Способ изготовления сварных конструкций

 

Г

1 !

I у

l т тт (72) Авторы изобретения

И.Б. Жуков и В.В. Редчиц (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

= 0,0005, Изобретение относится к сварке и может быть применено в различных отраслях машиностроения.

Известен способ изготовления сварных конструкций, по которому в процессе сварки к изделию прикладывают растагнаающую нагрузку (1).

Недостатком способа является малая точность изготовления,.поскольку остаточные продольные деформации в сечениях шва по длине пластины распределяются неравномерно, т.е. присутствует переменная составляющая деформации.

Наиболее близким к изобретению является способ изготовления сварных конструкций, rp которому в процессе сварки измеряют деформации, по ним определяют величину и знак нагрузки в каждый момент времени и прикладывают ее с обратным знаком к изделию (2).

Недостатком способа является то, что информация о деформациях пред" ставляет собой результат суммарного воздействИя внешней силы и теплового расширения.

Расчеты показывают, что доля деформации от теплового расширения на порядок больше деформации от внешнего силового воздействия. Например, при нагреве детали из нержавеющей стали 1Х18Н1ОТ до 400 С тепловое расширение составит о(Т = 0,008 при коэффициенте линейного расширения с(= 20" 10 6. (Т - деформация от теплового расширения выше деформации от внешней силы более, чем на порядок).

l5

При растяжении той же детали уси" лием, вызывающим напряжения в ней, около 0;5 (У 0,2, деформации равны

ОД6 0 2 10 кгс/мм

20 Е 20000 кгс/мм где с - модуль упругости.

3 4

3 92559

Поэтому составляющая температурной деформации сильно затрудняет управление процессом приложения внешней нагрузки.

Кроме того, информация о величине деформации поступает из отдельных точек деталей, где наклеены тензодатчики, и поэтому является прерывной.

Целью изобретения является улучшение качества сварки путем повыше- 10 ния точности измерения деформации.

Для этого по способу изготовления сварных конструкций, при котором в процессе сварки измеряют деформации,. по ним определяют величину и знак 35 нагрузки в каждый момент времени, которую прикладывают к конструкции с обратным знаком, на изделии предварительно находят положение изотермы начала восстановления упругих свойств ZO металла, и на ней измеряют деформации впереди и позади сварочной дуги.

Таким образом, зона сварки заключена между двумя участками, на которых выполняют измерения деформаций.

Причем эти участки имеют постоянное тепловое расширение, которое в этом случае не влияет на точность измерения деформаций.

Это свойство сохраняется при измерениях на любой изотерме.

Однако измерения следует выполнять на изотерме начала восстановления упругих свойств металла.

При назначении указанной изотермы

35 исходили из того, что максимальные пластические деформации укорочения образуются в зоне укаэанной температуры. Внешняя нагрузка уменьшает их, 40 поэтому информация должна исходить из участка металла, где взаимодействуют максимальные пластические деформации и деформации от внешней нагрузки.

На фиг. 1 представлена схема сварки, на фиг, 2 — вид сверху фиг.l; на фиг. 3 - графическое изображение кривых деформаций, возникающих в деталях.

Технология способа заключается в следующем.

На деталях 1 и 2 до сварки с помощью расчета или эксперимента размечают и наносят положение изотермы начала восстановления упругих свойств 55 металла — Т . Значения температуры указанной изотермы известны для стали ее обычно принимают равной 600 С, для титановых сплавов — 650-700 С, для алюминия и его сплавов — 300350 С.

Отрезки между произвольно выбранными точками на изотерме, например отрезки 3-4 и 5-6, служат базой измерения деформаций. Через укаэанные точки параллельно стыку проводят риски (на чертеже штрих-пунктирные линии).

В процессе сварки непрерывно измеряют расстояния между точками 3-4 и

5-6 тензометрии, которые располагают впереди горелки и позади ее.

После нанесения рисок на деталь на холостом ходу записывают профилограмму. Профилограмма необходима для записи отклонений, вызванных операцией нанесения рисок, так как искомые деформации не должны включать в себе погрешности от операции нанесения рисок.

Кривая показывает запись деформации известным способом от тензометра 7, установленного на детали, кривая

E g- запись деформации от тензометра, установленного в головной части изотермы 600 С, а кривая э — запись део формации в хвостовой части изотермы.

Таким образом, кривые деформации и не имеют характерных пиков, а воспроизводят деформации от приложенного внешнего усилия и внутренних сварочных напряжений без участия теплового расширения.

При этом чувствительность измерения возрастает.

Пример. Сваривали пластины встык на специальном стенде, оборудованном механизмом растяжения.Пластины изготовлены из сплава ВТ-20, размером 500х1,5xl00 мм размером

50Dx100x3,0 мм.

Режим сварки

Сила тока 150-160 А

Напряжение 10-12 В

Скорость сварки 8,5 м/ч

Начальное растягивающее усилие 200 кг.

Затем по мере выполнения сварки и появления в хвостовой части собственных растягивающих напряжений начальное усилие постепенно снижают.

Кинетика изменения деформаций в хвостовой и головной частях изотермы показывает, что усилие на образце и в зоне сварки все время остается примерно постоянным.

Способ изготовления сварных конструкций, по которому в процессе сварки измеряют деформации, по ним определяют величину и знак нагрузки: в каждый момент времени, которую при5 925593 6

Предложенный способ изготовления кладывают к конструкции с обратным конструкций прост в эксплуатации, знаком, отличающийся тем, не требует значительных затрат и поз- что, с целью улучшения качества сварволяет получать непрерывно необходи- ки путем повышения точности иэмеремую информацию непосредственно из зо- ния деформаций, на иэделии предварины сварки. тельно находят положение изотермы

Способ позволит повысить точность начала восстановления упругих свойств изготовления сварных конструкций на металла и на ней измеряют деформацию

20-303. впереди и позади сварочной дуги.

i0 Источники ин4ормации, принятые во внимание при экспертизе формула изобретения 1. Шиганов Н.В. Влияние активных сил на деформации и. напряжения при сварке. М., Сборник МВТУ 1949, вып.б, is с. 9-20.

2. Авторское свидетельство СССР

0 633691, кл. В 23 K 28/00, 1978 (прототип).

925593

due

РЙЦ

РЮК

Одами

0008

Заказ 4710/2 Тираж 1151

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное филиал 1ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Томбулатов

Редактор Л. Утехина Техред 3. фанта Корректор M. Коста