Способ получения неразъемного соединения деталей

Изобретение может быть использовано при производстве деталей и конструкций, работающих в циклическом режиме нагружения, в частности тонкостенных сосудов давления. Между параллельно расположенными кромками соединяемых деталей размещают вставку из материала с эффектом памяти формы (ЭПФ). Расплавляют вставку и кромки соединяемых деталей и охлаждают сварное соединение. Плавление осуществляют лазерной или электродуговой сваркой неплавящимся электродом в среде защитных газов. Используют вставку в виде проволоки, или полосы, или пластины. В процессе циклической работы соединения материал вставки восстанавливает деформацию в момент разгрузки, тем самым предотвращая появление пластических деформаций и, как следствие, возникновение и рост микротрещин. 4 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области общего машиностроения, деталям и конструкциям, работающим в циклическом режиме нагружения, в частности к производству тонкостенных сосудов давления.

Известен способ неразъемного соединения двух деталей, включающий выполнение в одной из соединяемых деталей установочного паза по форме установочной части другой детали и технологических отверстий по периметру ее установочного паза с образованием перемычек. В другой детали выполнены технологические выемки по периметру ее установочной части с шагом размещения технологических отверстий первой детали. Совмещение одной детали с другой деталью производится путем установки установочной части одной из них в установочном пазу другой. Размещение перемычек первой детали в технологических выемках второй детали производится при помощи специального инструмента, обеспечивающего деформации перемычек в направлении к технологическим выемкам (А.с. №1583673). Недостатком этого способа является отсутствие герметичности соединения.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого способа является способ получения неразъемного соединения сопрягаемых деталей, основанный на параллельном расположении кромок соединяемых деталей, размещении между ними вставки, расплавлении вставки и кромок соединяемых деталей с последующим охлаждением сварного соединения (SU 904937 А1, 15.02.1982). Недостатком данного способа является невысокая долговечность соединения. В процессе циклического нагружения деталей происходит накопление повреждений в зоне соединения, приводящее к появлению и росту микротрещин. Накопление повреждений связано с остаточной пластической деформацией, возникающей в материале в процессе его циклической работы.

Задачей изобретения является повышение долговечности неразъемного соединения деталей путем использования материалов с эффектом памяти формы (ЭПФ), позволяющих восстанавливать дополнительную к упругой часть деформации в процессе циклических нагрузок, предотвращать возникновение пластических деформаций, тем самым снижать появление и рост микротрещин в соединении.

Поставленная задача решается предлагаемым способом неразъемного соединения деталей. Кромки соединяемых деталей располагаются параллельно. Между кромками соединяемых деталей размещается вставка, выполненная из материала с ЭПФ. Затем осуществляется плавление вставки и кромок соединяемых деталей до их сплавления и охлаждение. Температура плавления выбирается исходя из температуры плавления более тугоплавкого материала. Плавление может осуществляться в среде защитных газов при помощи лазерной или электродуговой сварки неплавящимся электродом. Кромки соединяемых деталей располагаются на ширину вставки из материала с ЭПФ, выполненной в виде проволоки, полосы или пластины.

Повышение долговечности неразъемного соединения деталей при циклических нагрузках заключается в способности материала с ЭПФ восстанавливать до 8% деформации сразу после снятия нагрузки. Это свойство проявляется при температурах выше конца обратных мартенситных превращений Af и называется псевдоупругость. В процессе циклической работы соединения при температурах выше Af материал вставки восстанавливает деформацию в момент разгрузки, тем самым предотвращая появление пластических деформаций и, как следствие, возникновение и рост микротрещин.

