Способ уменьшения остаточных деформаций и напряжений при сварке

 

пц 5397l3

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.06.75 (21) 2140668/27 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 25.12.76. Бюллетень ¹ 47

Дата опубликования описания 14.02.77 (51) М. Кл В 23К 28/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.791.011 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л. С. Канель и Л. А. Сивков (71) Заявитель (54) СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ

И НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ СВАРКЕ

Изобретение относится к электродуговой сварке металлов, а именно к способам уменьшения сварочных деформаций и напряжений в процессе сварки изделий, установленных в приспособлении.

Получение сварных узлов и деталей с оптимальной стабильной точностью в процессе их производства является одной из актуальных задач современного машиностроения.

Известен способ уменьшения величины сварочных деформаций в процессе сварки изделия, установленного в приспособлении, путем непрерывного замера возникающих сварочных деформаций, сравнения их с заданным значением и воздействия сигналом рассогласования на исполнительные механизмы.

Если определенные во время сварки деформации превышают заданные, сварку приостанавливают и выполняют ее с обратной стороны свариваемых деталей.

Этот способ, однако, вызывает необходимость попеременного наложения сварных швов с нижней и верхней стороны изделия, для этого требуется или производить потолочную (горизонтальную) сварку, или применять поворотные приспособления, что усложняет,процесс сварки и влияет на точность сварной конструкции. Следовательно, область использования способа узкая, он пригоден в основном в производстве простых сварных конструкций, доступных для одновременной двусторонней сварки; необходимо многократно доводить конструкцию до определенной степени деформации и многократно ее исправлять методом попеременной двусторонней сварки.

Такое регулирование текущей точности конструкции в конечном итоге влияет на работоспособность сварных изделий, а необхо10 димость многократного прерывания процесса сварки снижает общую производительность и ухудшает качество сварных швов.

Известен также способ уменьшения угловых остаточных сварочных деформаций при

15 сварке листов встык путем введения под пластическую зону, образующуюся прп сварке, ряда сосредоточенных опор с перемещением точек приложения их сил в направлении и со скоростью сварки.

20 Однако в известном способе фактор скорости охлаждения не учитывается — точки приложения сил опор перемещают с постоянной скоростью, синхронной со скоростью сварки.

Поэтому при сварке встык, например, ме25 таллических листов средней толшины и достаточной протяженности такой способ не решает задачи получения минимальных угловых остаточных деформаций после сварки.

Скорость охлаждения зоны сварки и обра30 зования пластической области по длине сты539713

50 ка будет неодинакова и поэтому для получения минимальных деформаций (напряжений) необходимо применить более сложный закон вводимой скорости пластической деформации. Известный способ применим только для случая равномерного охлаждения зоны сварки, поскольку в общем случае сварки деталей, когда скорость охлаждения неравномерна по длине детали, необходимо провести опытные сварки деталей, установить закономерность возникающих (или остаточных) деформаций опор под пластическую околошовную зону.

Целью изобретения является уменьшение остаточных деформаций и напряжений при сварке любых конструкций при любых условиях охлаждения.

Это достигается уменьшением остаточных деформаций и напряжений при сварке путем воздействия на образующуюся при нагревании пластическую зону внешними силами, точки приложения которых перемещают в процессе сварки.

Отличительными признаками является то, что в процессе сварки непрерывно замеряют возникающие в изделии сварочные напряжения, сравнивают их с заданным уровнем допустимых напряжений и затем точки приложения сил перемещают по сигналу рассогласования между текущими значениями сварочных напряжений и заданным их уровнем.

На фиг. 1 изображена схема установки свариваемого изделия в приспособлении; на фиг. 2 — блок-схема устройства для осуществления способа.

Изделие 1, свариваемое электродом 2, устанавливают в приспособление с базирующими элементами 3 и прижимами 4. Количество и конструкция базирующих элементов и прижимов зависит от габаритов и конструкции свариваемого изделия и требований, предъявляемых к его точности. На поверхности изделия 1 устанавливают датчики 5 сварочных напряжений. Количество и место установки датчиков определяется также особенностями изделия.

Датчиками-сигнализаторами текущего значения сварочных напряжений могут быть любые известные устройства — механические, электрические, ультразвуковые, магнитные, электромагнитные.

В процессе сварки возникающие в изделии

1 сварочные напряжения непрерывно регистрируются датчиками 5. Сигнал от датчика

Зо

35 через усилитель 6 поступает в решающее устройство 7, где сравнивается с заданным уровнем допустимого напряжения. При рассогласовании текущего значения сварочного напряжения и допустимого поступает команда в исполнительный механизм 8, например, силовой цилиндр прижима 4 или устройство, изменяющее местоположение базирующих элементов 3 приспособления. Прижимы и базирующие элементы оказывают воздействие на свариваемое изделие 1, изменяя величину сварочного напряжения, измеряемую датчиком 5, до установленного уровня.

Как известно, величина сварочных напряжений регистрирует возможную деформацию контролируемого участка изделия как по величине, так и по знаку. Следовательно, отсутствие сварочных напряжений однозначно связано с отсутствием возможных деформаций сварного изделия в свободном состоянии после сварки.

Заданные допустимые сварочные напряжения могут иметь величину, не вызывающую сварочных деформаций, что позволяет воздействовать на изделие до изменения его размеров и формы.

Предлагаемый способ дает возможность производить сварные конструкции с любыми характеристиками и сочетаниями входящих элементов с заданной степенью точности. Это снижает объем необходимой после сварки механической обработки и позволяет исключить трудоемкие процессы снижения сварочных деформаций.

Формула изобретения

Способ уменьшения остаточных деформаций и напряжений при сварке путем воздействия на образующуюся при нагревании пластическую зону внешними силами, точки приложения которых перемещают в процессе сварки, отл и ч а ю щи и ся тем, что, с целгяо уменьшения остаточных деформаций и напряжений при сварке любых конструкций при любых условиях охлаждения, в процессе сварки непрерывно замеряют возникаю-. щие в изделии сварочные напряжения, сравнивают их с заданным уровнем допустимых напряжений и затем точки приложения сил перемещают по сигналу рассогласования между текущими значениями сварочных напряжений и, заданным их уровнем и изменяют величину приложенных сил.

539713 и2 <

Фиг. 2

Составитель Сорокина

Техред И. Карандашова

Редактор Скляревская

Корректор 3. Тарасова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2943/11 Изд. № 365 Тира>к 1178 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, РК-35, Раушская наб., д. 4/5