Способ вварки элемента в конструкцию

 

Г атил, 1

\ 1"

:(, . I ! (72) Автор изобретейия

И.С. Бабицкий

1 1 .Ъ

Институт проблем надежности и долговечноЬхи ршин АН Белорусской ССР (7l) Заявятель (54) СПОСОБ ВВАРКИ ЭЛЕМЕНТА В КОНСТРУКЦИ!О

Изобретение относится к области сварки и может быть использовано в различных отраслях машиностроения при изготовлении толстолистовых конструкций.

Известны. способы изготовления кон5 струкций сваркой, при которых на зону металла шва, подвергающуюся при сварке пластической деформации, воздействуют внешними силами для снижения остаточных напряжений (11 и (2).

Недостатком таких способов является необходимость применения устройств для создания внешних усилий, существенно возрастающих при изготовлении толстолистовых конструкций.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ вварки элемента в конструкцию, по которому производят охлаждение ввариваемого элемента до заданной температуры, сборку и сварку.

Однако остаточные сварочные напряжения растяжения существенно возрастают с увеличением толщины ввариваемых элементов при выполнении много" слойных швов.

Целью изобретения является уменьшение остаточных сварочных напряжений растяжения, преимущественно при выполнении многослойных швов толстолистовых соединений путем компенсации усадочных сварочных деформаций металла шва..

Поставленная цель достигается тем, что по способу вварки элемента в конструкцию, при котором производят охлаждение ввариваемого элемента до заданной температуры, сборку и сварку, в процессе сварки температуру ввариваемого элемента повышают до температуры конструкции. Известно, что при условии свободного перемещения свариваемых элементов в. поперечном направлении шва в его прикорневой области происходит наиболее существенное сниженйе остаточных сварочных

925594

Я < î гдеdâи д Р и с(и (и ч

3 напряжений растяжения с появлением в корне шва напряжений сжатия.

В данном .способе это условие обес"

I печивается путем температурного расширения ввариваемого элемента по мере появления в процессе сварки усадочных деформаций металла шва.

Предложенный способ вварки элемента в конструкцию позволяет снизить вероятность появления горячих трещин 1в в процессе сварки и повысить долговечность сварного шва в процессе эксплуатации, вследствие снижения остаточных сварочных напряжений растяжения по всему его сечению — вплоть до появления сжимающих напряжений в корне шва, где при наличии непровара зарождается усталостная трещина.

Примеры осуществления способа.

На фиг. 1 изображена сварная ста нина пресса; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.

Станина состои из стоек соединенных траверсой 2, ввариваемых элементов в виде перемычки 3, втулок

4 и опор 5 промежуточного вала. Ввариваемые элементы соединены с конструкцией стыковыми с V-образной разделкой кромок швами 6, 7, 8 и 9, соответственно. На фиг. 2 также изображено технологическое ребро 10, используемое при вварке опоры 5 промежуточного вала. 1

Необходимая для реализации способа температура охлаждения ввариваемого элемента определялась с исполь,33 зованием зависимостей

-

I коэффициенты линейного расширения металла шва и ввариваемого элемента", ширина эоны усадочной де43 формации металла шва в поперечном направлении; длина ввариваемого элемента (для втулки — наружный диаметр)", исходная температура кон59 струкции и ввариваемого элемента; температура, при которой металл шва теряет способность сопротивляться плас- тическим деформациям, температура охлаждения ввариваемого элемента. ф

Исходные данные для расчета температуры охлаждения перемычки 1; материал станины и перемычки Ст 3, ширина зоны усадочной деформации двух швов 5

З = 60 ; Е = 1200 ; to = 20 Ñ;

6к = 650 С; dm = 14,7.10 6 и 3

1Р 6 10 6

Температура охлаждения перемычки определялась с использованием приведенных выше зависимостей при условии

tf„= d

14 Д ° llO 60 20-650( э 10,6 10 ь 1200

- 23 7 С. о

Охлажденную до -23,7 С перемычку устанавливали в станине и производили сварку швов 5.Управление скоростью повышения температуры перемычки в процессе сварки осуществлялось изменением условий сварки. В зависимости от появления осевых усилий в пере-, мычке, определяемых по показаниям тензорезисторов, установленных в ее средней части, процесс сварки замедлялся или ускорялся. Таким образом, в процессе сварки обеспечивалось условие 8ц дэ .

Экспериментальные исследования остаточных напряжений показали,что при использовании способа в прикорневой зоне шва остаточные сварочные напряжения уменьшаются до сжимающих

6 = -58,9 ИПа, в то время как при известных способах сварки (в условиях жесткого закрепления элементов) сохраняются напряжения растяжения.

Рналогично способ осуществляется при вварке втулок 4 и опор 5 промежуточного вала. При вварке опор 5 возможность реализации способа обеспечивается технологическим ребром 10.

При последовательном проведении сварки кольцевых швов 7 и 8, а также при выполнении шва 9 по периметру опоры 5 промежуточного вала дополнительно снижается температура ввариваемых элемвнтов.

Реализация способа при изготовлении станины пресса вследствие снижения остаточных сварочных напряжений позволяет расширить диапазон толщин свариваемых элементов без промежуточной и последующей после завершения сварки термообработки. Поскольку надежность рассматриваемой конструкции станины определяется сопротивлением

5 92559 d усталости швов 7, 8 и 9, то создание целью снижения остаточных сварочных, в опасной прикорневой зоне шва оста- напряжений растяжения, преимущественточных напряжений сжатия приводит но при выполнении многослойных швов к повышению долговечности станины со толстолистовых соединений, путем ком станиной, выполненной с использова- S пенсации усадочных сварочных деформанием известных способов сварки, а ций металла шва, в процессе сварки также со станиной в термообработан- температуру ввариваемого элемента поном состоянии. вышают до температуры конструкции.

Источники информации, 1в принятые во внимание при экспертизе

Формула изобретения 1. Авторское свидетельство СССР и 539713, .В 23 К 28/00, 1976.

Способ аварки элемента в конструк- 2. Авторское свидетельство CCCP цию, при котором производят охлажде- У 625872, кл. В 23 К 28/00, 1978. ние ввариваемого элемента до задан- 5 3. Авторское. свидетельство СССР ной температуры, сборку и сварку, . Ю 390387, кл. В 23 К 28/00,. 1973 отличающийся тем, что, с (прототип).

4A . j

Составитель Л. Назарова

Редактор Л. Утехина Техред Т. Фанта Корректор И. Коста

Заказ 4710/2 Тираж 1151 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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