Способ дуговой сварки

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ А СПУБЛИК К 28 00 50 4 РЕТЕНИЯ ТЕЛЬ талла, формиру малого сечения варные швы слоя Бюл. У 22кий инженерно-строт им. В.В,Куйбышев о дополни увеличения и, сче ния наплавленно цию сжат чинают с го, о менто(088.8)электрическойов плавлениемМ,; Машиност мента охл наплавленно ва к еталла ниже темпер таллизации, причем ного сжимающего ус одние о величине ПТ при 42024 198аи, а иваю лиза увели атуры ьппени личин СР979. апл ПТ,здава ти оединении до ждой заданно позволяет на ПН (до 400 о К особ овен врем температуре. Сп 25% повысить ур 500 МПа) и одно на 16-20%, благ тие свариваемых нно повыси атому, что с нтов произв ар ле емпературы у сущест- ластичеспри температурах ниже кристаллизации, поскол еличина венно снижаетс созданияоспособ з.п,в процессе ьппает рабо формаце это их дН, Вость-лы оединения арног табл. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ описдние и К АВТОРСКОМУ СВИДЕ(21) 3995960/31 (22) 19.11.85 (46) 15.06.87. (7 1) Новосибирс тельный институ (72) Е.И.Егоров (53) 621.791.75 (56) Технология металлов и спла ред, Б.Е,Патона 1974, с. 160-16Патент США У кл. В 23 К 31/О Авторское свидетельство380671, кл. В 23 К 28/00(54) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ(57) Изобретение относится к, областисварки, в частности к способам дуговой сварки, и может найти применениев различных отраслях машиностроения.Целью изобретения является повышениеработоспособности сварного соединения, для чего сварку выполняют в условиях предварительно-напряженногосварного соединения. В процессе создания предварительного напряжения(ПН) сварные швы выполняют электродами, обеспечивающими повьппение предела текучести (ПТ) наплавленного метуры его рекрис величину началь лия определяюттемпературе рек тем сжимающее у мере понижения ленного металла ким образом, чт емого ПН в свар гала ПТ стали п перерывами горения ельно повышает ПТ скорости остываметалла. Кроме тоя свариваемых эле 1316771Изобретение относится к сварке,в частности к способам дуговой свар-ки, и может быть использовано присварке стыковых соединений элементовстальных конструкций, эксплуатируемых в условияй низких температур,резкой концентрации напряжений ит.д,Цель изобретения - повьшение работоспособности сварного соединенияпутем увеличения степени предварительного напряжения сварного соединения, и снижение остаточных сварочных деформаций.Осуществляют дуговую сварку стыконого шва конструкции, при этом созда - ют предВарительно напряженное состояние в конструкции, длячего элементы стыкуют, сжимают по сечению стыка, сваривают и освобождают после сварки Сварные швы выполняют электродами, обеспечивающими легирование, упрочнение и повышение предела текучести наплавленного металла при высокой скорости остывания сварных швов, которые выполняют слоями малого сечения и с перерывами горения цуги, Операцию сжатия элементов начинают не сразу с начала. сварки, а только после охлаждения наплавленного металла ниже "температуры его рекристаллизации. При этом начальное сжимающее усилие определяют по величине предела текучести при температуре рекристаллизации, затем по мере понижения температуры и повышения предела текучести наплавленного металла сжимающее уси-. лие соответственно увеличивают, таким образом, чтобы создаваемые в сварном соединении напряжения все время находились на уровне предела текучестинаплавленного металлаП р и м е р. Предварительно-напряженные сварные соединения выполнялись предлагаемым способом из листовых полос (толщина 10 мм и ширина200 мм) малоуглеродистой стали ВСтЗсп с соцержанием, Е: С 0,18; Мп0,57; Я. 0,22; Р 0,04", Я 0,06; СгИ,Сц не более 0,3; Аз 0,08,Сварка (соединение встык двухсторонним швом со скосом двух кромоктипа С 18) производилась электродамитипа 350 с покрытием типа Б маркиУОНИ 13/55 по ГОСТУ 9467. При этомсостав наплавленного металла отличался от состава основного металла более высоким содержанием марганца икремния.Сварные швы выполнялись электродами с диаметром 3-4 мм при силе тока1 120-150 А слоями небольшого сечения с перерывами горения дуги, т,е.при достаточно большой скорости остывания направленного металла. Все этообеспечивало повышение предела текучести наплавленного металла до 4044 кгс/мм (390-430 МПа).Согласно технологии предлагаемогоспособа после стыковки соединяемыхлистов они сваривались в свободномсостоянии без сжатия.После завершения формированиясварного шва и охлаждения металланиже температуры рекристаллизациио(примерно 600-650 С) сваренные листы сжимались вначале с усилием Р,20000 кг, при котором возникающие вметалле шва напряжения б = 10 кгс/ммне превосходят предела текучести меоталла при 600 С ( б= 15 кгс/мм) .1эатем, по мере роста предела текучести металла в процессе его охлаждения сжимающее усилие Р непрерывно повышалось по линейной временнойзависимости таким образом, чтобы кмоменту полного охлаждения сварногошва оно "цостигало конечной величины60000 кг, при которой возникающие в металле шва напряжения (безучета термических напряжений и происходящего В металле наклепа) возрастают по крайней иере в 3 раза( б, = 30 кгс/мм), но остаются нижепредела текучести наплавленного металла при комнатной температуре(б= 40 кгс/мм),Б этом случае при температурениже порога рекрисгаллизации в направленном металле протекают структурные. изменения, связанные с наклепом,в результате чего прочностные свойства металла возрастают, в т,ч. предел текучести, до значений, которыезначительно выше тех, что достигаются по известной технологии. Это обеспечивает возможность создания в сварном соединении более высоких предварительных напряжений до 450-500 МПабез появления значительных пластических деформаций и изменения геометрических размеров и формы элементовсварного соединения,Для получения сравнительных результатов предварительно-напряженныесварные соединения из той же стали ВСт 3 с теми же размерами выполнялись известным способом.