Способ сварки плавлением надстройки с корпусом судна

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК АЗ К ЗЗ/00 51) РЕТЕНИЯ ИЗ ПАТЕНТУ дователь- териалов Б.Г. Кри в.Щеблыдовател териало биметалличе- миниевыхсое 75, с. 288,жность испольнных сваркой 990, Ь 12,с,ГОСУДАРСТВЕННОЕ,ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Центральный научно-исслеский институт конструкционных ма(56) Рябов В,Р. Применениеских армированных сталеалюдинений. М.: Металлургия, 19Пинаев В.Г, и др, Возмозования биметаллов, получевзрывом, - Судостроение, 126-28. Изобретение относится к судостроению, в частности к соединениям надстроек иэ легких сплавов со стальным корпусом судна,Цель изобретения - повышение качества и снижение трудоемкости выполнения сварных узлов надстройки с корпусом судна с применением биметаллического сталеалюминиевого переходника с выступающейстальной частью за счет исключения выполнения нахлесточных соединений алюминиевых деталей.На фиг 1 показан внешний вид поперечного сварного соединения сталеалюминиевого переходника со стенкой из алюминиевого сплава (а) и,микроструктура границы раздела (б), свидетельствующая о расслоении в области алюминиевого шва, выполненного с торцовой кромки биметалла; на фиг.2 - соединение алюминиевой(54) СПОСОБ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ НАДСТРОЙКИ С КОРПУСОМ СУДНА(57) Использование: судостроение, корпусные конструкции, Сущность изобретения; соединение надстройки с корпусом судна с применением биметаллического сталеалюминиевого переходника с выступающей стальной частью осуществляют встык, Перед сваркой с торцовой поверхностью переходника удаляют стальной слой на ширине 1,0 - 2,5 толщины алюминиевого слоя биметалла, 3 ил., 1 табл. стенки надстройки и алюминиевого слоя биметаллического переходника с выступающей стальной частью, выполняющей роль комингса, где д - толщина алюминиевого слоя биметалла.Сущность предлагаемого способа заключается в удалении части стального слоя переходнйка для осуществления сварки алюминиевых деталей встык, а не внакрой, как в прототипе. Повышение качества и надежности сварных соединений надстройки с корпусом судна через биметаллический переходник с выступающей стальной частью достигается посредством исключения взаимодействия дуги с несвариваемыми стальными кромками биметалла и отсутствия возможности контактного плавления на границе раздела слоев за счет удаления стального слоя на ширине, равной1,0-2,5 толщины алюминиевого слоя биметалла, из зоны сварочного воздействия.Нижняя граница (1,0 ф установлена из условия выполнения одностороннего алюминиевого шва, верхняя (2,5 д) - двустороннего, когда требуется усиление шва с обеих сторон. Промежуточные значения выбираются с учетом влияния на формирование шва теплофизических свойств свариваемых алюминиевых сплавов и составляющих биметалла, В общем случае сплавы, отличающиеся. высокими значениями тепло- и температуропроводности (например, системы алюминий - магний) требуют разделки ближе к установленному нижнему пределу, когда опасность перегрева околошовной зоны биметалла из-за неблагоприятных условий теплоотвода исключена,При вышеприведенных ограничениях сварка алюминиевого слоя не приводит к нагреву границы раздела биметалла свыше 500 С, что исключает возможность не только расслоений, но и образования хрупких интерметаллидных фаз.Остающаяся часть стальной кромки может быть выполнена со скосом (оптимальными следует считать углы в диапазоне 0-45 О), что будет снижать отрицательное влияние близлежащей кромки стали на дугу и способствовать стабильности процесса сварки, особенно при выполнении двустороннего алюминиевого шва,Повышение качества сварных узлов, а следовательно, эксплуатационной прочности соединений надстройки с корпусом судна, выполненных с применением асимметричного биметаллического переходника по предлагаемому способу, обеспечивается увеличением его механических характеристик при растяжении и изгибе, благодаря компактности сечения переходника, т.е. уменьщения его суммарной толщины на толщину привариваемого алюминиевого элемента (а значит, и сниже, ния влияния эксцентриситета при нагружении, величина которого будет определяться только геометрическими параметрами исходной слоистой структуры биметалла). Это вполне компенсирует уменьшение сечения переходника за счет удаляемого слоя стали.Существенное отличие предлагаемого решения заключается в удалении части стального слоя переходника на величину 1,0-2,5 толщины алюминиевого слоя биметалла для обеспечения его сварки с алюминиевой стенкой надстройки встык. Это подтверждается получением качественно нового соединения надстройки с корпусом судна через биметаллический переходник с выступающей стальной частью, отличающегося комплексом более высоких механических свойств по сравнению ссуществующими,5 Предлагаемое техническое решение реализуется выполнением одного стыковогошва на алюминиевых деталях, а не двух угловых; как в нахлесточном соединении прототипа, что снижает трудоемкость10 сварочных работ и упрощает их выполнение,П р и м е р.