Способ удаления дефектов металла

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 19,12.78 (2 ) 2720310/25-27 (51) М. КЛ. с присоединением заявки НВ(23) Приоритет В 23 Р б/00В 23 К 9/16В 23 К 15/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 150281 Бюллетень Мо бДата опубликования описания 150281(54) СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ДЕФЕКТОВ МЕТАЛЛА Изобретение относится к обработке 1 металлов, в частности к способам исправления дефектов металла и сварного шва, и может быть использовано в энергетической, строительной, металлургической и ряде других отраслей промышленности.Известен способ исправления дефектов металла путем удаления их механически с помощью ручных инструментов с последующей заваркой удаленных дефектных участков 11 .Недостатком указанного способа является большая трудоемкость процесса и низкая производительность.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ удаления внутренних дефектов металла или сварного шва, при котором дефектный участок расплавляют источником тепла с последующим его удалением 2.Недостатком этого способа является невозможность исправления внутренних и глубокозалегающих дефектов в металле.Цель изобретения - снижение трудоемкости и увеличение производительности при удалении дефектов путем исключения последующей заваркивыплавленного дефектного участка металла.Поставленная цель достигается тем,что расплавление дефектного участкапроизводят концентрированным источником тепла с плотностью энергии впределах (0,1-1)106 Вт/см на глубину, равную 1,3-1,5 от глубинызалегания дефекта, а плотность энергии и мощность источника тепла изменяют в течение процесса удалениядефекта, причем мощность источникатепла вначале плавно увеличивают от 15 нуля до рабочего значения, выдерживают при рабочем значении, а затем,после всплытия дефекта на поверхность изделия, плавно уменьшаютдо нуля, а плотность энергии в на чале процесса задают равной рабочемузначению, а затем, перед уменьшениеммощности источника тепла, плавноснижают до минимального значения,На фиг. 1 представлена схема последовательности процесса удалениядефектов, на фиг. 2 - вариант последовательности удаления дефекта погружения электродом с наложением осевого магнитного поля, где Чэ - ско- ЗО рость подачи электрода, на фиг. 3и 4 графически показано соответственно изменение плотности энергии й мощности источника тепла в течение процесса удаления дефекта, где ц - номинальная мощность, с - время, при котором увеличивают мощность источника тепла, при постоянной его плотности энергии,- время выдержки при минимальной мощности источника тепла при постоянной его плотности энергии, 1 - время, при котором плавно уменьшают плотность эйергии источника, оставляя мощность постоянной с - время уменьшения мощности источника тепла в конце операции, ц - плотность энергии, при которой йроисходит проплавление металла на глубине 1,3-1,5 залегания дефекта) с) - плотность энергии в конце операции; Т - время цикла.На фиг, 1 условно обозначены дефект 1, находящийся в металле или 2 О сварном шве 2 и участки 3 расплавления с источником 4 тепла, на фиг. 2 - электрод 5 и соленоид б.В качестве источника тепла в данном процессе могут быть использованы аргоновая или плазменная дуга, электронный луч, лазер и другие источники тепла с плотностью энергии не менее (0,1-1 10 Вт/см 2, так как при меньшей плотности будет происходить только поверхностный расплав и проникновение на глубину залегания дефекта невозможно.При обнаружении дефекта 1 в изделии источник 4 тепла устанавливают над дефектным местом и включают его, Мощность источника тепла плавно увеличивают в течение времени по графику на фиг. 3.Расплавляют металл на 1,3-1,5 глубины залегания дефекта, при этом 40 плавно увеличивают мощность источника тепла до момента достижения необходимой глубины, выдерживают по времени с при постоянной мощности после чего плотность энергии ц на 451 обрабатываемом иэделии плавно уменьшают (с) до "всплытия" дефекта 1 на поверхность изделия, а затем плавно уменьшают мощность источника тепла до образования равной поверхности.Пределы глубины расплавления металла на величину 1,3-1,5 глубины залегания дефектов выявлены в результате экспериментов по удалению дефектов и обосновываются следующим образом. Теоретически глубина расплавления дефектного участка должна лежать в пределах 1,0 от глубины залегания дефекта. Нижний предел определен как 1,3 потому, что для всплы- щ тия дефекта необходимо его нахождение в жидкой прослойке металла, т.