Способ дуговой сварки стыковыхсоединений

р,818785 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Реслублик(23) Приорите Государственный комите ССОР ло делам изобретени и отрытй(Мв,й) 4.81, Бюллетень.13ия описания 07.04.81 зРИ СТЦКОВЦХИЦ кото инуди поза током11 зобретение относится к области с 1 рарци, н частности к спрррфам дуговой сварки стыковых саедццеций преимущественнр с утолщением сварццремых кромок, и может быть использовано в различных отраслях промыщлеццрстц при цзготовлении сосудов и корпусных конструкций.Известен способ дуговой рварки с принудцтельнь 1 м давленцем на металл сварачцой ванины, при катаром принудцтельное давленце рсуществляют вспрмогательцой дугой, следующей за основноц дугой на расстоящи 0,5 - 0,7 рт длины сварочнрй врнны 1.Недостаток этого способа заключается в томчта вспомогательная дуга вносит дополнительное тепло в кристаллизующццся металл сварочной ванны, увеличивая время пребывания его в расплавленном состоянии, ц давленце вспомогательной дуги осуществляется на расплав металла, не обладающий упругими свойствами. А затвердевание металла проходит в свободном состоянии, поэтому уплотнения шва и снижения остаточных сварочных напряжений не происходит.Известен способ дуговой сварки, по рому в плоскости стыка создают пр тельное давление на сварочную ванну ди дуги либо ползуном, либо по инертного газа 21. 1015 20 25 Недостаток этого спасрба зацлюцаетд в том, что и ползуц ц инертный газ создают небольшое давление на металл и используются для формиррвания сварного шва, Этот способ не может обеспечить уплотцения металла шва ц снижение послесварочцых деформаций, поскольку для достижения этой цели довольно значительное усцлце должно быть приложено не к расправу, ц ц металлу с восстановившимися упругими свойствами. А в данцом способе прцнудительнрр дацленце прцклрдывается как к кристаллизующемуся металлу, так и к жидкому расплюеву, поэтому рольших усилий приложить нельзя. Следовательно, при данном способе имеет место свободная усадка затвердеврющего металла, что неизбежно приводит к остаточным послесварочным деформациям,Известен также способ дуговой сварки стыковых соединений, наиболее близкий к изобретению по технической сущности, при котором в процессе сварки к соединению прикладывают сжимающую нагрузку в плоскости, перпендикулярной стыку 3,Недостаток способа заключается в том, что нагрузку прикладывают в направлении перпендикулярно стыку, не учитывая направленности поля напряжений, создаваемого собственно сваркой. Наибольший10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 00 05 3эффект по снижению уровня остаточных напряжений может быть достигнут лишь в результате взаимодействия внешних и внутренних сил тогда, когда линии их действия по направлению совпадут.Целью изобретения является повышение качества сварного соединения путем снижения остаточных сварочных напряжений и деформаций.Для этого нагрузку прикладывают в зоне температур восстановления упругих свойств металла в направлении касательных к изотермам температур восстановления упругих свойств металла в точках пересечения упомянутых изотерм с границей между сжимающими и растягивающими напряжениями, возникающими в процессе сварки.Свариваемые детали и из любого металла стыкуют утолщенными кромками и сваривают с помощью электрода, Предварительно на опытном однотипном образце с помощью термопар в процессе сварки определяют участок температур восстановления упругих свойств металла шва и строят изотермы начала и конца этого участка. К точкам пересечения изотерм с границей между сжимающими и растягивающими напряжениями проводят касательные, а также и к полученным изотермам. Проведенные касательные составляют определенные углы со свариваемыми кромками. Под этими углами к утолщенным свариваемым кромкам и в процессе сварки за дугой в зоне температур восстановления упругих свойств прикладывают усилие сжатия Р в плоскости, перпендикулярной стыку.