Способ изготовления образца для испытаний на трещиностойкость

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51)5 В 23 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(55) Авторское свидетельство СС%1344552, кл, В 23 К 31/12, 198 динен ТОВЛЕНИ НА ТРЕЩ БРАЗЦА ОСТОЙ 54) СПОС ДЛЯ ИСП Ость 57) Исполь Б ИЗГ ТАНИ ование: сварка, в частности изсварных соединений, выполнентовлени относится к способам изыхсоединений,выполнен- варкой, и предназначено я в испытательной техниобразцах, исследуемых на йства сварного соединетрещиностой кость.ения - ускорение проведеез увеличения трудоемко- образца,цель достигается тем, что обе изготовления образца трещиностойкость заклюреве и последующей плаормации свариваемых райней мере, один из сватов выполняют из проката заготовки прямоугольноффициентом обжатия К = м ликвации,местопбложени ле че св Изобретение готовления сварн ных контактной с для испольэовани ке, в частности, в прочностные сво ния, а именно, наЦель изобрет ния испытаний б сти изготовленияПоставленная в известном спос дл испытания на чающегося в наг стической деф торцов,"где, по к риваемых элемен не 1 рерывнолитой го профиля с коэ "10-20, с участко НИЕ ИЗОБР.Ы 2 1803292 А 1 ных контактнои сваркои в различных отраслях машиностроения, Сущность изобретения: сваривают образец из двух элементов путем нагрева и осадки торцев, Один из свариваемых элементов выполняют из проката непрерывнолитой заготовки прямоугольного профиля с коэффициентом обжатия К = 10-20. Перед проведением сварки выявляют местоположение ликвации в макроструктуре его поперечного сечения. Свариваемый торец обрезают на расстоянии от 0,5 В до 0,5 В + б от участка ликвации, где В - ширина шва, б - величина смещения свариваемого торца. 4 ил,е которого определяют в результате выяв- .ния макроструктуры его поперечного сейия, затем выполняют его обрезкуариваемого торца на расстоянии от 0,5 Вдо (0,5 В + б) от участка ликвации, где В - рширина шва, б - величина смещения свариваемого торца,На фиг.1 изображен вид свариваемыхэлементов до сварки; на фиг,2 - вид получа-,сгемого сварного соединения при контактной . м1 Рьстыковой сварке; на фиг.3 - вид сварного Ясоединения при первых циклах испытания(нагружения); на фиг,4 - схема получения спроката из непрерывнолитой заготовки прямоугольного профиля,На фиг.1-4 приняты следующие обозначения: 1 - свариваемые элементы, 2 - торецодного.из свариваемых элементов, 3 - участок ликвации в виде раскатанного загрязнения, 4 - сварное стыковое соединение, 5, 18032926 - соответственно наружные и внутренние граты.Способ осуществляют следующим образом.Для получения сварного стыкового соединения 4 в качестве одного из свариваемых элементов 1 берут прокат из непрерывнолитой заготовки прямоугольного профиля с коэффициентом обжатия К = 10-20, который содержит ликвацию. У данного металла участок ликвации имеет вид раскатанного загрязнения неметаллической фазы 3, ориентированное вдоль направления преимущественного течения металла при обработке его давлением и расположенное перпендикулярно свариваемому торцу 2. Коэффициент обжатияА А 1К= -- ,В В 1где А и В - соответственно ширина и толщина исходной заготовки;А 1 и В 1 - конечные параметры проката.На фиг.4 представлен.вид макроструктуры поперечного сечения проката, полученного двумя способами из непрерывнолитой заготовки прямоугольного профиля, В промежутке при начальных стадияхпластической деформации с получением заготовки квадрат (9), Стрелками указана сторона, испытывающая преимущественноеобжатие при прокате.СпособК = 10 - 20Зона ликвации имеет значительнуюпротяженность и ориентирована перпендикулярно боковому торцу.СпособК = 0,2-.1,0,Зона ликвации значительно меньше иориентирована параллельно торцу проката,При значениях указанных величин получают промежуточные заготовки с большой.толщиной (не прокат), которые не используются при сварке. Наличие участка ликвации(загрязнения) возможно только в металле,полученном иэ непрерывнолитой заготовки,т,е. в обычном слитке образуется прибыльная часть(при обычном способе разливки, в. которой находится ликвация; Она обрезается и не присутствует в дальнейшем переделе (переделом в данном случае являетсяпрокат),После применения в качестве одного изсвариваемых элементов проката из непрерывнолитой заготовки и выявления в немучастка ликвации, в макроструктуре поперечного сечения, образуи 1 т свариваемыйэлемент таким образом, что загрязнение(ликвация) располагается на расстоянии от 0,5 В до (0,5 В + б) от свариваемого торца,где В - ширина шва 4, д - величина смещения торца 2 при получении сварного стыкового соединения, Далее осуществляют5 сварку путем нагрева и осадки свариваемыхторцов 2 элементов 1 и получают неразьемное соединение 4, При этом за счет пластической деформации верхняя частьдеформируемых торцов 2 пластически де 10 формируется вверх с образованием наружного грата 5, а нижняя - в противоположнуюсторону с образованием внутреннего гратаб(направление движения показано на рис.2стрелками). Если раскатанное загрязнение15 располагается в нижней половине свариваемого торца, то загрязнение также меняетсвое расположение и принимает вид, представленный на рис,З, При расположениираскатаного загрязнения в верхней части,.20 картина изменения расположения раскатанного загрязнения (ликвации) противо-положная, В случае расположенияраскатанного загрязнения (ликвации) посередине толщины свариваемого элементапосле сварки оно также меняет свое направление аналогично вышеописанному, но в конечном итоге, располагается в направлении. торца, но в середине, и не выходит на поверхность ни сварного соединения 4, ни свариЗ 0 ваемого элемента 1,В дальнейшем сварное соединение испытывается (нагружается) при рабочей на- грузке и после единичных цикловнагружения на участке 8 расположенногоЗ 5 загрязнения образуется несплошность металла, имеющая вид трещиноподобного дефекта (рис.