Способ изготовления сварных конструкций

СНИХООВиапжеюих св ЛИН 8/00; В 28 К 9/00 ф,и 1 ъ р ч"ф 1 ВРЕТЕ САНИ У й, упрочнение ефоряют слесварочных арением выпо ждого слоя н сварко де бра еде защит. нержавеюсплав 60, Я СВАР чнение(54)(57)КОНСТРУКЦ старением щ и й с я ния качес многослой ИЗГОТОВЛЕН чающий упр У, отл то, с цель трукций, спутем сни ПОСОБ вкл свар тем,а кон м швою повышеаренных жения ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛ(56) 1. Дуговая сварка в сных газов конструкционных,щих и жаропрочных сталей иИнструкция НИАТ ПИ-79,абз. 6,б (прототип),ка а величинуб за-иостщ -- тег заданная прочность материала конструкции,кгс/мм2,пост прочность материала передобработкой, кгс/мм 2;Е - деформация конструкции отвыполнения очередного слоя,а после сварки каждого слоя осуществ.ляют правку конструкции, причем впроцессе сварки каждого следующегослоя нагревают первый слой не нижетемпературы рекристаллизации металлов шва.Изобретение относится к областисварки, в частности к способам многослойной сварки плавлением материалов, упрочняемых старением, обеспечивает получение сварных конструкцийбез остаточных сварочных деформацийи может быть применено в различныхотраслях народного хозяйства.Наиболее близким к изобретениюявляется способ изготовления сварныхконструкций, включающий упрочнениестарением и сварку 1 .Однако при сварке многослойныхшвов известным способом в результате местного неравномерного разогре"ва и неодинаковой усадки металлапроисходят коробления сварных узлов.А поскольку детали узла упрочненыстарением, то выправить их частоне представляется возможным. Узелприходится резать в местах наибольших перемещений, ликвидировать поводку и снова заваривать. Кроме того,правка упрочняемых деталей происхо"дит в основном за счет демпфирующихсвойств более пластичного шва, врезультате чего исчерпывается запаспластичности металла шва Все этозначительно снижает качество сварныхсоединений и их работоспособность.Целью изобретения является повышение качества конструкций, сварен"ных многослойным швом, путем снижения послесварочных деформаций,Указанная цель достигается тем,что согласно способу изготовлениясварных конструкций, включающемуупрочнение старением и сварку, упрочнение старением выполняют передсваркой каждого слоя на величинуъдд -постпф)где б - заданная прочность мате 2риала конструкции, кгс/мм ;пот- прочность материала перед.обработкой, кгс/мм 2,Еп - деформация конструкции отвыполнения очередного слоя,Юа после сварки каждого слоя осуществляют правку конструкции, причем впроцессе сварки каждого следующегослоя нагревают первый слой не нижетемпературы рекристаллизации металловшва.На чертеже представлены кривыеэтапов упрочнения.Кривая 1 характеризует упрочнениеосновного металла, а кривая 2 показывает разупрочнение при следующемэтапе старения.Упрочнение производится при пос"тоянной температуре, заданной для 5 данного материала инструкцией илитехническими условиями. А необходимая прочность при очередном этапестарения обеспечивается временемвыдержки конструкции Спри этой 10 температуре. Следовательно+ й + С+Способ заключается в следующем.Перед сваркой серийных узловпроизводят сварку экспериментально го натурного узла многослойным швомпо известному способу и замеряютвеличину деформации после каждогослоя и общую. Затем определяют коэффициент деформации каждого слоя 20оьц(н=гдето - общая деформация конструк"ОВШ,ции после сварки всех слоевшва,п - деформация от очередногослоя;1 п - величина безразмерная, таккак отнесена к единице дли 30ны.ФПосле чего определяют величинуупрочнения на единицу деформациидб=зов пост35оьщЗатем определяют величину упрочненияузла перед сваркой каждого слоя1зов д овцп д к=.40- иЧем больше деформация от последующего слоя ( Я 0 ), тем меньше коэффициент К, тем меньше величина упрочне"ния узла перед сваркойб . Далееприступают к изготовлению серийныхсварных узлов,Детали узлов при постановке имеют прочность 6 (прочность основного металла). Перед наложением перво"го слоя шва их упрочняют до величи"ьом "се+где "1" определена ранее.Упрочнение деталей узла проводятстарением при Тс = сопзс, а для получения необходимой прочности ихвыдерживают определенное время С(в данном случае 1). Затем производят сварку первого слоя, прочностькоторогоб , немного нижеб , и10 40 правку узла. После этого узел упрочняют добом= ом+бд, гдето =абК а первый слой шва будет иметь прочностьб. Для сварки второго слоя выбирают такой режим, чтобы первый слой нагревался до температуры рекрис. таллизации металла, когда распадается упрочняющая фаза, Тогда прочность обоих слоев шва бш . Сваривают второй, слой и правят конструкцию. Из практики известно, что наибольшая деформация конструкции при сварке многослойным швом наблюдается при наложении первых двух слоев, а так как прочность конструкции после двух 15 этапов упрочнения не велика (до 50 ), то послесварочные деформации легко исправить.