Способ создания искусственного дефекта в сварном соединении

( 9)51)5 В 2 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗОБР Е КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ В А. В, Горбач088.8)етельство С3 К 28/00, 1етельст:;оК 28/00, 19 евский(54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ ИСКУССТВЕННОГО ДЕФЕКТА(57) Использование; в исследовательских Изобретение относится к металлургии, в частности к сварке и способам получения дефектов в сварных швах преимущественно легких сплавов, для исследования их поведения и влияния на рабочие характеристики сварных конструкций, Изобретение может быть использовано при установлении норм дефектов в нормативно-технической документации.Известен способ получения искусственного дефекта типа вольфрамовое включение в сварных швах легких сплавов, в котором с целью повышения надежности, точности и стабильности включение получают путем сбрасывания капли вольфрама с торца электрода при сварке за счет формирования вблизи заданного места сварного шва капли на торце злектрода и механического сбрасывания ее другим вольфрамовым прутком. Однако за счет сил поверхностного натяже(21) 4753870/08(56) Авторское свидЛЬ 1400827, кл, В 2Авторское саидйг 903035, кл. В 23 дственное объединение 1742010 А 1 работах по сварке для изучения поведения сварных соединений с дефектами в шве, Сущность изобретения: способ получения искусственных дефектов необходимой формы заключается в подготовке образца-вкладыша, свариваемых пластин, сборке и сварке. Поверхность изготовленных необходимой геометрической объемной формы и размеров образца-вставки из вольфрама и паза покрывают слоем флюса, Помещао покрытый вольфрамовый образец-вставку в паз и фиксируют его, Сварку ведут с а длиндуги на бо - 200;4 выше оптимальной сваро ной для данной свариваемой толщины, 2 з. и. ф-лы, 5 табл. ния, тяжести и смачиваемости жидкои каплл вольфрама, вольфрамовое включение получается только правильной сферической формы, Получение включения любой заданной формы (в том числе и сферической), с острыми гранями и углами, на которых происходит резкое увеличение внутренних напряжений металла сварного шва, данным способом невозможно. Также пролсходит местное искажение геометрии сеарнсго шва вследствие нарушения стабильностл процесса сварки при сбрасывании капли.Наиболее близким к предлагаемому является способ создания искусственного дефекта в сварном соединении, при котором изготавливают из исследуемого материала образец-вставку (пластинку) заданных размеров и формы, в пластине подготавливают площадку - ответный паз на заданной глубине. помещают образец-вставку (пластин 1742010ку) в паз и приваривают его к пластине, а далее производят сборку и сварку пластин,Приварка образца-вставки производится с целью его фиксации в пазу и, что основное, соединения его с пластиной, т, е, создания монолитности и металлической связи, которая при дальнейшей сварке пластин препятствует "выталкиванию" образца-вставки на поверхность шва конвективными потоками и фронтом направленной кристаллизации,Однако этим способом невозможно получить в металле шва дефекты типа вольфрамовое включение в легких сплавах, поскольку невозможно приварить образец- ставку из вольфрама к пластине из-за того, что данные металлы разнородны и имеют существенные различия в темпеоатуое плавления и свойствах, Вследствие отсутствия металлической связи и плохого смачивания жидким металлом (пластины) неприваренный твердый образец-вставка из вольфрама выталкивается на поверхность шва конвективными потоками сварочной ванны и фронтом направленной кристаллизации металла шва, Такое явление имеет место при преднамеренном введении кусочка твердого вольфрама в кромку пластины и в расплав сварочной ванны сплава АМгб, а также при введении твердого куска серебра в алюминиевую сварочную ванну, В данном способе