Способ определения деформаций сварных конструкций

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 19) 01) 351 К 28/О 59 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТЕЛЬСТВ К АВТОРСКОМ чева ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Завод-втуз при Московскомавтомобильном заводе им.И.А.Лих(56) Сагалевич В.М. Методы устрния сварочных деформаций и напрний. М.; Машиностроение, 1974,с.222-238Коцюбинский О.Ю. Стабилизациразмеров чугунных отливок. М.:ностроение, 1974. с.143-160, 28Авторское свидетельство СССРВ 836139, кл. С 21 Р 1/30, 1979(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙСВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ.(57) Изобретение относится к сварке,в частности к способам определениядеформаций сварных конструкций, иможет найти применение при изготовлении сварных конструкций в различных отраслях машиностроения. Цельюизобретения является повышение точности и достоверности определениядеформаций. Величину деформации определяют в любой наперед заданныймомент времен, т.е. осуществляютпрогнозирование. По начальному участку кривой деформирования возможноконтролировать стабильность технологического процесса. изготовления. Деформации определяют путем измерениягеометрических параметров непрерывным их регистрированием с моментаокончания сварки или после сварочнойоперации при постоянных имитирующихэксплуатационные внешних факторахв течение 1 - 6 сут. с последующей .аппроксимацией. 1 з-п. ф-лы. 3 ил.10 15 20 25 30 35 40 50 Изобретение относится к сварке, в частности к способам, применяемым для прогнозирования величины после- сварочных деформаций сварцых конструкций, накопленных вследствие разо вых, структурных и релаксационных процессов, и может быть применено при;разработке. и производстве высокоточных конструкций в различных отраслях машиностроения.Целью изобретения является повышение точности и достоверности испытаний.На. Фиг.1 показана дифференциальная схема непрерывной регистрации изменения контролируемого образца; на фиг.2 - кривая деформировация образца из стали 08 Х 18 Н 10 Т прошедшего аргонодуговую обработку; ца фиг.З схема прогнозирования деформаций и оперативной оценки стабильности технологического процесса.Способ осуществляют следующим образом.В специальную установку помещают исследуемый образец 1, оплавленный по кромке автоматической сваркой и компенсационный образец 2, оплавленный и прошедший до использования при измерениях стабилизирующую обработку, Установка содержит электронную измерительную систему 3 с индуктивными преобразователями 4 и 5, самописец 6, мини ЭВМ 7 и аналого-цифровой преобразователь 8. Получают кривую деформации образца с начальным участком 9 и участком 10, на котором аппроксимирующая аналитическая зависимость однозначна..Для определция деформаций сварцьгх конструкций, накопленных вследствие процессов изменения Фазового, структурного и напряженно-деформированного состояний, производят непрерывную регистрацию изменений д геометрических параметров с момента окончания процесса сварки или послесварочцой обработки, строго фиксируя начало д, регистрации. Установив аналитическую зависимость, аппроксимирующую полученную экспериментальную кривую, методом экстраполяции осуществляют прогнозирование, т.е. определение величины накопленных деформаций за любой наперед заданный период времени. На фиг.З представлены полученные кривые, где , д 1 д - нижнее и верхнее допустимые значения контролируемого параметра; д, - начальное значение контролируемого параметра;- время окончания процесса, принятое за нуль; Т - время начала участка с одцозначнои аппроксимацией аналитической зависимостью;время конца непрерывной регистрации; С - момент времени, в котором определяется накопленная деФормация, значение параметра в момент времени С ; К(д) - поле допуска контролируемого параметра; 11 и 12 - верхняя и нижняя допустимые кривые деформирования,Проведение регистрации при постоянных имитирующих эксплуатационные внешних факторах повышает точность и достоверность определения, так как действуют реальные физические процессы.Продолжительность непрерывной регистрации зависит от природы процессов,определяющих деформирование, которыеопределяются материалом, его состоянием, термодеформационным цикломсварки и характером внешних воздействий после окончания процесса, По данным известных работ в области послесварочного деформирования, а такжеработ по изучению процессов, аналогичных происходящим в сварном соединении, продолжительность регистрациисоставляет 1 - 6 сут. Проверку точности и достоверности можно осуществить, проведя полномасштабные цаблюдеция.