Сварка в этом случае производилась электродами марки УОНИ/45 ти па 342 А па ГОСТУ 9467, обычно применяемыми для сварки этой стали в производстве стальных конструкций. Поскольку наложение сварных швов производилась непрерывно электродами диаметром 5-6 мм и при силе тока 1 250-300 А, т.е. слоями большого сечения, та скорость остывания сварных швов оказывалась невелика.При этом химсостав и структура наплавленного металла незначительно атличалась от химсостава и структурыосновного металла, а его механическиесвойства соответствовали известнымтребованиям существующих норм и стан дартов а йолучении сварных соединенийравнопрачных основному металлу, Так,например, величина предела текучестинаплавленнаго металла составляла примерно 34-38 кгс/мм, что не позволя 25ло создать в сварных соединенияхпредварительно-напряженное состояниена уровне выше 370 МПа.В известном способе предваритель -ные напряжения в наплавленном металле создаются в основном в начальный период - период сварки, при температурах близких к температуре солидуса и значительно выше температурырекристаллизации, когда предел текучести металла очень низок. Поэтомувеличина сжимающего усилия Р приниЦмалась не более 5000 кг,В результате усадки сварных швови значительных пластических деформаций металла и соответствующего уменьшения линейных размеров свариваемыхдеталей сжимающее их усилие в концесварочного цикла и создаваемые в направленном металле предварительныенапряжения оказывались незначительнымиеМикроисследавания сварных соединений показали, что основной металлимеет мелкозернистую ферритоперлитную 50структуру (балл 8 по ГОСТУ 5639-65),в зоне термического влияния наблюдается постепенный рост зерна в особенности на участке перегрева, наплавленный металл имеет более грубую, 55чем основной металл, литую феррито-,перлитную структуру, причем размеры зерен-дендритав в образцах, полученных по данному способу, значительно меньше, чем в образцах, полученных по известному способу.Из предварительно-напряженных сварных соединений, выполненных по тай и другой технологии, были изготовлены стандартные образцы по ГОСТУ 6996-66 для испытаний на статический изгиб и статическое растяжение, Данные испытаний сведены в таблицу.Таким образом, использование спо саба выполнения предварительно-напряженного сварного соединения, получаемого ручной электродуговой сваркой при изготовлении элементов листовых конструкпий, позволяет повысить по сравнению с известным способом величину предварительнога напряжения сварного саепинения на 16,6 Е и собтветственна повысить рабатоспособность сварных соединений.Формула изобретения1, Способ дуговой сварки, при котором в процессе охлаждения на сварной шав воздействуют внешними усилиями, а т л и ч а ю щ и й с я тем,чта, с целью повышения работаспас.обности сварного соединения путем увеличения степени прецварительнага напряжения сварного соединения, и снижения остаточных сварочных деформаций, на сг.арнай шав воздействуют сжимающими усилиями, причем начинаютсжатие при достижении металлом сварного шва температуры рекристаллизации, начальную величину сжимающихусилий опрецеляют по величине пределатекучести металла при температуререкристаллизации, а затем па мерепонижения температуры сварного шваат температуры рекристаллизации докомнатной температуры сжимающие усилия увеличивают пропорционально повышению предела текучести наплавленного металла, вызванному снижениемега температуры.2. Способ па п,1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что сварку выполняютэлектродами, увеличивающими пределтекучести металла шва,3, Способ па пп.1 и 2, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что сваркуведут слоями малого сечения с перерывами горения дуги,1316771 Характеристика Известный Предлагаемый Режим предварительногонапряжения. Сжимающее усилие перед сваркой, кг 5000 Сжимающее усилиепри температуре рекристаллизации, кг 3000-4000 12000 Конечное сжимающееусилие, кг 2000-4000 60000 Структура наплавленного металла Предел прочности, МПа 460 520 Предел текучести,МПа 360 420 Относительноеудлинение Е 26 24 Относительное сужение., Е 62 Ударная вязкость,Дж/см 200 220 420 360 Составитель З.ХаустоваТехред.Л.Олийнык Редактор М,Товтин Корректор А.Ильин Заказ 2383/10 Тираж 975 БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Механические свойства наплавленного металла: Уровень получаемых предварительнах напряжений, МПа Ферритопер- Ферритоперлитная круп- литная мелнозернистая козернистая