Способ подбора оптимальных режимов сварки

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) (11) 5 В 23 К 2800 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСИ ТЕЛ ч 69.ССР8.СССР2 тькирень ИЛЬНЬ 1 Хплос .лавлясмехак на ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ(54)(57). Сйосов подВОРА онтиРЕЖИМОВ СВАЬКИ, ири котором накий прямоугольный образец напют валиковый шов и определяютнические свойства базовых точе плоскости образца, о т л и а ющ и й с я тем, что, с целью снижения металлоемкоати путем уменьшения количества образцов и повышения качества сварных конструкций, после выполнения валикбвого шва на одном из торцов образца шов охлаждают и производят измерение механических свойств, а затем формируют. второй валик в направлении, перпендикулярном к первому валику, и производят замер свойств от совместного воз" . действия двух валиков на плоскос образца, нри этом процесс напйав обоих валиков осуществляют на ре жимах, обеспечивающих плоский ко шва.Изобретение относится к сварке, в:частности,к способам определения оптимальных режимов сварки и термообработки свариваемых материалов, и может быть использовано для срав-. нительной оценки режимов обработки 5 свариваемых материалов, предназначенных для изготовления сварных конструкций в различных отраслях.Известен способ определения свариваемости металлов и сплавов по 10 структурной и химической неоднородности, заключающийся в том, что получают дифференцированные но участкам сварного соединения электро- химические характеристики во взаимосвязи с параметрами термического цикла и физико-механическими свойст.вами металла,по полученным кривым судят о структурной и химической неоднородности, а следовательно, и о свойствах сварного соединения Я, 20Однако известный способ позволяет получить данные только о расстоянии структуры зоны. термического влияния при определенных режимах сварки и не позволяет определить, какими режимамн термообработки до или после сварки можно улучшить структуру слабых участков.В сварных конструкциях часто именно металлургическая,свариваемость,характеризующая Физико-химические изменения в металле, возникающие в процесс сварки, оказывает значительное влияние на прочность сварных конструкций,. ответственна( за наличие :З 5 трещин, образующихся в результате . напряжений, возникающих в металле околошовной эоны.Повысить показатель сваривае :.мости можно путем расширения диа" 40 пазона и уточнения режимов сварки для различных металлов что может быть достигнуто предварительной или .последующей термообработкой свариваемого металла,. Вопрос о выборе наиболее оптимальных режимов термообработки свариваемых конструкций достаточно актуален.Известен способ испытания материалов на свариваемость, заключающий-.50 ся в том, что на пластину наплавляют валиковый шов,.затем на противоположйой стороне пластины, параллельно первому валику наносят второй со смещением .от продольной оси,а образец для испытаний вырезают из зоны между границами оплавления валиков. Вырезанный плоский образец при малом межосевом расстоянии имеет однородную структуру околошовной зоны, а если смещение между осями значи тельное, то в середине между вадиками можно получить набор разнородных структур, изменяющихся по мере уда- " ления от эоны расплавленного металла Юе 6 Однако данный способ не позволяетпровести анализ последовательноговлияния одного сварного шва на дру=гой, определить оптимальный режимпредварительной или последующей обработки материала, йодвергаемойосварке, с целью получения.оптимальной структуры с лучшими возможнымисвойствами.Наиболее близким к предлагаемОмупо технической сущности и достигаемому результату является способ оценки свариваемости, при котором наобразец-пластину по его оси наплавляют двухслойный валиковый шов однойдугой непрерывно, накладывая второйслой в направлении, противоположномнаправлению наплавки первого слояшва, при этом каждое поперечное сечение образца подвергается термическому воздействию, соответствующемудвухдуговой сварке с различными расстояниями между электродами 3 .Однако этот способ не позволяет.сделать вывод о возможных режимахтермообработки до или после сваркидля получения заданных показателейпрочности или других эксплуатационных характеристик при однослойнойсварке.Цель изобретения - снижениеметаллоемкости за счет уменьшенияколичества образцов и повышения качества сварных конструкций,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу подбораоптимальных режимов сварки, прикотором на плоский прямоугольный об-.разец наплавляют валиковый шов иопределяют механические свойствабазовых точек на плоскости образца,после выполнения валикового шва наодном из торцов образца шов охлаждаюти производят измерение механическихсвойств, а затем Формируют второйвалик в направлении, перпендикулярном к первому валику, и производятзамер свойств от совместного воэ"действия двух валиков на плоскость .образца, при. этом процесс наплавки.обоих валиков осуществляют на. Режимах,обеспечивающих плоский корень шва.На фиг.1. и 2 изображены схемыФормирования зон нагрева валиковымишвами; на фиг.3 - валиковый шов,поперечное сечение; на Фиг.4 - полераспределения контурных .линий твердости.: На плоский образец 1 путем воздействия источника локально-концейгрированной энергии наплавляют .валик 2.