Способ дуговой сварки стыковых соединений

9 1 О В Т СССРОТКРЫТИЙЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВИДЕТЕЛЬСТВУ ЛИСАН К АВТОРСКОМ Р 52-2293 от ГОБОИ СВАРКИ СТЫ- при которомв про рмнруют металл в осстановления его направлении, прот лению сварки, и па ельными к изотерма(54)(57) СПОСОВ Ду КОВЫХ СОЕД 1 НЕНИЙ цессе сварки деФ зоне температур упругих свойств воположном напра раллельно с касаГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И(56) 1. Патент Японииу. 12 В 1 р 1977.2. Авторское свидетельстпо заявке 9 2693825/2 Ъ,кл. В 23 К 9/0007.12.78 (п температур восстановления упругих свойств металла, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью снижения трудоемкости изготовления сварных узлов и повышения коэффициента использования металла при их изготов. ленин, участки металла шириной 0,3 - , 0,5 от величины зоны восстановления упругих свойств, расположенные внутри этой зоны, охлаждают вдоль линий, исходящих из точки пересечения изотерью начала восстановления упругих свойств с осью шва и расположенных перпендикулярно направлению касательных к иэотермам, а область между охлаждаемыми участками и изотермой окончания восстановления упругих свойств подогревают до температуры зоны восстановления упругих свойств.Изобретение относится к технологии дуговой сварки различных металлов и может быть применено в различных отраслях промышленности при изготовлении сосудов и корпусных конструкций.Известен способ дуговой сварки стыковых соединений, при котором в процессе сварки к соединению прикладывают сжимающую .нагрузку в плоскости, перпендикулярной стыку 1 .Недостаток сцособа заключается втом, что прикладывая нагрузку в направлении, перпендикулярном стыку, , не учитывают направленности поля напряжений, создаваемого собственно 15сваркой, Наибольший эффект по снижению уровня остаточных напряжений может быть достигнут лишь в.результате взаимодействия внешних и внутренних сил тогда, когда линии их 2 О действия.по направлению совпадут.Наиболее близким, к изобретению является способ дуговой. сварки стыковах соединений с упомянутыми кромками, при котором в процессе сварки 25к утолщенным кромкам прикладывают сжимающие усилия в зоне температур восстановления упругих свойств металла под углами, отличными от прямого, в направлении, противоположном направлению сварки, при этом углы, под которыми прикладываются сжимающие :усиляя, выбирают равными углам ка- . сательных к иэотермам восстановления Упругих свойств металла 2 .35Недостатком данного способа является то, что при приложении усилия в указанной зоне необходим утолщения кромок свариваеьых деталей, ко-. торые выполняются, в основном, механообработкой, что ведет к потере 40 металла, т.е. к уменьшению коэффици-ента использования металла и повышению трудоемкости изготовления узлов. Кроме того, для осуществления известного способа необходимо специальное 45 сдавливающее устройство.Цель изобретения " снижение трудоемкости изготовления сварных узлов и повышение коэффициента использова- . .ния металла при их изготовленииДля достижения поставленной целя согласно способу дуговой сварки стыковых соединений, при котором в процессе сварки деформируют металл в зоне температур восстановления его упругих свойств в направлении, противоположном направлению сварки, и параллельно с касательными к изотер-мии температур восстановления упругих свойств металла, участки метал ла шириной 0,3-0,5 от величины эоны восстановления упругих свойств, расположенные внутри этой зоны охлаждают вдоль линий, исходящих иэ точки пересечения изотермы начала восстановления упругих свойств с осьюшва и расположенных перпендикулярнонаправлению касательных к изотермам,а область между охлаждаемыми участками и изотермой окончания восстановления упругих свойств подогреваютдо температуры зоны восстановленияупругих свойств,На чертеже изображена схема сварки пластин встык .согласно изобретению.