Третий этап упрочнения поднимает прочность основного металла до уров ня бом = бом + б, а прочность шва до 6 , так как металл шва после сварки второго слоя был разупрочнен. Третий слой шва выполняют на режиме, при котором первые два слоя 25 нагреваются до температуры рекристаллизации металла. После наложения третьего слоя прочность шва будет бш . Конструкцию правят и проводят четвеРтый этап УпРочнениЯ Добом = З 0ом = арпа = ом + б 4, а сварной шов имеет прочностьбы . Деформация конструкции после третьего шва мала и ее легко исправить даже на более прочном материале когдабом составляет до 70 заданной прочности. А после сварки завершающего слоя деформация, как .правило, отсутствует илинаходится в пределах допустимой без исправления.Кроме того, поэтапное старение снижает напряжения, возникающие в конструкции от сварки предыдущегослоя и правки. Поэтому деформацияконструкции от сварки следующего слоя 445значительно меньше, чем при сваркетого же слоя, но без поэтапного старения.При сварке второго слоя шва вершина первого расплавляется не более,чем на 1,0"1,5 мм и этот расплавленный металл переходит в формированиевторого слоя. Первый слой шва имеетбольшой теплоотвод в медную подкладку и в массу деталей большой толщины, поэтому он имеет большой перепадтемператур от вершины до корня и получить в нем температуру рекристаллизации не представляет труда. Для снижения послесварочкых дефор.маций в конструкции при обеспечениипластичного сварного шва при наложении второго слоя необходимо, чтобыпервый слой нагревался не ниже температуры рекристаллиэации для снятияв шве упрочнения. Также при сваркепоследующих слоев /третьего, четвертого и т.д.) после очередного упрочнения важно, чтобь 1 первый слой шванагревался не ниже температуры рекристаллизации металла. Для достижения такой температуры в нервомслое при сварке третьего и четвертого слоев применяют подкладку из асбестоцемента, т.е. исключают теплоотвод от первого слоя. При большемколичестве слоев применяют подкладки с подогревом,Режим старения различных марокматериалов указан в инструкциях предприятий. Например, для стали ВНС температура старения 450 С при выдержке 2 ч. Для титанового сплаваВТ 23 температура старения 195 С,овыдержка 24 ч.Старение перед наложением следующего слоя шва на заданную малую величину достигается за счет малого времени выдержки при температуре старения, которая является постояннойдля каждой марки материала.П р и м е р . При автоматическойгелиево-дуговой сварке встык деталей из алюминиевого сплава 1201 толщиной 8,0 мм необходимое число слоев три. Прочность материала деталейпри поставке. перед отработкойбГ 1 гост30 кгс/мм. Заданная прочность материала конструкции б = 42 кгс/ммкоторая в соответствии с инструкциейНИАТ 1.4.522-78 достигается старением при 195 С в течение 24 ч.оПри сварке экспериментального узла по известному способу, т.е. сварка после старения доб = 42 кгс/мм проводят замер деформации конструкции после слоя и общую деформацию. Замеренная деформация отнесена к единице длины и является величиной безразмерной Е 1 = 3; 6,2 = 2, Г Я в = 6. Затем определяют коэффициент деформации от каждого слоя:обаК = - - - =2 ф К =Зф К =6.1Величина упрочнекия ка единицу де- формации1094709 ъьД посгдб= .2 кгсмм . овщ Составитель Л. НазароваРедактор А. Шишкина Техред М,Тепер КорректорА, Ильин Заказ 3491/7 Тираж 1037 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, РауЬская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 А величина упрочнения узла перед сваркой каждого слоя составляет 61 =дну, = 4; б = 6 иб12 кгс/ммСледовательно, перед сваркой первого слоя предлагаемым способом детали упрочнрт добоц = ом +61,= = 34 кгс/мм , Если за 24 ч выдержки при 195 С детали упрочняются доО42 кгС/мм, т.е. на 12 кгс/мм, то для упрочнения на 4 кгс/мм нужна вьдержка 8 ч. После первого этапа старения проводят сварку первого слоя шва на режиме 5 = 100 А;15 м/ч и правку конструкции,Второй этап старения проводят додо = 36 кгс/мм путем выдержки2опри 195 С в течение 4 ч, Затем сваривают вторым слоем на режиме Э140 Аф У 2 = 18 м/ч, который обеспечивает нагрев первого слоя до 220 С, что дало возможность снять его упрочнение от первого этапа старения и снизить напряжения в конструкции. Температура рекристаллизации этого сплава 200-240 С. После второго слоя сварное соединение :подвергают правке.Третий этап упрочнения проводят добо = 42 кгс/мм путем выдержки2 при 195 ьС в течение 12 ч. Сваркутретьего слоя ведут на режиме5 = 160 А; У = 18 м/ч. При этомтемпература первого слоя 210 С, а 5 второго -230 С. Деформации конструкоции после сварки третьего слоя впределах допустимых. В результатеконструкция имеет заданную прочность основного металла 42 кгс/ммфи сварного шва 27 кгс/мм, чтообеспечивало ее работоспособность. Для сравнения на тех же режимахвыполняют конструкцию, сварку кото рой проводят после полного ее упрочнения старением по известному способу, т.е. при прочности 42 кгс/ммгПравку конструкции проводят послесварки каждого слоя. После сварки 20 первого и второго слоев наблюдается деформация волнистости, выправитькоторую полностью не удается. А приувеличении нагрузки при правке на поверхности основного металла наблюдается растрескивание. Необходима вырубка дефектных мест и подварка. В результате качество конструкции, ееработоспособность значительно снизились, Применение способа в промьпплен ности обеспечит производство ответственных сварных конструкций без остаточнык деформаций, повысит их качество и ресурс работы.