Способ дуговой сварки электрозаклепками

(21) 3669770/25-27 (22) 0812,83 (46) 07.04,85, Бюл (72) В,П,Березиенк умарев, О,В.И Р 13 В.А,Попковскнина и В.В.Де шиностроительный о н ОСУДАРСТВЕННЦИ КОМИТЕТ СССРпо делдм изоБ етений и отнРцтий сятник(56) 1, Авторское свидетельств СС Р 662294, кл. В 23 К 9/20,1976.2,Сварка в маши остроении. Справочник. Под,ред. Н,А,Ольшанского. Мизд-во Машиностроение,1978, т,1, с,225-227.З.Авторское свидетельство СССР М 904936, кл. В 23 К 9/16,1977 (прототип) .(54)(57) СПОСОБ Ду 1"СВОИ СВАРКИ ЭЛЕК - ТРОЗАКЛЕПКАМИ, при котором между неподвижно установленным электродом и изделием возбуждают дугу и ведут про цесс сварки до естественного обрыва дуг; а перед возбуждением дуги и в процессе сварки сжимают свариваемые детали за пределами Формируемой злектрозаклепки с помощью двух кольцевых закрепляющих втулок, концентричных оси электрода, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения усталостной прочности путем уменьшения сварочных напряжений, в процессе сварки производят деФормирование свариваемых деталей с одной стороны в направлении оси электрода по кольцевой поверхности, расположенной между электродом и кольцевой закрепляющей втулкой, при этом внутренний диаметр кольцевой поверхности, по которой производят одностороннее деФормирование деталей, выбирают равным 60-80 внутрен. него диаметра кольцевой закрепляющей втулки.Изобретение относится к сваркеи может найти широкое применениепри изготовлении металлоконструкцийдуговой электросваркой или взамензаклепочных соединений,Известен способ сварки электрозак" 5лепками, при котором в процессесварки производят вращение деталейвокруг оси сварного соединения Я,Однако этот способ не обеспечивает достаточно высокой усталостной 10прочности сварных конструкций,Известен способ сварки, при котором с целью снижения сварочных напряжений свариваемые детали предварительно,деформируют и после снятия,цеформирующего усилия производятсварку соединения 121 .Этот способ не позволяет перераспределить остаточные напряженияи повысить усталостную прочностьсварных соединений.Наиболее .близким по техническойсущности и достигаемым результатам"К предлагаемому является способ дуговой сварки электрозаклепками, прикотором электрод неподвижно устанавливается в месте выполнения электрозаклепки, а перед возбуждениемдуги и в процессе сварки сжимают свариваемые детали за пределами формируемой электрозаклелки с помощью двухзакрепляющих втулок, концентричныхоси электрода 3 .Сварные соединения, выполненныеизвестным способом, не обладают высоким уровнем усталостной прочности. 35Это связано с тем, что в околоточечной зоне сварного соединения действуют растягивающие остаточныенапряжения, снижающие прочностныехарактеристики изделия. 40Цель изобретения - повышениеусталостной прочности сварных соединений путем уменьшения сварочныхнапряжений,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу дуговойсварки электрозаклепками, при котором между неподвижно установленнымэлектродом и изделием возбуждаютдугу и ведут процесс сварки до естественного обрыва дуги, а перед возбуждением дуги и в процессе сварки сжимают свариваемые детали за пределами Формируемой электрозаклепкис помощью двух кольцевых закрепляющих втулок, концентричных оси электрода, в процессе сварки производятдеформирование свариваемых деталейс одной стороны в направлении осиэлектрода по кольцевой поверхности,расположенной между электродом и 60кольцевой закрепляющей втулкой, приэтом внутренний диаметр кольцевойиоверхности, по которой производятодностороннее деформирование деталей, выбирают равным 60-801 внутреннего диаметра кольцевой закрепляющей втулки.Способ основан на дополнительнойоперации, заключающейся в деформировании свариваемых деталей с однойстороны в направлении, перпендикулярном поверхностям соединяемых деталейпо кольцевой поверхности, размещенноймежду электродом и обжимающей втулкой. Выполнение этой операции послесжатия соединяемых деталей междусиловыми пуансонами обеспечиваетрастяжение области, прилежащей ксварочной точке, в радиальном по отношению к точке направлении. Такимобразом, это обеспечивает выполнениесварной точки при растяжении соециняемых деталей в радиальном направлении и приводит к тому, что послеснятия деформирующего усилия и осво-.