Вариант 1

Способ осуществляется следующим образом. В качестве соединяемых деталей используются листы стали 12Х18Н10Т толщиной 1 мм, которые устанавливаются и фиксируются на плоских медных оправках таким образом, что кромки листов параллельны между собой и находятся на расстоянии 1 мм. Далее производится установка вставки из сплава Ni55,5Ti44,5, выполненной в виде проволоки диаметром 1 мм между соединяемыми листами. Медные оправки вместе с соединяемыми листами и вставкой из сплава Ni55,5Ti44,5 помещаются в герметичную камеру, из которой откачивается воздух при помощи вакуумного насоса. После этого камера заполняется инертным газом - аргоном. Температура плавления стали 12Х18Н10Т 1800°С, сплава Ni55,5Ti44,5 1350°С, следовательно, температура плавления должна составлять не менее 1800°С. При помощи электродуговой сварки неплавящимся электродом за один проход производится проплавка, обеспечивающая соединение листов. Режимы электродуговой сварки: ток I=60 А; напряжение V=30 В; скорость продольной подачи v=60 мм/мин. Режимы проплавки выбираются в зависимости от температуры плавления материала вставки и материала соединяемых деталей и должны обеспечивать расплавление обоих материалов.

Повышение долговечности неразъемного соединения заключается в том, что при температурах выше Af (для сплава Ni55,5Ti44,5 Аf=-26°С) после снятия нагрузки материал вставки проявляет эффект псевдоупругости и восстанавливает до 4% деформации, предотвращая появление микротрещин. Испытания соединения на многоцикловую усталость показали увеличение предела выносливости в 1,5-1,7 раз в сравнении с описанными выше аналогами.

Вариант 2

В качестве соединяемых деталей используются две половинки цилиндрической части корпуса тонкостенного сосуда давления, образованные осевым сечением цилиндра. Днища сосуда представляют собой полусферические крышки. Материал корпуса сосуда - никелевый сплав ХН78Т, размеры: диаметр сосуда 100мм, высота 150мм, толщина стенки 2 мм, радиус днища 50 мм. Для неразъемного соединения двух цилиндрических частей по образующей цилиндра используются две вставки, представляющие собой полоски размерами 150×6×2 мм из сплава Ni51,5Ti46Fe2,5. Две цилиндрические части корпуса сосуда устанавливаются на специальные медные цилиндрические оправки того же диаметра и фиксируются так, чтобы кромки соединяемых частей были параллельны, причем расстояние между ними должно равняться ширине вставки 6 мм. Между двумя кромками соединяемых деталей устанавливаются вставки. Далее вся конструкция помещается в герметичную камеру, из которой откачивается воздух при помощи вакуумного насоса. После этого камера заполняется инертным газом - аргоном. Температура плавления сплава ХН78Т 1300°С, сплава Ni51,5Ti46Fe2,5 1450°С, следовательно, температура плавления должна составлять не менее 1450°С. При помощи непрерывной лазерной сварки за один проход с каждой стороны вставки производится проплавка, обеспечивающая соединение соответствующих кромок вставки и цилиндрической части. Аналогичным образом производится проплавка для другой вставки.

Режимы непрерывной лазерной сварки: мощность излучения Р=1800 Вт; диаметр пятна d=2 мм; скорость сварки v=40 мм/мин. Далее к полученной цилиндрической части корпуса сосуда давления привариваются днища.

Повышение долговечности неразъемного соединения заключается в том, что при температурах выше Af (для сплава Ni51,5Ti46Fe2,5 Af=-69°C) после снятия нагрузки материал вставки проявляет эффект псевдоупругости и восстанавливает до 6% деформации, предотвращая появление микротрещин. Испытания соединения на малоцикловую усталость в мягком режиме нагружения с амплитудой 250 МПа показали увеличение числа циклов до разрушения в 2,5-3 раза в сравнении с описанными выше аналогами.

1. Способ получения неразъемного соединения деталей, включающий параллельное расположение кромок соединяемых деталей, размещение между кромками вставки, расплавление вставки и кромок соединяемых деталей и охлаждение сварного соединения, отличающийся тем, что размещают вставку, выполненную из материала с эффектом памяти формы (ЭПФ).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что плавление осуществляют в среде защитных газов.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что кромки соединяемых деталей располагают на расстоянии, равном ширине вставки.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что плавление осуществляют лазерной или электродуговой сваркой неплавящимся электродом.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют вставку в виде проволоки, или полосы, или пластины.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области сварки, а именно к сварке рельсов железнодорожного пути. .

