Способ дуговой сварки

(5)5 В 23 К 2 ЗОБРЕТЕНИ ИСА ВИДЕТЕЛ ЬСТ К АВТОРгКО 2(71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 925594, кл, В 23 К 28/00, 1982.Авторское свидетельство СССРМ 539713, кл. В 23 К 28/02, 1975,(54) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ(57) Изобретение относится к сваркежет быть использовано в различныхлях машиностроения при изготовтолстолистовых конструкций, в частстанин прессов. Цель изобретения сов повышении долговечности станины кшипного пресса при вварке втулок в с и мо- отраслении ности стоит риво- тойки Изобретение относится к сварке и мож быть использовано в различных отраслях м шиностроения при изготовлении толстол стовых конструкций, в частности стани прессов,Целью изобретения является повышение долговечности станины кривошипного пресса при вварке втулок в стойки путем создания предварительных напряжений сжатия в кольцевых швах.На фиг.1 изображена сварная станина пресса; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1; на фиг,3,4 - схема нагружения втулки при окончательном формировании кольцевого шва; на фиг.5 - участки 11 и 1 г кольцевого шва и эпюры распределения напряжений в зоне контакта нагружателя и втулки; на фиг,5 -ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР путем создания предварительных напряжений сжатия в кольцевых швах. Для этого при вварке втулки опор кривошипного вала осуществляют сварку двух диаметрально противоположных участков втулки со стойкой станины, расположенных в направлении действия нагрузки от кривошипного вала, Размеры участков шва выбирают из условия отсутствия текучести материала шва, После охлаждения этих участков шва к ним прикладывают нагрузку для обеспечения деформации втулки, превышающей усадочную деформацию шва, и осуществляют сварку в напряженном состоянии оставшихся участков стыка втулки со стойкой. После охлаждения указанных сварных швов до температуры ниже температуры рекристаллизации металла нагрузку снимают. Способ позволяет увеличить сопротивление усталости швов и повысить усталостную долговечность станины кривошипного пресса, 5 ил.9 ю юра распределения напряжений по пери тру кольцевого шва после снятия нагруз ки,Станина кривошипного пресса состоит из стоек 1, соединенных траверсой 2 и перемычкой 3, ввариваемых элементов - втулки 4, опор кривошипного вала и 5 промежуточного вала. Втулка сварена стыковыми швами 6, 7 с наружной 8 и внутренней 9 стенками стоек 1 станины. Разделка кромок сварных швов Ч-образная, односторонняя.Способ осуществляется следующим образом. Втулку 4 центрируют по отверстию стойки 1 и сваривают дуговой сваркой участки шва 1 и 2, расположенные в направленйи действия нагрузки от кривошипного вала, размеры определяют, исходя из усло 1698020вия отсутствия текучести материала придействии технологической нагрузки, из соотношения2 Яо,где 1-длина шва на участках сварки;Я - толщина шва;Р - усилие прессования;о - предел текучести материала шва,После охлаждения упомлнутых участковшва в отверстие втулки устанавливают на гружатели 10 и прикладывают к ним нагрузку, обеспечивающую деформацию втулки,превышающую усадочную деформациюшва, которую определяют иэ соотношенилд= ашЯ ь - то),где д, - деформация шва;.аш - коэффициент линейного расширения металла шва;Я - ширина зоны усадочной деформации металла шва в поперечном направлении (толщина шва);1 о - исходная температура конструкции;т - температура рекристаллизации металла шва,Контроль эа деформацией втулки в процессе нагружения осуществллетсл индикатором стрелочного типа с ценой деленияшкалы 0,001 мм.От действия прилокенной нагрузки всварных швах Г 1 и Г 2, возникают сжимающиенапряжения см, фиг.4),В таком положении осуществляетсясварка оставшихся участков стыка втулки 4со стойкой 1 станины, затем охлаждениеэтих швов до температуры, ниже температуры рекристаллизации металла, и нагрузкуснимают,При охлаждении в результате усадкисварных швов в условиях ограниченной возмокности деформации благодаря присутствию смежных частей конструкции в нихвозникают остаточные напряжения растяжения. После снятия нагрузки происходитдеформация втулки 4 и стойки 1 в исходноесостояние за счет упругих сил, При этомпроисходит разгрузка участков 11, Ь и нагружение остальных участков кольцевогошва,что ведет к возникновению в них напряжений, противоположных напряжениям отвоздействия рабочей нагрузки см, Фиг,5).