З) от которого в процесседальнейших испытаний на трещиностойкость образуется трещина 9, которая увели 40 чивается пб мере увеличения количествациклов нагружения, а затем происходитокончательный долом соединения на участке 10,При расположении раскатанного эа 45 грязнения на расстоянии0,5 В во-первых,наблюдается полное отсутствие схватывания металла на линии 11 шва 4, т.е. получается несвариваемость сварногосоединения, либо участок ликвации выходит50 на ось 12 шва 4 и на данном участке возникает непровар. В этом случае при дальнейшем испытании такого соединения натрещиностойкость возникает трудность установления аппаратуры, регулирующей из 55 менение (в том числе и приращение)трещины при нагружении сварного соединения в процессе его испытаний. Для осуществления такой регистрации требуетсяпроведение дополнительной обработкисварного соединения, заключающейся вснятии наружного 5 и внутреннего 6 грата (снятие внутреннего 6 грата, например, в трубах очень трудоемко и требует больших дополнительных затрат на его осуществление), Кроме того, дополнительная толщина шва 4, обусловленная наличием грата 5 и 6, приводят в данном случае к увеличению времени испытания данного соединения, что в свою очередь, снижает производительность испытаний.При расположении конца раскатанного загрязнения на расстоянии большем, чем 0,5 В + б участок ликвации не меняет своего расположения ориентировки) и не приводит к образованию трещиноподобного дефвктэ, а следовательно, и к ускорению испытаний,П р и м е р; Перед проведением сварки трубы ф 217 х 5 мм, содержаЩей продольный сврной шов путем контактной сварки сопротивлением был взят паласовой прокат из непрерывнолитой заготовки прямоугольного профиля, Труба - из стали 09 Г 2 С, Прокат получен при коэффициенте обжатия К = .20. Выявление макроструктуры поперечного речения показано наличие участка ликва- циИ в виде раскатанного загрязнения, которое ориентировано перпендикулярно сваривэемому торцу и располагалось на раСстоянии 10 мм от него. Часть металла . была обрезана так, что свариваемый в дальнейшем торец располагался на расстоянии 4 мм от начала участка ликвации (участок пиквации располагался на расстоянии 2 мм .от внутренней поверхности свариваемого элемента. Далее выполнялась контактная сварка сопротивлением при стандартных режимах ее проведения путем нагрева и последующей деформации свариваемых торцов, Сварное соединение имело параметры В = 4 мм; б =.3 мм, Затем труба первоначально подвергалась опрессовке рабочим давлением (водой). При первом цикле нагружения датчики акустической эмиссии зарегистрировали появление трещиноподобного дефекта глубиной 2 мм на внутреннейповерхности трубы, хотя разгерметизации5 трубы не наблюдалось,При последующем испытании повторно-статическим внутренним давлением произошло образование макротрещин оттрещиноподобного дефекта, затем дал ьней 10 ший их рост и разрушение на участке перехода от грата к свариваемому элементу.Характер разрушения сварного соединения аналогичен видупредставленномуна фиг.3, Потеря разгерметизации трубы15 произошла при 9 циклах нагружения.По отношению к прототипу существенно увеличивается производительность испытаний,При программе испытаний 1000 образ 20 цов в год экономическая эффективность отвнедрения предлагаемого способа по сравнению с прототипом с учетом уменьшениятрудоемкости изготовления образца и увеличение производительности испытаний со 25 ставит около 2000 рублей в год,Формула изобретенияСпособ изготовления образца для испытаний на трещиностойкость, заключающийся в нагреве и последующей осадке30 свариваемых торцов элемента образца, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью ускоренияпроведения испытаний без увеличения трудоемкости изготовления образца, по крайней мере один из элементов выполняют из35 проката с коэффициентом обжатия К = 1020 непрерывнолитой заготовки прямоугольного сечения с участком ликвации,местоположения которого определяют в результате выявления макроструктуры его по 40 перечного сечения, и затем. выполняютобрезку торца на расстоянии (0,5 В - 0,5 В.1803292 Составитель Т,МолочнаТехред М,Моргентал Корректор Н Кешеля Редак вано Заказ 1026 Тираж . ПодписноеВНИИПИ Государствейного комитета по изобретениям и открыти113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 СССР и енно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина,о