Изобретение относится к области вибродуговой сварки с подачей электродной проволоки и может быть использовано в моторостроительной, судостроительной, нефтегазовой и инструментальной областях.

Изобретение относится к дуговым способам сварки и используется преимущественно для ручной электродуговой сварки железнодорожных рельсов. .

Изобретение относится к сварке и может быть использовано для соединения арматурных стержней электродуговой сваркой в строительстве. .

Изобретение относится к сварке, в частности к сварочным головкам для сварки и наплавки изделий в среде защитного газа, и может найти применение при изготовлении сварных конструкций в различных отраслях машиностроения.

Изобретение относится к устройствам для непрерывного изготовления полых труб из плоских металлических лент, и в особенности, к устройствам, позволяющим получать сварные швы без дефектов при остановке и последующем пуске устройства.

Изобретение относится к технологии получения соединения из сталей и сплавов преимущественно для сварки горячекатаных полос из ферритных сталей и сплавов и может быть использовано при изготовлении ленты и других изделий методом, например, рулонной прокатки.

Изобретение относится к области изготовления, монтажа и эксплуатации резервуаров для хранения и обработки жидкости

Изобретение относится к области технологии сварки

Изобретение относится к оборудованию для сварки и может быть использовано для автоматической сварки прямолинейных, круговых и кольцевых стыков конструкций из сталей и алюминиевых сплавов в среде защитных газов плавящимся электродом

Изобретение относится к соединениям арматурных стержней и может быть использовано при строительно-монтажных работах и изготовлении из железобетона строительных конструкций, преимущественно сборных и монолитных

Изобретение относится к области сварки пластмасс и может найти применение в производственной технике при сварке кольцевых швов изделий в виде мешков и оболочек различного назначения

Изобретение относится к области машиностроения и судостроения и может быть применено при изготовлении сварных конструкций. Свариваемые детали располагают в горизонтальной плоскости. Дуговую сварку ведут одновременно с двух сторон стыкового соединения в потолочном и нижнем положении без разделки свариваемых кромок деталей. С каждой стороны стыка деталей устанавливают по одному электроду. Электроды смещают в направлении движения сварочных дуг относительно друг друга. Зажигают сварочные дуги и перемещают электроды вдоль стыка в одном направлении с одинаковой скоростью. Мощность сварочных дуг на каждом из электродов регулируют раздельно. Переднюю сварочную дугу располагают в потолочном положении. Скорость сварки и мощность передней сварочной дуги выбирают с обеспечением 25-35% провара от толщины свариваемых деталей. Дистанцию между электродами выбирают равной 1,0…1,5 длины сварочной ванны передней дуги. Мощность задней дуги выбирают с обеспечением 85-75% провара от толщины свариваемых деталей. Техническим результатом изобретения является обеспечение сварки без разделки кромок стыковых соединений различных толщин. 8 ил.

Устройство предназначено преимущественно для сварки кольцевых швов изделий в виде мешков и оболочек различного назначения. Устройство содержит основание 1, сварочный диск 2 и держатель 3 для свариваемых деталей с приводом 4 его вращения. Диск 2 соединен с приводом его вращения и помещен в открытую снизу камеру 20, в которой установлен обращенный к боковому торцу диска 20 нагревательный элемент 21. Устройство обеспечивает повышение качества сварки. 4 з.п ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к способу сварки труб большого диаметра, в частности к сварке сформованных цилиндрических заготовок для улучшения эксплуатационных характеристик труб и повышения производительности сварки. Техническим результатом изобретения является повышение процесса изготовления труб, снижение погонной энергии сварки, уменьшение зоны термического влияния на основной металл, повышение механических свойств металла шва и околошовной зоны, уменьшение уровня остаточных напряжений, улучшение геометрии трубы и формы шва. Технический результат достигается введением дополнительной операции - наложением рабочего корневого шва минимальной ширины и с максимальным проплавлением притупления кромок. При выполнении рабочего корневого шва полностью переваривают сваренный до него технологический шов. После этого накладывают рабочие внутренний и наружный швы, перекрывающие корневой шов с обеих сторон. 4 ил.
Наверх