Способ испытания сплавов на склонность к образованию холодных трещин

(51) 5 ОСУДАР СТВЕ ННЫЙО ИЗОБРЕТЕНИЯМРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТКРЫТИЯМ Е ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ С ТЕЛ ЬСТВ(71) Московский вечерний металлургический институт(56) Авторское свидетельство СССРГч 1516843, кл, 6 01 й 3/00, 1987.(54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ СПЛАВОВ НАСКЛОННОСТЬ К ОБРАЗОВАНИЮ ХОЛОДНЫХ ТРЕЩИН(57) Изобретение относится к сварке, в частности к определению технологической прочности сварных соединений. Цельизобретения - расширение технологическихвозможностей путем обеспечения оценкисклонности сплавов к образованию холодИзобретение относится к сварочномупроизводству, в частности к определению технологической прочности сварных соединений, и может быть использовано в машиностроении.Целью изобретения является расширение технологических возможностей путем обеспечения оценки склонности основного металла зоны термического влияния сварного соединения к образованию холодных трещин и повышение достоверности результатов испытания.На фиг. 1 представлена схема проведения испытаний; на фиг. 2 - видна фиг.1; на фиг, 3 - вспомогательная часть испытываемого образца.Способ осуществляют следующим образом. ных тр (ЗТВ) стовер ществ нагруж тавлив сварны ставну нее, ч холодн обеспе лажден структу ния ра цию н После с ют разл ределя напряж ещин в зоне термического влияния основного металла и повышение доности результатов испытаний, Осуляют сборку образца и его ение. Образец для испытания иэгоают составным, одним контрольным м швом соединяют все его части, Сою его часть изготавливают массивем монолитную. Возникновение ой трещины в нужном. месте ЗТВ чивают за счет различия скоростей охия в различных зонах ЗТВ (и различия ры) и несимметричного расположезделки, обеспечивающего концентраапряжений в заданном месте ЗТВ. Б варки образца его элементы нагружаичными изгибающими усилиями и опют искомый показатель - критическое ение, вызывающее разрушение, 3 ил,Сборную часть образца набирают из одинаковых пластин (параллелепипедов) 1 из испытываемого материала и между ними устанавливают прокладки-пластины 2 из сплава, не склонного к образованию холодных трещин, т.е. обладающего большим запасом технологической прочности, Размеры пластин 1 из испытываемого материала поширине (вдоль оси Х, фиг.1) и высоте (вдоль оси Е) должны быть значительно больше их толщины (размер вдоль оси 1/), например, в 5 - 15 раз для того, чтобы обеспечить необходимый отвод тепла в зоне термического влияния и образование закалочных структур в этой зоне. Размеры прокладок 2 по толщине (в направлении оси т) берут в пределах 0,5 - 1 толщины испытываемых пластин 1. Размер прокладок в направлении оси Е можно выбирать равным 1 - 1,5 толщины пластин 1, а размер вдоль оси Х - равным или меньше соответствующего размера пластин 1, но не меньше длины опорного зуба 3 (фиг.1 и 3),Монолитную часть образца - пластины 4 - для удобства изготовления рекомендуется выбирать той же толщины, что и для пластин 1. В детали 4 выполняют разделку под сварку, например, с притуплением в корне, При наложении сварного шва необходимо обеспечить непроплав, который при нагружении сварного соединения выполняет функции концентратора, Такое выполнение сварного соединения с несимметричной относительно соединяемых деталей разделкой обеспечивает концентрацию напряжений в нужной части зоны термического влияния, При испытании образца его монолитную часть закрепляют в корпусе 5 болтами 6, При этом пластина 4 и пластины- прокладки 2 опираются на специальную подкладку-гребенку 7 с зубьями 3. (фиг.З). Размеры гребенки 7 выбирают такими, чтобы нагружаемые элементы-пластины не имели опоры и при деформации шва свободно отгибались. В то же время прокладки 2 должны надежно опираться на зубья 3 гребейки 7 для того, чтобы гарантировать отсутствие смещения прокладок по вертикали. Канавка 8, выполненная на гребенке 7, предназначена для исключения опирания на гребенку, усиления шва и предотвра-. щения зависания прокладок 2 над зубьями 3 (в соответствии с положением на фиг,1).Нагружение пластин 1 составного образца производят, например, с помощью захватов 9, соединенных с рычагом 10, к которому на плечеприкладывают силы Р. На фиг, 1 показан один захват на последней пластине 1, Указанным (или другим) способом обеспечивают приложение изгибающего момента к каждой из пластин 1, причем величины моментов выбирают такими, чтобы можно было выявить критическое усилие Ркр (или соответствующее ему критическое напряжение икр), обеспечивающее образование в зоне термического влияния шва 11 холодной трещины через время бакр. Величины указанных моментов можно регулировать путем подбора силы Р или плеча(фиг.1),При использовании предлагаемого способа испытания особенности формирования сварного соединения заключаются в следующем.