Усилие сжатия прикладывают вдоль свариваемых кромок с помощью секционных прижимов. В результате перемещения электрода в процессе сварки изменяется положение изотерм в зоне температур восстановления упругих свойств металла, Соответственно изменяется и направление касательных, а следовательно, и направление прижимного усилия Р. В результате посредством секционных прижимов осуществляют сдавливание металла шва на участке с упругопластическими свойствами, вызывая в нем касательные напряжения и деформацию сдвига. Известно, что пластическое течение в металле наступает при чистом сдвиге, вызываемом касательными напряжениями, которые вдвое меньше нор 1мальных, т. е, т= - о. Следовательно и2Э усилия, вызывающие касательные напряжения, должны быть вдвое меньше нормальных усилий, Известно также, что растягпвающие напряжения в остывающем теле имеют направление, совпадающее с градиентом температуры. А изотермы имеют направление, перпендикулярное к направлению градиента температуры, Поэтому с целью получения касательных напряжений усилия сжатия должны быть при ложены по касательной к изотермам. А величина прилагаемых усилий должна быть вдвое меньше, чем для получения необходимых нормальных напряжений. Последнееспосооствует простоте устройства, необходимого для осуществления этого способа. Касательные напряжения вызывают на участке шва с температурой восстановления упругих свойств сдвиговые деформации,что способствует снижению послесварочных остаточных напряжений, а следовательно, и послесварочных деформаций конструкции,Г 1 р и м е р. Г 1 ри сварке встык пластинразмером 100 КЗОО из алюминиевого сплава АМГ 6 толщиной 3 мм с утолщенными кромками до 5 мм и с шириной утолщения 10 мм зона восстановления упругих свойств находится между изотермами 350 - 250 С, а касательные к точкам пересечения этих изотерм с границей между сжимающими растягивающими напряжениями проходят под углом 40 - 60 с плоскостью стыка. Поэтому на участке стыкуемых кромок с температурой 350 - 250 С прикладывается давление Р к утолщенным кромкам посредством секционных прижимов, расположенных в плоскости перпендикулярной стыкуемым кромкам и под углом к ним, изменяющимся от 40 до 60 по мере перемещения изотерм вдоль стыка, т. е, по мере охлаждения металла шва, Приложенное усилие вызывает касательные напряжения и деформацию сдвига, что уплотняет металл сварного шва, предотвращая свободную усадку, а следовательно, и послесварочную деформацию сварного соединения. Эксперименты показали, что деформация сварных пластин практически отсутствовала, При этом усилия сдавливания кромок составляло 4 - 5 кг на 1 погонный см. А для получения такого же эффекта при приложении давления принятым способом перпендикулярно кромкам необходимо усилие 8 - 10 кг на 1 погонный см. Следовательно, при предлагаемом способе усилие сжатия кромок на 50 ниже, что имеет большое значение при сварке высокопрочных материалов,Повышение качества сварных соединений при отсутствии сварочных деформаций исключает процесс их правки после сварки, что приводит к экономии рабочей силы, времени изготовления узлов, а также и к увеличению ресурса работы конструкции,Формула изобретенияСпособ дуговой сварки стыковых соединений, преимущественно с утолщенными свариваемымн кромками, при котором в процессе сварки к соединению прикладывают сжимающую нагрузку в плоскости, перпендикулярной стыку, отлич ающийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения путем снижения остаточ818785 Составитель Л. НазароваТехред И. Заболотнова Редактор Т. Зубкова Корректор О. Тюрина Заказ 730/14 Изд. Ио 281 Тираж 1148 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 нь 1 х сварочных напряжений и деформаций, нагрузку прикладывают в зоне температур восстановления упругих свойств металла в направлении касательных к изотермам температур восстановления упругих свойств металла в точках пересечения упомянутых изотерм с границей между сжимающими и растягивающими напряжениями, возникающими в процессе сварки. 6Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР454976, кл. В 23 К 9/16, 1974.2. Авторское свидетельство СССР218349, кл. В 23 К 9/16, 1968.3. Патент Японии52-22932, кл. 12 В 1, заяв. 1,11.71,46-87296, опуолик. 21,06.77.