Способ оценки склонности присадочного металла к образованию горячих трещин

 

М

О П И, С A Н Й И (!11716744

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик к аето скомм сеидктильствю (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.08.77 (21) 2515887/25-27 с присоединением заявки йЪ (23) П риоритет—

В 23 К 28/00//

6 01 N 3/20

1Ъаудерствелный камлтет

СССР до делам нвебретенкй и открытий (58jl УДК 621,791. .011 (088.8) Опубликовано 25.02.80 Бюллетень М 7

Дата опубликования описания 25.02,80

Ю. И, Казеннов, В. В. Рощин, В. Б. Николаев, Л. И. Ревизников, Л. Е. Румянцева и С. А. Трифонов (72) Авторы, изобретения (7I) Заявитель (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ СКЛОННОСТИ ПРИСАДОЧНОГО

МЕТАЛЛА К ОБРАЗОВАНИЮ ГОРЯЧИМ ГРЕЩИН

Изобретение относится к сварке, а именщ к способам количественной оценки сопротив- ляемости присадочного металла образованию горя4их трещин и может быть использовано в химической, машиностроительной и других от5 раслях промышленности.

При оценке технологической прочности сварных соединений в большинстве случаев необходимо определить сопротивляемость образованию горячих трещин присадочного металла при 10 сварке, в том числе и при повторном воздействии термического цикла сварки. В этом случае очень важно, чтобы при испытаниях тех или иных образцов исключить влияние химического состава основного металла и приблизить условия испытаний образцов к реальным условиям сварки конструкций.

Известен способ определения склонности к образованию горячих трещин, заключанлцийся в испытали составного образца прямоуголь- ной формы (1). Образец состоит из двух частей основного металла, между которыми вварена вставка с шейкой из наплавленного. присадочного металла. Испытания проводят с при2 нудительным деформированием — изгибом образца в процессе сварки при условии полного расплавления шейки. Способ позволяет оценить влияние химического состава присадочного металла на сопротивляемость образованию горячих трещин в условиях повторного воздействия термического цикла сварки.

При этом способе оценки невозможно дли тельное деформирование наплавленного металла

s процессе повторного воздействия термического цикла сварки из-за сравнительно малой длины вставки (26 — 30 мм); кроме того, присутствуют поперечные сварные швы, которыми вставка приваривается к основному металлу, сбздающие напряжения, обратные напряжениям, возникающим при сварке образцов и при их принудительном деформировании, что накладывает определенные погрешности при оценке и отсутствует закрепление боковых граней вставки, а шейка не позволяет оценить сопротивляемость трещинообразованию наплавленного металла в условиях, близких к реальным условиям сварки конструкций.

Рйг 4ФЯВ <

3 " " "". " 7

Известен также. способ оценки склонности йрисадочного металла к обраэоваййю горячих трещин, наиболее близкий к изобретению по технической сущности, при котором,в плоском образце выполйяют кайавку и заплшля<ют "ее металлом контрольного шва с одновременным приложением к образцу растягивающей нагруз- ки 121.

Недостатком этого способа является то, что в процессе наплавки валика в канавку происходит неизбежное и значительное перемешиванйе основного и присадочного металлов. Кроме того, этот способ не предусматривает испытания образцов в условиях повторного воздействия иа наплавленный металл термического. текла сварки.

Цель изобретения — повышение точности -I: испытаний" пу гем устрайенЪя "перемепйваййя основного и присадочного металлов.

Лля достижения этого канавку выполняют на всю толщину образца,,заплавляют "ee присадочным металлом на всю ширину вдоЛь" оси в найравлении от краев канавки к ее середине, а контрольный шов с шириной, не превыша, ющей половины ширины наплавки, наваривают на полученную наплавку.

На фиг. 1 изображен образец, используемый при йсйытании- по предложенному сйособу на фиг, 2 — то же, план; на фиг. 3 пре<дс<тайлен график влияния содержайия в присадочном металле кислорода на склонность йрисадочного материала к образованию горячих трещин при сварке, где Ч, — критическая скорость .деформации, кривая 1 — характеризует предложенный способ, крйвая И вЂ” иэвестный 35

Способ осуществляется следующим образом.

В йластййе 1 испытуемого образца 2 шйрийой В, длиной L и толщиной С выполняют канавку 3 на всю толщину пластины с шириной.

В,, длиной Н, толщиной С, (иа 2 — 3 мм мень- 4о ше толщины С пластины). Ллину Н канавки 3 выбирают йз расчета длительйости деформироваяия металла шва в процессе сварки обеспечивая наиболее полное выявление запаса плас тичйости к<ристаллйзирующегося металла в температурном интервале хрупкости, в соответствии co следующим условием

Н = Vgg т,ьер+ (15 — 20) мм, 16744 4

Заполняют канавку 3 присадочным металлом последовательным наложением слоев узкими валиками небольшого сечения так, чтобы получа20

50 где Ч

55 фЯефьф<<фф<яаэи ЯФмь-.<<." <«<э. Фч<<< В ЙФФФ« ", "ф ЯффЯфщщэщф<щи<< — скорость сварки испытуемых об разцов; — время леформирования (растяжения) образцов.

Толщину С, выбирают иэ расчета ее полного проплавления при наложении контрольного шва. Ширину В, выбирают из расчета исключе ния перемешивания основного и присадочного металлов по оси образца. емая наплавка 4 была выполнена заподлицо с поверхностью образца 2, сварку при заполнении канавки 3 ведут от ее краев к середине, при этом количество слоев должно быть не менее шести для исключения возможности перемешивания основного и присадочного материалов.

Количество слоев и их размер предопределяют в основном возможную ширину В, канавки 3.

