Способ изготовления сварных соединений

ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СТВУ У СВИДЕ Н АВТОР Цель иэобр ства сварн ения о со вышение кач ния путем д чности равноплаолошовной ижения равноичности метал шва зоны с основным матери ном устранении сварочн коробления и остаточнь и полр маций ых д н гх напряженииактеристикиконструкции ысококаче веннь 1 е ха динения и игаются т СССР1980. сварного со в целом дос цессе сварк ческое дефо эанными рол и, что в прояют пластишва жестко свя 3, ЫХ осуществлмированиеками однов еменно в двухх горячей и сварк ных диапа еформации н Т одной менно к как одное зоны шва, е напряжени зличФормируютщиеежимаю ва то возник конваемыхствуют протекан аций и вызывают роцольныхераспредепреп дефо а рест ских деформа ление е тре эульт их ур ест но снижае е че оедиарнь товл ил сти, равнова и околош пл ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРСОЕДИНЕНИЙ(57) Изобретение относится ки может быть использовано в рных отраслях народного хозяйпри производстве тонкостенныхструкций из материалов, свардуговыми способами сварки вных газах и имеющих повышеннбование к надежности св инений и точности их изго Изобретение относится к сварке и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства при производстве тонколистовых и тон= костенных конструкций из материалов, свариваемых дуговыми способами. сварки в защитных гаэах и имеющих повышенное требование к надежности сварных соединений и точности их из" готовления.Цель изобретения - повышение качества сварного соединения путем достижения равнопрочноастичности металла ш овнои зоны с основным материалом при практически полном устранении свароч-. ных деформаций коробления и остаточных напряжений и расширение номенклатуры соединяемых материалов.На фиг.1 представлена схема осуществления способа устройством с одним силовым приводом; на Фиг,2 - то же, с устройством с раздельными силовыми приводами; на Фпг.3 - распределение продольных остаточных напряжений в алюминиевом сплаве В 92 при различных схемах обработки: а - сварка; б - сварка + прокатка Т=395 С;30 Горелку 1 подводят на расстояние 1 затем возбуждают сварочную дугу и создают требуемое усилие деформирования на каждый ролик ПОД воздей 40 ствием нагрузки металл шва под первым роликом, находящимся в диапазоне горячей деформации, осаживается. Возникшие в процессе впавленияи кристаллизации дефекты в шве в виде пор, 45 раковин залечиваются, дендритная, крупнозернистая структура разрушается. Центральный участок шва получает мелкозернистую, разориентированную структуру с высокими механическими характеристиками, уменьшаются оста 50 точные перемещения конструкции. При этом пластическая деформация шва в горячем состоянии не оказывает существенного влияния на уровень остаточных напряжений (фиг.З) и свойства материала в зоне сплавления, как наиболее ответственной за качество всего соединения (фиг.4,5). в - сварка + прокатка Т ,=395 С +Г р+ прокатка после сварки Т = 20 С,г - сварка + прокатка Т =395 С +сР+ (прокатка Т =395 С + прокатка То100 С) в жесткой форме; на фиг.4распределение твердости по Виккерсув поперечном сечении сплава В 92 приразличных схемах обработки; на фиг.5сопоставление угла изгиба о и прогиба Г при различных схемах обработки.Способ осуществляют следующим образом.Перед сваркой в зависимости от ма,5териалов, толщины, режима сварки итемпературных диапазонов горячей ихолодной деформации определяют расчетным путем или экспериментальнорасстояние 1. й 1, приложения деформирующих усилий Р и Р от осисварочной горелки 1 в процессе сварки. Устанавливают ролики 2 и 3 вкорпусе обоймы 4 в соответствии с выбранными Р и Р. При использовании 25одного силового привода 5 необходимое минимальное расстояние 1 подбирают путем установки ролика 3 всоответствующее гнездо 6 без перемещения силового привода (фиг,1).В случае применения раздельныхприводов привод 7 на второй ролик 3имеет независимое перемещение относительно силового привода 8 на первый ролик 2 (фиг.2),35 Прокатка металла шва после сварки или одновременно со сваркой в диапазоне холодной деформации вызывает перераспределение остаточных напряжений таким образом, что в шве возникают значительные сжимающие напряжения, а в околошовной зоне уровень максимальных остаточных напряжений (фиг.З) и свойства материала в зоне сплавления (фиг.4, 5) изменяются незначительно.Это связано с тем, что осадка шва и толщина при прокатке роликами вызывает преимущественное течение металла в очаге деформации в,продольном направлении и заметно меньше в поперечном (фиг.4).