При наложении сварного шва в связи с различием размеров соединяемых швом деталей теплоотвод в них оказывается различным, При этом скорост охлажден металла пластин 1, в том числе в температурном интервале фазовых превращений,оказывается выше, чем в пластине 4. Прииспытании, например, закаливающихся ста 5 лей это приводит к увеличению процентамартенситной фазы, и повышению вероятности образования холодных трещин в зоне термического влияния пластин 1.Расположение пластйн 1 поперек дли 10 ны шва способствует уменьшению необходимой длины шва и, следовательно,времени. сварки, Поэтому время с моментаприварки каждой пластины 1 до его нагружения можно выдержать минимальным и15 одинаковым для всех нагружаемых элементов, что является необходимым факторомдля обеспечения достоверности результатов испытания,При проведении испытаний по предла 20 гаемому способу возможно выполнениесварного шва без разделки кромок,Кроме того, при испытаниях сталей,склонных к образованию трещин типа "откол", возможно использование подкладки 725 без зубьев и сборка пакета из пластин 1 безпрокладок 2 (фиг,З). В тех же случаях, когдавозможная траектория разрушения (трещина) может проходить и по зоне термическоговлияния, и по шву, использование гребенки30 с зубьями 3 и прокладок 2 необходимо. Этосвязано с тем, что при развитии деформаций в шве при отгибе одного из элементов 1необходимо, чтобы эти деформации не влияли на развитие напряженно-деформиро 35 ванного состояния в участках шва,соединяющих другие (соседние) элементы 1с пластиной 4.П р и м е р. Собирали образцы из сталиЗОХНМА, При этом элементы 1 имели разме 40 ры 70 х 50 х 10 мм, пластина 4 - размеры136 х 50 х 10 мм, прокладки 2 были изготовлены из низкоуглеродистой стали и имелиразмеры 50 х 12 х 8 мм, Количество пластин 1зсоставляло 8 шт. Разделку под сварку вы 45 полняли путем снятия фаски на пластине 4под углом 45 глубиной 4 мм, Сварку выполняли электродной проволокой Св - 08 ГН 2 М,Для зажигания дуги и вывода ее использовали вводную и выводную планки, Сборку и50 сварку проводили в специальной оснастке,обеспечивающей заданную форму образца,Сила тока при сварке 300 А, напряжение 24В, скорость сварки 0,65 см/с. После сваркиобразец фиксировали и каждый из элемен 55 тов 1 нагружали изгибающим моментом величиной соответственно 34, 45, 57, 68, 80,91, 103, 114 Нм, что соответствовало напряжениям в шве и ОШЗ приблизительно 225,300, 375, 450, 525, 600, 675, 750 МПа.В результате выдержки при заданных нагрузках разрушилось 6 образцов. Обработка результатов эксперимента показала искомую величину критического напряжения для бакр = 20 ч), равную 340 МПа.Использование предлагаемого способа обеспечивает возникновение холодных трещин типа "откол" по зоне термического влияния основного металла и позволяет получать надежные результаты испытаний с хорошей их воспроизводимостью, При этом повышается надежность выявления склонности материалов к образованию данного вида дефектов, связанных с замедленным разрушением, и снижается в связи с этим процент брака сварных соединений. Ф ормула изобретенияСпособ испытания сплавов на склонность к образованию холодных трещин, заключающийся в том, что сваривают две половины образца - одну монолитную и другую составную - обе из испытываемого сплава, причем в наборной части образца элементы в виде параллелепипедов перемежают пластинами-прокладками из сплава, 5 не склонного к образованию холодных трещин, и непосредственно после сварки нагружают сварное соединение различными нагрузками, а о склонности к замедленному разрушению судят по величине нагрузки, вы зывающей разрушение, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем обеспечения оценки склонности основного металла свар.ного соединения к образованию холодных 15 трещин в околошовной зоне и повышениядостоверности результатов испытаний, монолитную часть образца изготавливают со стороной, меньшей, чем обращенная к ней сторона составной части образца, и на 20 этой стороне монолитной части выполняют разделку под сварку с притуплением в корне шва.1613282 Составитель Л.НазароваРедактор А.Лежина Техред М.Моргентал Корректор В.Гирн оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 Заказ 3856 ВНИИПИ Госуд Тираж 631 Подписноеенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 13035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5