Свариваемые детали 1 и 2 из любого металла сваривают с помощью дуговой сварки. Предварительно на опытном однотипном образце с помощьютермопар в процессе сварки определяют участок температур восстановленных упруго-пластических свойствметалла и строят изотерьы начала 3и конца 4 этого участка, а такжепродольные границы 5 и 6 между сжимающими и растягивающими напряжениями, возникающими при сварке,С помощью устройства (на чертежене показано), перемещающегося засварочной горелкой, охлаждают узкиеучастки (3-5 мм) 7 и 8, имеющие форму дугообразных полос и расположенные перпендикулярно касательным кизотермам 3 и 4, А участок 9 подогревают до температуры эоны, ограниченной иэотермами температур начала и конца восстановления упругихсвойств металла.Принудительное охлаждение участков 7 и 8 вызывает в них сокраще- .ние волокон и, как следствие этого,в них возникают растягивающие напряжения, направленные перпендикулярноиэотермам (или касательным к иэотер"мам),В то же время под действием расширения более нагретого металла, находящегося с двух сторон от охлаждаеюых участков, последние испытывают сжатие в направлении касательных к изотермам, т.е. в направлении, перпендикулярном растягивающим напряжениям. Таким образом, в узком охлажденном участке возникает напряженное состояние, близкое к.чистому сдвигу. Известно, что пластическое течение металла в условиях чистого сдвигапроисходит при напряжениях, составлякиаих 0,5 от предела текучести металла, Течение металла идет йо направлению растягивающих напряжений и создает деформации удлинения. Ширину же охлаждаемого участка делают шириной 0,3-0,5 от величины зоны восстановления упругих свойств металла, в противном случае, как показали экспериментальные данные, объема оставшегося подогреваемого металла ке хватит, чтобы создать сжймающяе усиляя параллельно касательным к изотермам, т.е. поперек охлаждае. 1039666 3мого участка. При сварке деталей встык в шве и околошовной зоне.об- " разуются напряжения растяжения и деформации укорочения.Следовательно, в охлаждЕнных участках создаются деформации удлинения, обратные деформациям укороченйя, образовавшимся ранее в зонах более высоких температур при Усадке металла, Таким образом, охлажденные.; участки с пластической деФормацией , 1 О удлинения, образующиеся эа перемещающейся сварочной горелкой вдоль шва компенсируют деформацию укорочения. В итоге остаточные деформации и напряжения эначйтельно снижаются. .15П р и м е р. При сварке встык пластин размером 100 х 300 мм из мало-, углеродистой стали толщиной 3 мм, зона восстановления упругих свойств. находится между иээотермами 3 и 4 тем-рр ператур 650 и 450 С, А касательные к : этим изотермам, проведенные в точках О и 8 пересечения их с продольными . границами 5 и 6 между сжимающими и растягиваюввми напряжениями, про" 25 ходят под углами Ю и 0, составляю;. щими 30-50 е к плоскости стыка, Гра ницы между сжимающими н растягивающимн напряжениями определяютсяна обраэцах свидетелях.Охлаждение производят жидким азотом до 300-350 аС. Охлаждаете участки 7 и 8 располагают перпендикулярно к изотермам. В участке 9 . поддерживают температуру эоны, т.е. подогревают до 450-400 ф С. Детали, сваренные предлагаемым способом получаются практически без деформаций.По сравнению с прототипом, приня-тым за базовый обьектиспользование способа позволяет упростить метод изготовления сварных конструкций, полу" чать сварные конструкции беэ деформаций, повысить производительность . изготовления узлов, так как не нужно делать утолщения кромок,методом механообработки, позволяет раааирить технологические возможности, так как появляется возможность сварки замкнутых конструкций (оболочки корпуса и т.д.), а также исключить процесс правки сварных узлов.Годовой экономический эффект от внедрения способа. составляет не менее 30 тыс.руб, Составитель В. Неровный, Заказ 6795/11 Тираж 1106Подписное ВНИИПИ Государственного Крмнтета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул Проектная, 4