бождения свариваемых деталей от закрепления в кольцевых закрепляющихвтулках снимаются и наведенные деформирующим усилием растягивающиерадиальные напряжения, при этомпроисходит процесс перераспределенияостаточных напряжений, обусловленныхвоздействием термического цикла сварки, и в околоточечной зоне снижаетсяуровень растягивающих остаточныхнапряжений, в результате чего повышается усталостная прочность сварного соединенияДанное условие обеспечиваетсялишь при соблюдении соотношенияй,= 60-80 Ы,где с 1 - внутренний диаметр кольцевой поверхности, по которой осуществляется одностороннеедеформирование, внутренний диаметркольцевых закрепляющих втулок.Если внутренний диаметр кольцевой поверхности выбрать меньше,чем 60 внутреннего диаметра кольцевых закрепляющих втулок, то всвариваемых деталях возникают значительные напряжения изгиба, которыеснижают эффективность процесса перераспределения остаточных термических напряжений, что приводит к ухудшению качества сварного соединенияиз-за остаточного искривления поверхностей свариваемых деталей,Если внутренний диаметр кольцевой поверхности, по которой производят односторонее деформирование,выбрать больше 80 внутреннего диаметра обжимающих втулок, то возникает воэможность разрушения свариваемыхдеталей в связи с увеличением величины усилия деформирования.На чертеже дана схема осуществления предлагаемого способа,Способ дуговой сварки электрозаклепками содержит следующую последовательность операций.Свариваемые детали 1 и 2 собираются и сжимаются между кольцевыми зак1148743 Предел выносливости при сим-метричном циклепогружения,кг/мм Толщина свариваемых деталей, мм Усилие, односторонне го деформи рования, Р, кг Внутреннийдиаметробжимающей втулки,3, рмм Опыт 0,5+ 0,5 0,5 + 1 1 + 1 171 9,25 8,75 120511,511,35 260 4 0,5 + 0,5 5 0,5 + 1 6 1 + 1 256 342 14 г 1514,113,9 520 171 0,5 + 0,5 256 1170 0,5 + 1 342 2080 ВНИИПК Заказ 1793/9 Тираж 1086 Подписное Филиал ППП фПатент", г. Ужгород, ул,Проектная, 4 репляющими втулками 3 и 4 усилием РПри этом точки, находящиеся за пределами кольцевых закрепляющих втулок, теряют возможност перемещения в радиальном по отношению к свариваемой точке направлении, Затем 5 осуществляют деформирование деталей с одной стороны усилием Р 2 , которое создается пуансоном 5, Внутренний диаметр кольцевой поверхности, по которой осуществляют одностороннее 1 О деформирование, выбирают из соотношения Й= 60-80 а, где й - внут.ренний диаметр кольцевой закрепляющей втулкиПри этом в свариваемых деталях возникают равномерно распределенные по толщине радиальные растягивающие (мембранные) напряжения, В случае выполнения заданного соотношения в окологочечной зоне преобладают мембранные напряжения при незначительных направлениях изгиба.После окончания процесса одностороннего деформирования между иэделием и электродом б возбуждают, дугу и ведут процесс сварки до 25 естественного обрыва дуги. процесс сварки ведут без снятия закрепляющего и деформирующего усилий, Снятие усилий Р и Р, производят в любой последовательности после кристал лиэации металла шва.Операция снятия растягивающих напряжений, обусловленных воздействием деформирующего усилия Рвыполненная после образования сварной точки, приводит к перераспределению остаточных термических напряжений, в результате чего существен" но снижается уровень растягивающих термических напряженийТаким образом, способ позволяет получить сварные соединения с более благоприятным распределением остаточных термических напряжений и, следова тельно, повысить их усталостную прочность,Величина усилия одностороннего деформирования Р и внутренний диаметр кольцевых закрепляющих втулок й определяются экспериментально и увеличиваются с ростом толщины соединяемых деталей и модуля упругости свариваемого материала.Способ осуществляется следующим образом.Дуговая сварка проводится электрозаклепками деталей, изготовленных иэ малоуглеродистой стали. Сварку изделий выполняют предложенным способом, предусматривающим одностороннее деформирование деталей после сжатия их кольцевыми закрепляющими втулками, а с целью получения сравнительных данных известным спосОбом Р О) еРезультаты эксперимента приведены в таблице. Использование изобретения поз-,волит повысить усталостную прочностьна 60-80 Ъ,