Способ сварки стыковых соединений

Изобретение относится к областисварки деталей, преимущественно тон-.костенных с минимальными сварочнымидеформациями, и может быть применено в различных отраслях,промышленности,Известен способ сварки стиховыхсоединений, по которому производятнагрев сварного шва вместе с подкладкой, а затем осуществляют пласти-Оческую деформацию сварного шва, нпроцессе которой инструмент перемещают одновременно впродольном и поперечном направлениях 1 .Однако температура. нагрева сварного шва перед его деформированиемзначительно ниже температуры плавления металла при сварке, поэтому величина остаточной деформации, вызванная усадкой расплавленного металла значительно выше возможной величины деформирования сварного соединения при его . правке известным способом, Следовательно, значительнаячасть остаточной деформации остается, а значит качество сварных соединений недостаточно высокое,Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук предложенному является способ 30сварки стыковых соединений, по которому в процессе сварки металл шва,находящийся в пластическом состоянии, прокатывает вдоль шва и деформируют металл не только в продоль 35ном, но и в поперечном направлении 12,Однако при деформации металла шваи в продольном и в поперечном направлениях не учитывают направленности поля напряжения, создаваемого соб.440ственно сваркой т,е. поле напряжения, образующееся при прокатке несовпадает с полем напряжений от усад.ки шва, Поэтому известный способ недос аточно эффективно снижает сварочные деформации. Кроме того,по известному способу при прокатке сваренного за.кристаллизовавшегося металла частотзакатываютсяпоры, несплошности.Эти скрытые дефекты снижают проч ность сварных узлов, особенно при знакопеременных нагрузках, и снижают их качество.Целью изобретения является повышение качества сварных соединений пу" 55 тем снижения сварочных деформаций.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу сварки стыконых соединений, при котором впроцессе сварки осуществляют пластическое реформирование металла шва нзоне высоких температур деформирующим инструментом, предварительно определяют распределение градиентонтемператур, деформирование осуществляют в направлении распределения градиентов температур с выдавливанием кристаллизующегося металла шва в хвостовую часть ванны, апосле деформирования осуществляютпереплав выдавленного металла и пов,торное его деформирование,Наибольший эффект снижения остаточных напряжений и деформаций может быть достигнут лишь в результате взаимодействия внешних и внутренних сил тогда, когда линии их действия по направлению совпадут. В сварном соединении охлаждение металлашва происходит по градиентам температур, направленным перпендикулярноизотермам,Следовательно, в этом направлении происходит кристаллизация, нэтом направлении необходимо и деформировать металл шва, чтобы предотвратить усадку кристаллизующегося металла, а следовательно, и его коробление после сварки.На фиг. 1 показано сварное соединение с изотермами в момент сварки;ва фиг, 2 - соединение во время деформирования металла шва, вид сбоку.Сущность способа заключается вследующем,Детали 1 и 2 из любого металласваривают дуговой сваркой. Предварительно на опь 1 тном однотипном соединении с помощью термопар в процессесварки заменяют распределение температур, строят изотермы 3 и определяют направление градиентов 4 температур, являющихся перпендикулярамик изотермам. С помощью устройства(не показано), перемещающегося непосредственно за горелкой 5, кристал.лизующийся металл шва 6 деформируютшариком 7 за сварочной ванной в направлении градиентов 4 температур,Деформируя шариком 7 металл 6, находящийся в сверхпластичном состоянии, выдавливают его в хвостовуючасть ванны 8, В хвостовой частиванны 8 металл жидкий, а за деформирующим шариком 7 - закристаллизованшийся, поэтому выдавливаемый металл66 11461 Среднее значение Прочность сварных соединений,У образца иэст. 1 Х 18 Н 10 Т=2,0 мм Остаточнаядеформация град. Способ сварки угла де- прочности формиро- вания Предлагаемый Практически 70отсутствует75 0 72,0 72 перемещают н сторону меньшего сопротивления, т.е. в хвостовую часть ванны 8, Деформирование шариком 7 осуществляют то слева направо, то справо налево, от одной границы шва к другой, Сварочному электроду 9 сообщают кроме поступательного еще и возвратное перемещение, например вращение по кругу или возвратно-поступательное, Деформирование прово дят, когда электрод 9 находится в передней части ванны 10. Когда же электрод 9 перемещают в заднюю часть ванны 8, то и производят переплав выдавленного металла 11, а шарик в это время находится на одной из границ шва, Затем электрод 9 перемещают в переднюю часть ванны 10, которая перемещается вперед по стыку деталей, а переплавленный металл 11 снова деформируют шариком 7 и вьщавливают следующий объем металла, и т.д.Деформирование кристаллизующегося металла по направлению кристаллизации, т.е. по направлению градиентов д 5 температур предотвращает образование усадки, следовательно, более эффективно предотвращает сварочную деформацию.Большая эффективность ликвидации сварочных деформаций по предлагаемому способу объясняется тем, что направленность поля напряжений, создаваемого усадкой при кристаллизации, совпадает с направленностью поля на 35 пряжений, создаваемого деформированием металла шва, а повышение прочности сварных соединений, выполнен- . ных предлагаемым способом, объясняет ся более большей чистотой металла й отсутствием пористости и несплошностей после вторичного переплава. 4П р и м е р При сварке пластинразмером 100 х 300 мм из нержавеющейстали толщиной 2,0 мм с помощью термонар определены положения изотерми направления градиентов температурза хвостовой частью ванны. Сваркупроводят на режиме: 3 = 95 А, 012 м/ч возвратно-поступательнымперемещением электрода. Сразу эа горелкой (за сварочной ванной) кристаллизующийся металл деформируют шариком по направлению градиентов температур от одной границы шва к другой.Деформирование осуществляют в момент,когда электрод находится в переднейчасти ванны, в это время шарикомвыдавливают металл в хвостовую частьванны. Электродом, перемещающимся вхвостовую часть ванны, переплавляютвыдавленный металл, а шарик в этовремя находился на границе шва и -сновного металла, и т.д.По сравнению с известным способомоднотипные пластины на тех же режимахсварены и прокатаны в пластнческомсостоянии,Результаты проведенных исследова"ний приведены в таблице. Из таблицы видно, что образцы, сваренные по предложенному способу, практически не имеют угловых деформаций, а прочность сварных соединений на 103 выше, чем на образцах, выполненных известным способом. Угловые деформации образцов, выполненных известным способом, выше допустимых и подлежат исправлению. Следовательно, предлагаемый способ позволяет более эффективно снизить остаточную деформацию сварных соединений и повысить их прочность.1146166,Продолжение таблицй Среднее значение Остаточная деформация град,Свособ сварки 66 67,0 6,3 Известный 67 бставитель А, Гавриловехред С. Легеза Корректор В, Гирня Редактор П. Коссей аказ 1269/ Полписноеого комитета СССРий и открытийаушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 1 Образца иэст.1 Х 18 Н 10 Т-,о2 Тираж 1086ВНИИПИ Государствен по делам изобретен 13035, Москва, Ж,Прочностьсварных соединений,кгс/ммф угла де"формирования