П р и м е р, Проводили определение деформаций сварных соединений из различных конструкционных материалов: сталь 08 кп, 10, 20, Ст, 3, 35, 35 Л, 08 Х 18 Н 10 Т ВТ 1-0 ца образцах толщиной 2 мм,длиной 150 мми шириной 25 мми более. Образцы оплавляли по кромке автоматической аргоцодуговой сваркойцеплавящимся электродом на режиме1, =бОА; Б =10 В," ч, =12 м/ч длясталей и 1, =45 А; Б = 10 В; ч 18 м/ч для титана, приспособление медноеводоохлаждаемое. По окончании сваркиобразец помещали в измерительноеприспособление и производили непрерывную регистрацию изменения величины прогиба образца. На фиг,2 представлена в полулогарифмических координатах кривая изменения прогиба образца,полученная с помощью измерительнойсистемы 3 в течение 6 сут. На графике видно, что участок 20-144 ч прямолицейцый, Это свидетельствует о том, 1333512что деформирование описывается однозначно экспоненциальной зависимостью, Определив коэффициенты функции, можно найти ее значение при любом значении аргумента. Возможно также осуществить и графическую экстраполяцию, продолжив прямую до момента времени прогнозирования. По полученной аппроксимирующей аналитической зависимости определяли значение контролируемого параметра (перемещение конца образца) в любой наперед заданный момент времени. Через 1000 ч изменение составляло 10 мкм через 10000 ч - 12,75 мкм.На образцах из Ст.3 проводили определение изменений деформаций по известному способу (прототипу) и по предлагаемому. Для определения ошибки по известному и предлагаемому способам осуществляли измерение контролируемого параметра в течение 3000 ч на образцах - свидетелях. Исходный уровень остаточных напряжений взят средним для всего сечения образца и равен 0,2 6, (по экспериментальным данным, полученным при 1изменении остаточных напряжений в образце толщиной 2 мм, шириной 25 мм, длиной 150 мм с переплавленной на длине 100 мм кромкой. аргонодуговой сваркой нарежиме 1 =60 А; Б, = 10 В, ч =12 м/ч) .Измерения с течением времени осуществляли с помощью индуктивных датчиков электронной системы модели 212 производства завода "Калибр". Б качестве регистрирующей аппаратуры ис" пользовали самописцы марки Ни КСП. В соответствии с уровнем остаточных напряжений выбрали эмпирический переводной коэффициент ускорения процессов равным 3,2.В результате при кратковременном нагреве до 120 С величина изменения прогиба составила 12,67 мкм, на образцах-свидетелях - 5,27 мкм. По предлагаемому способу определения методом экстраполяции изменения прогиба составили 5,88 мкм. По способу- прототипу величина изменения прогиба ЬЕ, = л Г/К , где дХ - изменение прогиба за 3000 ч; йХ - изменение прогиба при кратковременном нагреве; К - эмпирическии переводной коэффициент. Следовательно, йЕ, = 3,96 мкм,Анализ полученных результатов: ошибка по предлагаемому способу 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50+11,57, а по прототипу - 257. Точность определения по предлагаемому способу в 2 раза выше. Ошибка определения деформаций по прототипу может быть объяснена тем, что помимо процессов релаксации в образце протекают процессы старения, которые эмпирический коэффициент не учитывает.Для определения деформаций, накапливающихся с течением времени, необходимо проводить измерения геометрических контролируемых параметров с высокой точностью. Это требует использования для измерения индуктивных и емкостных преобразователей наблюдаемых перемещений, а запись осуществлять с помощью высокоточных электрических приборов. Для уменьшения влияния на результаты измерений колебаний температуры окружающей среды схема должна быть дифференциальной и дополнительно весь контрольноизмерительный комплекс должен находиться в термостатированном помещении.Использование способа для определения деформаций сварных конструкций, накапливающихся в них с течением времени, обеспечивает возможность точного и достоверного прогнозирования накопленных деформаций в любой наперед заданный момент времени; проведение оперативного контроля стабильности всего технологического процесса изготовления; контроль эффективности стабилизирующих обработок как в процессе производства, так и при экспериментальной проверке вновь разрабатываемых способов и надежный контроль геометрической нестабильности сварных конструкций.Принципиально возможно производить контроль размерной нестабильности не только сварных конструкций, но любых других конструкций, узлов, деталей, выполненных другими способами металлообработки, создающих остаточные напряжения и нестабильное фазовое и структурное состояние. Формула изобретения 1. Способ определения деформаций сварных конструкций, накопленных вследствие фазоструктурных и релаксационных процессов, включающий измерения геометрических параметров и опреде 1333512ление деформаций, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и достоверности их определения, производят непрерывную регистрацию изменений геометрических парамет 5 ров с момента окончания процесса сварки или послесварочной обработки при постоянных имитирующих эксплуатационные внешних факторах в течение 1 - 6 сут, устанавливают закон их изменения и методом экстраполяции определяют величину накопленных деформаций за любой наперед заданныйпериод времени,2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью оперативной оценки стабильности технологического процесса изготовления, сравнивают кривые деформирования за первые 1 - 5 ч после окончания контролируемой операции.оставитель Л.Назаро Черн ежнин акто 4 аказ 3 Подписнокомитета СССР ир рс и открытииушская наб., д,4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород Проектная,9/14ВНИИПИ Госудпо делам113035, Моск ред М,Коданич Корректор твенного бретений Ж, Ра