения растягивающих усилий за счет прохождения резцом 2 по упрочненному прихватному металлу позволило получить высокое качество сварных соединений, не имеющих деформаций после сварки. Таким образом, по сравнению с прототипом предложенный способ дуговой сварки позволяет повысить качество сварных соединений тонкостенных листовых металлов склонных к термическому упрочнению, за счет применения растягивающих усилий, обеспечивающих прогиб свариваемых кромок в процессе сварки, и получить снижение деформаций в сварных соединениях.

Формула изобретения

СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ, при котором детали собирают с прихватками, а в процессе сварки к свариваемым кромкам прикладывают растягивающее усилие резцом, отличающийся тем, что, с целью повышения качества при сварке тонкостенных листовых и пластических металлов, склонных к термическому упрочнению, предварительно определяют прогиб от вертикальной составляющей усилия резания, прихватку осуществляют на режиме, упрочняющем металл, а сварку ведут на подкладке с углублением, равным прогибу от вертикальной составляющей усилия резания.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000

Извещение опубликовано: 10.11.2000        

---