Сварное соединение алюминиевойстенки надстройки из сплава марки 156015 толщиной б мм с биметаллическим переходником с выступающей стальной частью, состоящим из слоев алюминиевого сплавамарки 1561 (6 мм) и ниэколегированной стали марки 10 ХСНД (4 мм).20 Подготовку свариваемых кромок осуществляли механическим путем (строжкой ифрезерованием) с последующим химическим травлением в растворе едкого натра иосветлением в разбавленной азотной кисло 25 те. Ширина удаленного слоя стали со свариваемой торцевой кромки биметалласоставила б и 15 мм (граничные значенияпредлагаемого варианта, соответствующие1 д и 2,5 д; где д - толщина алюминиевого30 слоя биметалла), а также 3 и 18 мм (0,5 д и3,0 д соответственно). Оставшаяся стальнаякромка на биметалле в ряде случаев подвергалась скосу под углом 45 О,Стыкуемые алюминиеные кромки вы 35 полняли со скосом под углом 35, В качествеприсадочного металла использовали проволоку марки СвАМг 61 (ГОСТ 7871-75), защитного газа - аргон марки А. Сваркувыполняли в нижнем положении ручным и40 полуавтоматическим способами неплавящимся вольфрамовым электродом на переменном токе с использованием установокУДГ - 501 и Кеер;Сварку осуществляли односторонним (с45 формированием обратной стороны на медной подкладке с канавкой) и двустороннимишвами,Соединения, выполненные по предлагаемому способу (ширина удаленного слоя50 стали составляла 6 и 15 мм (1 д и 2,5 д),характеризуются высоким качеством, расслоения на границе раздела биметалла отсутствуют.На фиг,З приведены макрошлифы поперечного сечения стыковых соединений (с одно- и двусторонним формированием шва) алюминиевой стенки надстройки с биметаллическим переходником, имеющим выстуПрочность при статическом растяжении,МПаПримечание 0,5 Встык (в = Змм) 200-250 Расслоения на границе раздела слоев биметаллаРасслоения отсутствуют Встык (в = 6 мм)(прототип) 280-300 280-300 1,02,5 250-280 230-250 То жеРасслоения на границе раздела слоев биметалла пающую стальную часть для приварки к палубе судна.Сварное соединение алюминиевой стенки и биметалла, выполненное встык односторонним швом после удаления стального слоя на величину 3 мм (0,5 д), имело дефект в виде расслоений на границах раздела, прилегающих ко шву.Сварные образцы, выполненные после удаления стали на ширине 18 мм (3 д), хотя и не приводили к образованию специфических дефектов биметалла (расслоений), однако имели пониженные механические свойства по сравнению с предлагаемым вариантом. Снижение статической и усталостной прочности при растяжении и изгибе объясняется уменьшением жесткости алюминиевой детали конструкции, вследствие появления остаточных деформаций в области сварного шва и снижением сопротивления потере устойчивости, т,е. эффект поддерживающего влияния биметалла на гомогенный алюминиевый шов распространяется только в достаточно ограниченной области, соответствующей граничным условиям заявляемого решения.Механические испытания на растяжение соединений алюминиевых элементов с биметаллическим переходником, имеющим выступающую стальную часть, показали, что статическая прочность узлов, выполненных по предлагаемому решению, существенно (на 20 - 250 ) выше по сравнению с прототипом. Разрушение образцов происходило по зоне термического влияния алюминиевой стенки надстройки.Результаты механических испытаний сварных узлов алюминиевой стенки надстройки со стальным комингсом, выполнен. ным через биметаллический переходник даны в таблице,Таким образом, предлагаемое техниче 5 ское решение обеспечивает по сравнению спрототипом получение качественных, болеекомпактных узлов, что способствует повышению их надежности и работоспособностив судостроительных конструкциях.10 Использование предлагаемго способасварки плавлением надстройки с корпусомсудна, предусматривающего выполнениестыкового Соединения алюминиевой стенкис одноименным слоем биметалла, увеличи 15 вает их эксплуатационный ресурс и работоспособность, уменьшает трудоемкостьсварочных, ремонтных и восстановитель. ных работ,Предлагаемый способ сварки плавлени 20 ем надстройки с корпусом судна с применением биметаллических вставок может бытьреализован при строительстве судов различного водоизмещения.Формула изобретения25 Способ сварки плавлением надстройкис корпусом судна, включающий сварку стыковых соединений одноименных материалов с применением биметаллическогосталеалюминиевого переходника с выступа 30 ющей стальной частью, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества иснижение трудоемкости выполнения сварных узлов, с торцевой поверхности переходника удаляют стальной слой на ширину35 1,0 - 2,5 толщины алюминиевого слоя биметаллического переходника, после чего переходник приваривают встык к стенкенадстройки,1804381 Составитель И.СуздалевТехред М.Моргентал Корректор Е.Папп Редактор А.Купрякова Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 Заказ 1066 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб., 4/5