Нагрев образца 1 производятперпендикулярно оплавляемой поверхности и при таких режимах, чтобы у иаплавленноговалика 2 корень 3 былплоским. Эти условия позволяют соз-дать равномерное распределение вплоскости образца различных структурных зон в направлении ОУ в соответствии с определенным воздействием температурных полей.Первоначальный нагрев образца осуществляют с целью имитации интервала различных температурных эон (аналогичных околошовной зоне при сварке) и соответственно режимов термообработки металла. Координаты расйределения максимальных температур. и динамику их изменения во времени 10 по соответствующим направлениям фиксируют термоэлектрическими преобразователями с использованием самопишущих приборов. После первоначального нагрева производят замер 5 (фиксацию) на плоскости образца ХОУ механических и металлографических характеристик, например: твердость, локальные. деформации между базовыми точками, балл зерна. 20: По полученным данным обосновывают выводы о влиянии температурно-вре:менных полей (термообработки) на структурно-фазовые измененйя у 1 механические свойства материала в состоянии поставки,Затем осуществляют второй нагрев образца в направлении, перпендикулярном первоначальному нагреву. Этот последующий нагрев обеспечивает значительный перепад максимальных температур в направлении ОХ и наложение температурного поля на первичное распределение структур в околошовной зоне. После нагрева измеряются аналоговые характеристики 35 механических свойств материала в базовых точках.ПЕрвоначальный нагрев можно рас сматривать как имитацию влияния ;сварного шва на изменение структуры 40 .металла в околошовной зоне.Последующий нагрев можно рассматривать как имитацию сварного шва с соответствующим. влиянием температур его околошовной эоны на 45 предварительно термообработанный по широкому спектру режимов матеРиал, .либо как имитацию термообработ. кн после сварки по широкому диапазону температурных режимов с целью оптимальных механических свойств структуры металла сварного шва и околошовной зоны.Ф На. основе полученных данных можно выбрать оптимальный режим термообработки материала перед сваркой, обеспечиваюмий получение требуемых свойств после наложения сварного шва. По .имеющейся информации можно также определить режим послесварочной бС термообработки, обеспечивающей требуемый комплекс механических свойств сварного соединения (снижение пиков. твердостй, устранение мягнкой прослойки, повышение пластич ности, обеспечение равнопрочности сварного соединения и т,п.).П р и м е р, На плоском образце размером 40 хбх 2 мм из стали 25 Х 17 Н 2 Б-Ш в состоянии поставки выполнили валиковый шов на торце в продольном направлении, Длина образца выбиралась из условия обеспечения его закрепления в оправках при операциях нагрева. Формирование валика осуществляли электроннолучевой сваркой при ускоряющем напряжении б 0 кВ, токе сварки 8 ИЛ и высокой скорости сварки,.которая выбиралась с учетом исключения,автоподогрева. образца. Производилиизмерение .тверу" дости металла в базовых точках.Затем осуществляли последующий нагрев в перпендикулярном направлении расплавлением поперечного торца образца электронным лучом. Температура нагрева фиксировалась четырьмя термопарами, закрепленными контактной сваркой на расстоянии от поперечного торца образца соответственно 2,б,10,14 мм,Затем на твердомере ТППпри нагрузке 10 кгс производился замер твердости по Виккерсу в направлении двух координат (ОХ,ОУ) с интервалом между узловыми точками 0,7 мм.После нанесения данных замера йа графйк методом пропорциональных отрезков строилось распределение контурных линий равной твердости (изосклер),.йНа фиг.4 по условиям обоих нагревов можно определить области, характеризующие весь интервал термического воздействия: от материала в состоянии поставки 4 до дважды кристаллизованного металла.5,зоны закалки от воздействия первого нагрева б и второго нагрева 7, а также ряд промежуточных зон, Точкй пере. - сечения изосклер сечением через области бхарактеризует изменение твердости металла в состоянии поставки отвоздействия первого нагрева, 7-4 от второго нагрева, Сечение 5-6 характеризует изменение твердости металла в термообработаином первым нагревом состоянии от воздействия второго нагрева, а 5-7 влияние температур закалки от воздействия второго нагрева на изменение твердости структур околошовчой зоны первого нагрева. По характерным точкам перегибасоседних линий и их плотностиможно судить о влиянии .температурзакалки на твердость зоны перегд"ва структуры 8 и зоны полной ичастичной перекристализации %, определить области мягкой прослойкии вторичного отпуска структур окоРи 8. аэ 1459/15 Тираж 1036 : ПодписноЮ ФЮЮ 4 Й 4 ВФВюЮиЮНЕ ЕФЭВЕМРЮВФЬМ Патент", г, ужгород, ул.Проектная,ли лошовной зоны 10 и наличие зон твердения и охрупчивания 11,По данным .анализа приведенного графика можно рекомендовать темпера- туру, отпуска структур околошовной зоны, обеснечивающую минимальную твердость или максимальную пластичность, в интервале 700-750 С. Предложенный способ позволяет,уменьшить количество образцов для исследований, повысить экономичность,-снизить металлоемкость при выборе оптимальнык режимов,сварки 5 н термообработки, повысить качество сварных конструкций за счет сварки их на оптимальных режимах.