происходит также и изменение исходной (первоначальной) геометрической формы и структуры образца- вставки (пластинки) при ее расплавлении в процессе сварки вследствие неоднородности вставки и пластины, т, е. образуются дефекты, существенно или полностью отличающиеся по форме и структуре от первоначальных,Целью изобретения является обеспечение получения дефекта типа вольфрамовое включение заданной (любой) формы в металле сварных швов, преимущественно легких сплавов,Сущность способа заключается в изготовлении образца-вставки из вольфрама необходимой геометрической объемной формы и размеров, выполнении в свариваемых кромках пластин паза на высоте не боле 2/3 толщины кромок от нижней поверхности пластины, по форме близкой к выбранному образцу-вставке из вольфрама, нанесении тонкого (толщиной до 70 мкм) слоя очищающего флюса на поверхности вольфрама и паза, помещении и фиксировании вольфрама в пазу, сборки и сварки на длине дуги на 50 - 200% выше оптимальной сварочной для данной свариваемой толщины. 5 10 15 20 25 30 35 40 4 Г 50 55 Поставленная цель достигается путем обеспечения смачивания расплавом сварочной ванны твердого вольфрамового образца-вставки (вольфрамового включения), снижения сил поверхностного натяжения на границе твердый вольфрам-расплав, седиментации, превышающей направленную кристаллизацию металла шва, отсутствия существенных конвективных потоков и перемешивания в сварочной ванне,Образец-вставка из твердого вольфрама не меняет своей первоначальной геометрической формы, размеров и структуры в процессе сварки. Выполнение паза по форме вольфрама и покрытие его поверхности флюсом необходимо для обеспечения контакта расплава металла с вольфрамом и обеспечения отсутствия вокруг вольфрама в сварном шве других дефектов - включений окисных плен, пор и др. Нанесение флюса на повеохность вольфрама объясняется необходимостью снижения сил поверхностного натяжения и обеспечения смачиваемости и седиментации вольфрама в расплавленном металле шва. Толщина слоя флюса не более 70 мкм выбрана исходя из того, что при крупности частиц флюса более 70 мкм эффективность флюса резко снижается (в 2 и более раза, так как они неравномерно покрывают поверхность и осыпаются), Минимум слоя ограничивается дисперсностью порошка флюса (20 мкм),Высота расположения паза в пластине выбрана опытно-экспериментальным путем не выше 2/3 толщины свариваемых кромок от нижней поверхности, чтобы в процессе сварки вольфрам не достигал дна кратера.Длина дуги на 50-200;4 выше оптимальной сварочной выбрана из необходимости снижения удельноо давленля сварочной дуги на поверхность расплава, уменьшения конвективных потоков и перемешивания металла сварочной ванны особенно при наличии полного проплавления, сбеспечения ровного усиления и качества сварного соединения, Если длина дуги увеличена менее чем на 50 % от оптимальной, то в результате воздействия существенных коныективных потоков и давления сварочной дуги, заложенный вольфрам перемещается в металле сварочной ванны и, в крайнем случае, может вынести его на поверхность усиления или проплава, Если длина дуги более чем на 200, выше оптимальной сварочной, то получают очень широклй сварной шов, металл с ;ного швэ прогревается, образуя микроне; эшности и другие дефекты, при э"ом также с .,каются свойства сварного соедин ения,1742010 Таблица 1 верхпор и сто неП нетностьОП нет Получение дефекта данного типа возможно не только при сварке двух пластин встык, но и при наплавке на одну пластину. При этом паз выполняется в верхней и (или) нижней поверхности пластины, а вольфрамовый образец-вставка фиксируется пробкой из металла, идентичного по составу металлу пластины, причем для устранения дефектов типа включений окисных плен (ВОП), несплавлений и пор пробка также покрывается слоем очищающего флюса. Использование пробки объясняется необходимостью исключить выпадание вольфрама, расположенного со стороны проплава при сборке и сварке, а также прямого воздействия сварочной дуги на вольфрам, расположенный со стороны усиления.