Затем вырезают образец 2, ширина рабочей части которого В,, толщина С, и длина .

Ширина В, рабочей части образца 2 обеспечивает необходимость кристаллизации металла контрольного шва 5 в стесненных условиях, приближай условия испытания образцов к ре альных условиям сварки конструкций. Обычно ширину В выбирают на 10 — 15 мм больше ширины В, канавки 3.

Длина 1 рабочей части образца обеспечивает воэможность возбуждения луги и окончания сварки 11ри наложении контрольного шва 5.

Обычно длину с выбирают на 40 — 50 мм больше длины Н канавки 3, Общую длину 1, ширину В и толщину С захватной части образца 2 выбирают иэ расчета установки его в захватах 6 испытательной машиньr и устранения возможности разрыва образца по отверстиям 7 при растяжении.

Образец 2 устанавливают захватами 6 в зажимах испытательной машины и фиксируют через отверстия 7 специальными высокопрочными штифтами. Путем перемещения подвижного зажима машины образец йодвергают предварительному натяжению для ликвидации возможных люфтов между штифтами и отверстиямн 7. Натяжение фиксируют тарировочный пружинным устройством с иццикатором, встроенным в подвижный зажим машины, С помощью регулировочных устройств испытательной машины образцу 2 залают необходимую скорость деформации (перемещения подвижного зажима), Лугу возбуждают на расстоянии 10-15 мм от края наплавки 4 и перемещают по оси наплавки.4, при этом получают контрольный шов 5. шириной

В,, равной не более половины ширины В, наплавки 4. В момент перехода дуги с основного металла на наплавку 4 включают механизм деформиро-. вания (растяжения) образца 2, т.е, осуществляют деформирование при одновременном повторном . воздействии на присадочный металл, которым выполйена наплавка 4 сварочной дуги. Время деформирования образца 2 в процессе сварки шва 5 зависит от заданных условий испытаний и габаритов образца 2 и обычно составляет 10 — 15 сек.

По окончании леформирования образец 2 раз: гружают обратным холом подвижного зажима, 716744

25,5 вынимают его иэ зажимов и обследуют на наличие или отсутствие трещин в металле шва 5. Аналогично испытывая серию образцов 2 с различными скоростями растяжения, находят критическую ско- рость (V p -„-„-), при которой в металле шва 5, представляющего собой переплавленный метЫщ наплавки 4, подвергшейся повторному термодеформационному воздействию, не образуется.трещин. Критическая скорость деформации (V „Р ) является количественным показателем сопротивляемости образованию горячих трещин присадоч- ного металла заданного химического состава.

Для получения зависимости критической ско рости. деформации от последовательно изменя- емого химического состава присадочного,металла производят исйытания серии образцов по данному способу для партий металла каждого химического состава в отдельности.

Пример. Способ испытания опробован при определении влияния содержания кислорода в присацочных проволоках из сплава типа

XSOH50 на склонность к образованию горячих трещин при сварке.

Для испытаний различных присадочных материалов изготовлены образцы со следующими размерами;

Е. = 245 мм, В = 30 мм, 0 = 130 мм, В, =20мм,В, =10мм,С, =15 мм, Н =,80 мм.

Образец выполняют из сплава Н50Н50.

Наплавку на образцах выполняют ручной аргонодуговой сваркой эа шесть проходов с использованием в качестве присадки проволоки из сплава типа XSOHSO с различным содержанием кислорода. Условия испытания образцов: — режимы сварки: сварочный ток — 90A, напряжение дуги — 10Â, скорость сварки—

0,4 см/сек, ширина В, испытуемого шва 8 рав.няется 5 мм; ,— время деформирования образцов в цроцессе сварки составляет !0 сек.

Для сравнения проведены испытания образцов по известному способу.

Испытания проводятся на машине ЛТП1-6.

Х б результаты испытаний, приведенные íà графиках фиг. 3, показывают, что предложенный способ испытания более чувствителен в определении сопротивляемости образованию горя5 чих трещин металла шва в условиях повторного воздействия термического цикла сварки (кривая 1), чем известный способ (кривая II).

Способ позволяет при испытаниях образцов охватить практически весь диапазон скоростей деформнрования, которыми располагает машина ЛТП1-6. Известный же способ ограничивается очень малым интервалом скорости деформировання.

Способ испытаний позволяет существенно сэкономить расход основного металла и значительно повысить точность испытаний ойразцов.

Этот способ может быть широко использован при выборе более стойких к трещинообраэованию присадочных материалов.

Формула изобретения

Способ оценки склонности присадочного металла к образованию горячих трещин, при котором в плоском образце выполняют канавку и заплавляют ее металлом контрольного шва с одновременным приложением растягивающей нагрузки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности испытаний !

30 путем устранения перерешив ания основного и присадочного металлов, канавку выполняют на всю толщину образца, заплавляют ее присадочным металлом на всю ширину вдоль оси в направлении от краев канавки к ее середине, 35 а контрольный шов с шириной, не превышающей половины ширины наплавки, наваривают на полученную наплавку.

Источники информации, принятые во внимание при.зкспертизе

1. Ерохин A. А. и др. Влияние типа образца и условий сварки на стойкость металла против образования горячих трещин. Сварочное производство, Р 2, 1966, с. 4, 2. Шоршоров М. X. и др. Испытание метал45 лов на свариваемость . М., "Металлургия", 1972, с. 118 — 120 (прототип) .

У Ю

71б744

ИО

0,0б Рог.3

018

Составитель Л. Назарова

ТехредЛ. Алферова 1

Корректор Ю, Макаренко

Редактор H. Катаманина

Заказ 9715/12 Тираж 1160

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписйое

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4