Существенно снижается уровень остаточных напряжений в ОШЗ при практически полном устранении сварочных деформаций коробления, когда второй ролик, находящийся в диапазоне холодной деформации, жестко связан с первым роликом, деформирующий металл шва в диапазоне горячей деформации (Фиг.З). Благо - приятное перераспределение остаточных напряжений, в этом случае, обусловлено высокой продольной жесткостью прокатного узла, которая препятствует удлинению металла шва на участке Ь -1 что создает на входе второго ролика сжимающие напряжения, которые перераспределяют течение металла в очаге от преимущественного продольного, по оси шва, на поперечное. Наличие жесткой связи между первым и вторым роликами изменяет течение металла и под первым роликом, увеличивая степень воздействия осаженных по толщине центральных участков шва на зону сплавления. Прочность и пластичность зоны сплавления по своим показателям приближаются к основному металлу при практически полном устранении остаточных перемещений (фиг. 4,5)ВРеализовать повышенное поперечное течение металла в очаге деформации под роликами с применением жесткой связи между ними возможно как с использованием одного привода, так и с применением раздельных приводов на каждый ролик (фиг.2). В первом случае достигается компактность узла нагружения, во втором в . возможность плавного, независимого регулирования4408 5 157 усилия и степени деформации, создаваемой каждым роликом.Таким образом, одновременная обработка металла шва вслед за дугой жестко связанными роликами, снабжен. ными одним силовым приводом или раздельными в температурных диапазонах горячей и холодной деформации позволяет получить высокий комплекс свойств сварной конструкции путем достижения равнопрочности, равно- пластичности металла шва ОШЗ с основным металлом при практически полном устранении сварочных деформаций коробления и остаточных напряжений.П р и м е р. При сварке трехфаэной дугой стыковых соединений из алюминиевого сплава В 92 толщиной 6 мм при значениях тока 1,=320 А, 1=380 А, 1 з=590 А и скорости сварки 20 м/ч. Расстояние между осью сварочной горелки и осью первого ролика Е, = 50 мм, что соответствует изменению температуры в очаге деформации от 415-370 С.Расстояние между осью горелки и вторым прокатывающим роликом, который жестко связан с первым роликом обоймой и обкатывается по усилению шва, Б = 150 мм, что соответствует изменению температуры в очаге деформации в интервале 100-95 С. Диаметры прокатных роликов выбраны одинаковыми и равны 30 мм, Усиление на первом ролике при оптимальных степенях деформации в пределах 12-237 должно быть не более 24 КН, а на вТором ролике степень деформации 1,5-3,57,усилие не более 16 КН.Обработка сварного соединения непосредственно в процессе сварки роликами, закрепленными в жесткой обойме, позволила практичесКи полностью устранить остаточные сварочные перемещения (остаточный прогиб на длине600 мм не более 0,5 .мм), значительноуменьшить уровень остаточных напрясженин (меньше 2 МПа) и выравнитьпрочностные и пластические показатели металла шва зоны соединения сосновным материалом. Внедрение данного способа особенно эффективно приизготовлении крупногабаритных конструкций иэ термически упрочняемыхсплавов В 92, 01911, 01420, ВТ 22, ТС 6,ВЩ 3 и др., так как позволяет приобработке шва воздействовать на зонураэупрочнения и приблизить ее к свойствам основного материала, При этомзначительно снижается трудоемкостьсборочно-сварочных работ эа счет полу чения изделий в процессе сварки безостаточных перемещений и с низкимуровнем остаточных напряжений. 25 формула изобретения Способ изготовления сварных соединений, включающий сварку и пластическое деформирование сварного шва, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения путем достижения равнопрочпости, равнопластичности металла шва и околошовной зоны с основным материалом при практически полном устранении сварочных де -формаций коробления, остаточных напряжений и расширения номенклатурысоединяемых материалов, пластическое деформирование осуществляют одновременно в двух температурныхзонах шва - горячей и холодной деформации с жестко фиксированным расстоянием между очаГами деформации,15744 08 Составитель Л.Назаровадактор Л.Пчолинская Техред М.Ходанич Корректор Л.Патай ж 631 Подпис Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 Заказ 1746ВНИИПИ Государственно11303 комитетаМосква, Ж изобретениям Раушская н открытиям при ГКНТ ССС д. 4/5