Таким образом, растягивающие напрлженил по сечению шва, возникающие приформировании швов и от технологическойнагрузки, нейтрализуются предварительнонаведенными в них сжимающими напряжениями, в том числе в наиболее опасном ме. сте в корне шва, что затрудняет зарождениеи распространение усталостных трещин в20 эксплуатации и позволяет повысить долговечность сварного узла и станины в целом.Реализация способа при изготовлениистанины пресса вследствие создания в свар 5 ных швах предварительных напрякений сжатия позволяет также снять последующуюпосле сварки трудоемкую технологическуюоперацию - термообработку.Пример конкретного осуществления10 способа.Изготавливались две стойки станины,имеющие расточки под втулки.Материал стойки - сталь СтЗсп по ГОСТу 977 - 76,15 материал втулки - сталь 25 Л по ГОСТУ977-75.Размеры втулки;внутренний диаметр 920 мм;наружный диаметр 1150 мм;длина втулки 685 мм.Расчетным путем определяли протяженность участков г 1 и Ь кольцевого шва,используя зависимостьсО =ц- с утгде 1 - длина шва по среднему сечению научастках 11 и Ь:Я - толщина шва; Р - рабочая нагрузкапри номинальном усилии штамповки уси 30 лии прессования); % - предел текучести материала шва,Исходные данные для расчета;рабочая нагрузка при номинальном усилии штамповки, полагая, что нагрузка рав 35 номерно распределена на две стойкистанины - Р = 1,25 10 кН; Я = 80 мм; о,=178 МПа,В нашем случае при Р = 1,25 10 кН; Я=з- 80 мм; от= 178 МПа, полагая, что а= о,.по вышеуказанной зависимости имеем2,505 10Г - . -438 8 мм,Принимаем Г = 440 мм.Проводили монтаж втулки в стойку ицентрировали,В соответствии с технологическим процессом изготовления станины производилисварку корня шва 6 на участках б 1 и Ь наглубину 30 мм, кантовали стойку на 180 О,подваривали участки Р 1 и Р 2 в корне шва 7 нату же глубину, затем формировали участкишвов б и 6 окончательно,Подварка корня шва с двух противоположных сторон втулки осуществлялась сцелью обеспечения, минимальной поводкивтулки при Формировании швов б и 1 г,После остывания швов Г 1, 6 проводилимонтаж нагружателей 10 в отверстие втулкии прикладывали к ним нагрузку для обеспе 1 б 98020чения деформации втулки, превышающей величину усадочной деформации шва, Величину усадочной деформации шва определяли из соотношениядш = аш Я (Ь - о),где дш - деформация металла шва, аш - коэффициент линейного расширения, Я - ширина зоны усадочной деформации металла шва, то - исходная температура конструкции, Ь - температура рекристаллизации металла шва.Деформацию втулки при нагружении замеряли стрелочным индикатором с ценой давления 0,001 мм, центрируемым по внутреннему диаметру втулки.В напряженном состоянии осуществляли сварку оставшихся участков стыка втулки со стойкой станины.Охлаждали указанные участки сварного шва до температуры ниже температуры рекристаллизации металла (450 - 500 С) и нагрузку снимали.Аналогично производили сварку втулки второй стойки станины,Экспериментальные исследования остаточных напряжений показали, что при использовании способа в сварном шве остаточные напряжения уменьшаются до сжимающих о= -51 МПа,Применение способа позволяет увеличить сопротивление усталости швов и повысить усталостную долговечность станиныкривошипного пресса,Формула изобретенияСпособ дуговой сварки, при котором в5 процессе сварки к соединению прикладывают нагрузку, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения долговечности станиныпри вварке втулок опор кривошипного валав стойки путем создания предварительных10 напряжений сжатия в кольцевых швах втулок опор кривошипного вала, вначале осуществляют сварку двух диаметральнопротивоположных участков шва, расположенных в направлении действия рабочей15 нагрузки от кривошипного вала, размерыучастков шва определяют из соотношенияР2 5%20 где 1 - длина участков шва;Я - толщина шва;Р - усилие прессования;% - предел текучести материала шва,после чего участки шва охлаждают и прикла 25 дывают к ним нагрузку, достаточную длядеформации втулки и превышающую усадочную деформацию шва, а затем осуществляют сварку в напряженном состоянииоставшихся участков шва, причем нагрузку30 снимают после охлаждения швов ниже температуры рекристаллизации металла.1698020 Г у Составитель Г,Тютченков.Техред М.Моргентал Корректор Н.Король ельдма едакто аказ 4354 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Пате агарина, 101 жго