Необходимо получить дефекттипа вольфрамовое включение заданной формы (куб, тетраэдр со стороной 1,5 мм, диск Ф 2 мм, толщиной 1 мм) в сварном шве на расстоянии 40 +1 мм друг от друга: при сварке пластин сплава АМгб толщиной 4 мм, при наплавке на пластинах сплава АМгб толщиной 4 мм.Оптимальный режим сварки; св=240 й 5 А; Чсв=18 м/ч, д=3 мм,Присадочная проволока сплава АМгб 2 мм.В табл. 1 приведены результаты контроля, где св=240 А; Чсв=-18 м/ч; д=б мм,В табл, 2 приведены результаты анализа, где св=240 +5 А: Чсв=18 м/ч; д=б мм,В табл. 3 приведены результаты рентгеноконтроля дефект - тетраэдр),В табл.4 приведены результаты контроля (дефект-тетраэдр, покрытый слоем флюса толщиной до 70 мкм). Таким образом, результаты, приведенные в табл, 1 - 4, подтверждают правильность выбора условий получения дефекта типа вольфрамовое включение при сварке,В табл, 5 приведены результаты контроля (получение дефекта при наплавке).Результаты табл, 5 подтверждают правильность выбора условий получения де 5 фектов типа вольфрамовое включение принаплавке.Предлагаемый способ позволяет гарантированно создать в металле шва дефекттипа вольфрамовое включение заданной ге 10 ометрической объемной формы в определенном месте. Способ позволяет до более10 раз повысить точность получения дефектов требуемой формы, а также экономитьэлектроэнергию, материалы и трудозатра 15 ты,Формула изобретения1. Способ создания искусственноо дефекта в сварном соединении, при которомизготавливают заданных размеров и формы20 образец-вставку, в пластине на заданнойглубине выполняют ответный паз, помещают в него образец-вставку, фиксируют его иосуществляют сварку, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения технологиче 25 ских возможностей путем обеспечения возможности получения дефекта типавольфрамовое включение в легких сплавахза счет использования образца-вставки извольфрама, перед помещением образца 30 вставки в паз его поверхность и поверхность стенок паза покрывают слоем флюса,а сварку ведут на длине дуги на 50 - 200 О/овыше оптимальной сварочной дуги для данной свариваемой толщины.35 2, Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем; что при получении дефекта в стыковомсварном соединении паз выполняют на торцовой поверхности кромки по крайней мереодной из свариваемых пластин.40 3. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что при получении дефекта при наплавке паз выполняют на поверхности пластины. подвергаемой наплавке.ольфрамомерхностимм на ПОВ 8 рхности на поверхности ост но ерхн ости шве м шве лица зультаты рентгеноконтроля, металлографи ОП и пор нет, на усилении участками шл ВОП и пор нет, на усилении шлак П Ю" 2 мм Одна ВОП=1,3 ммаблица ы контроля (визуального, рентге-Соответствие шва НТДовского, металлограФии) , по данным визуальногконтооля Не соответс ния, других де рхно ет 3,0 18 Ж на поверхностьдефектов нетва, других дефектов Соответст гих де ектов а Го же 0 их дефекто ва,И/ в металле сесплош е соответствует(го щи "и 4 ШВ 8 МИКРО 0,15 мм а,и е, НТД - нормативно-техническая дскументация ГОСТ 1480 б, О СТ 92-1114-80),имеч р бки Результа-ь контооля асположен иен С пробкой. без флюсаС пробкой, с флюсомБез пробки Г 1 аз В В 8 РХНВЙ П сварном шве, жден порами и ном шве. други фектов нет ВОП ,де сопповИ/ астины в свг НОГО ДоИ; и;верхности Гза робкой без флюса сти неи пов ластин В СварНОМг а е СОПР ми.ждЕн, О0 8 м г,; и ЯРНОМ ШВЕ П С пробкой с люсе" Ч всв рх фектов н ;рог аве,- н 3 сти 8 пх - Р 8 З ПРООКИ е сти усилтов н И/ частично Выходиусиления, другихИ/ в металле сварного шнетИ/ в металле сварного шнетИ/ в металле сварного ш И/ на пов И/ на пов И/ на пов И/ в свар И/ в сва