ерасплавление только на глубину расплавления дефекта недостаточно для его вывода из металла. Верхний пре- у 5 дел ограничен толщиной обрабатываемого металла, так как проплавление его на глубину более 2/3 толщины приводит к "провисанию" металла с обратной стороны, либо к прожогам в месте расплавления. Назначать оптимальную величину 1,4 нецелесообразно как с точки зрения колебания этой величины дефекта, глубины его залегания, материала обрабатываемого изделия, так и с точки зрения трудности достижения точного поддержания этой в ели чи ны.Уменьшение плотности энергии может быть выполнено различными методами, в зависимости от применяемого йсточника тепла, например, одним для всех источников тепла вариантом могут быть колебательные или колебательно- вращательные движения источника тепла со все увеличивающейся со временем амплитудой. В случае использования электронного луча можно уменьшить плотность энергии его расфокусировкой. При использовании дуговых методов можно использовать методы магнитного управления дугой - совершать колебания дуги, придавать ей конусообразную форму (фиг.2). Так, например, при использовании метода обработки погруженным электродом 5 при его выведении из металла со скоростью Ч дуга попадает в магнитное поле соленоида б и приобретает конусообразную форму, при этом скорость подачи электрода Чэ выбирается при определенном виде сварки, например аргоно-дуговой, в зависимости от глубины залегания дефекта и мощности дуги.Такое программирование плотности энергии позволяет обеспечить расплавление металла на большую глубину; дефект, попадая в ванну жидкого металла, начинает "всплывать" на ее поверхность, а плавное уменьшение плотности энергии обеспечивает направленную кристаллизацию к поверхности изделия, что обеспечивает уменьшение давления на поверхность ванны, нахождение дефекта в жидкой прослойке и движение вместе с ней к поверхности изделия.Уменьшение мощности процесса в конце операции (с 4 ) позволяет получить хороший внешний вид поверхности исправляемого участка с плавным переходом к основному металлу.Значение мощности источника тепла, плотности энергии в начале и конце процесса выбирают в зависимости от материала изделия, глубины залегания дефекта. П р и м е р. Создают дефект искусственным путем засверловки и последующей заварки места засверловки.Удаление дефекта производится способом плазменно-дуговой сварки изМеталл расплавляли на глубину) мм, так как в укаэанном случаеоптимальной величиной была величина1,5 от глубины залегания дефекта - о6 мм.Время увеличения мощности- 2,5 с.Время выдержки при номинальноймощности источника тепла при постоянной его плотности энергии с = 6 с.Время, при котором плавно уменьшают плотность энергии источника прнпостоянной мощности Э = 6 с ( уменьшение расхода газа),Время уменьшения мощности источн -ка тепла в конце операции= 2,5 с.Плотность энергии, при которойпроисходит проплавление металла наглубину 1,3-1,5 залегайия дефекта0,2106 Вт/см.7,5Плотность энергии в конце операции Ч = 0,1.106 Вт/см.Время цикла Т = 17 с.Эксперимент показал, что трудоемкость процесса по сравнению с извест-ными способами снижается не менее,чем в 10 раз.Использование данного способа позволяет резко повысить производительность труда при удалении внутренних З 5дефектов металла и шва, таких какпоры, шлаковые включения и др. Кроме того, повышается культура производства, снижается расход абразивных и сварочных материалов.Формула изобретенияСпособ удаления дефектов металла,при котором дефектный участок расплавляют источником тепла с последующимего удалением, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения трудоемкости и увеличения производительности при удалении дефектов путемисключения последующей заварки выплавленного дефектного участка металла, расплавление дефектного участкапроизводят концентрированным источником тепла с плотностью энергии впределах (0,1-1,0) 10 Вт/см наглубину, равную 1,3-1,5 от глубинызалегания дефекта, плотность энергиии мощность источника тепла изменяютв течение процесса удаления дефекта,и;-:ем мощность источ:.э . в .=-ила вначал в: процесса плавно увел".=пзают отуля до рабочего значени;, выдерживают при рабочем значении, а затем,дефе на поверхностьизделия, плавно уменьшают до нуляЮа плотность энергии в начале процесса задают равной рабочему значению,а затем, перед уменьшением мощностиисточника тепла, плавно снижают доминимального значения,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Шевченко Г.Д. Сварка, пайка итермическая резка металлов. М., Машгиз, 1966, с. 163.2. Патент США Р 4050958,кл, 148-95, 1977.804335 Фиа.2 а Фиг, ФСоставитель Н.Рощу Техред С.Мигунова ктор С.Тимохин 9 Подмитета СССР ткрытий наб., д. 4/5 оное ВНИИПИ Гос по делам 13035, МоскваППП "Патент", г. Ужг ил Закаэ 10776 Тираж 1 арственного зобретений и -35, Раушск ектор О.Бил Проектная, 4