Способ испытания металла шва на стойкость против образования горячих трещин при сварке

СОЮЗ СОВЕТСОЦИАЛ ИСТИЧРЕСПУБЛИК СНИХ К 26/О ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о Я ШВА НААНИЯ ГОРЯЧИХ котором свар тин при вращ оянной углои, перпен- осуществлявращения,образования ращению прии за критеразования гоОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56 ) 1. Авторское свидетельство СССй 277349, кл. В 23 К 28/00, 1969.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке М 3257766/27,кл, В 23 К 28/00, 1981 (прототип),(54)(57) СПОСОСТОЙКОСТЬ ПРОТТРЕЩИН ПРИ СВАку образца изнии одной извой скоростьюдикулярной кют в направлефиксируют момгорячей трещироста крутящерий стойкости Б ИСПЫТАН ИВ ОБРАЗ РКЕ, при двух пла их с пос вокруг о инии шва ии от ос нт начал ыпо пре о момент против о,Я 0103169 рячих трещин принимают скорость принудительной деформации металла шва впроцессе его кристаллизации, прикоторой начинается образование горячей трещины, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения материалоемкости испытаний и величиныдеформирующего усилия, испытания призводят на образцах из пластин с длной, равной 3-5 длинам сварочной ваны, в несколько этапов до получениякритерия стойкости против образования горячих трещин заданной степениточности, при этом от этапа к этапусварку осуществляют н а одних и техже режимах и снижают градиент скорости принудительного деформирования путем размещения образца накаждом этапе на расстоянии от осивращения большем, чем на предыдущемэтапе, и вращения его с угловой скоростью меньшей, чем угловая скорость на предыдущем этапе." 1) 5 Г 1 ИН:1;с . ; гД . ,. 111,1 1 " Изобретение относится к сварке может быть использовано при количественной оценке стойкости металла шв против образования горячих трещин В зависимости от химсостава свариваемых сталей и сплавов сварочных материалов, а также технологических процессов.Известен способ испытания металла шва на стойкость против образова. ния горячих трещин, при котором два листовых образца сваривают В лсдочку с постоянной скоростью, один образец при этом жестко закреплен а второй вращают с постоянной угло-. вой скоростью вокруг оси, перпендикулярной. его плоскости, прохоглЩЕй ЧЕРЕЗ ЛИНИЮ ШВа И НВХОДЛЩЕс 1- ся впереди сварочнсй дуги; пр.: ДОСтнжЕНИИ ЗаРаНЕЕ УСтаНОВПЕс:., вЕличины напряжения необхсд 11;О - го для поперечной деФОрмации закристаллизовавшегося металла шва) Фиксируют момент прекращения резв; тия трещины1.Критерий стойкости против образования горячих трещин - критическая скорость принудительной г;еФОрмации металла шва в процессе его кристаллизации, при которой прекращается развитие трещины, образ,- ющейся вслед за сварочной Ванной, и которая рассчить 1 вается по моменту прекращения развития трещины," 1 1,Недостаток способа состоит В том, что достоверность Оценки., получаемой этим способом, недостато 1- на, Это обусловлено различием рактеристик критической скорост 1 деФормации, при которой прекГ)В 1 Г 51- ется образование горячей трещинь;, и критической скорости деФормациипри которой начинается Образование горячей трещины.Наиболее близким к предлагаемому является способ испытания металла шва на стойкость против образования горячих трещин при сварке, при котором сварку образца из двух пластин при вращении одной иэ них с постоянной угловой скоростью вокруг оси перпендикулярной к линии шва осуществляют В направлении от оси вращения, Фиксируют мо-, мент начала образования горячей трещины по прекращению прироста крутящего момента и за критерий стойкости против образования горячих трещин принимают скорость приПО):. .: -: "Г О КР 11 ст.; 1 1 И а) 1 И, ПВИГ- 1,; С,111 с)1" )От ПИ", Э ВОСТ:Ой ВЕ 51 ИЧИ Нс Квит ИВСг:й СКГ:,С т ВЕ(1" Ог 1 И;ОВ;)НИЛ У ВЕ,И 51)ОЕ,КОС 1 Ь И-ПЬ 1.ГВНИЙ и ВЕ)1 И 1 ИНЫ Г СПЬ)ТВ 1 ИЛ Мгтапяа Шеа На СтОЙКОСтЬ: Вава из 51 В) х пластин при .)Э 110 й с 13 НИХ С ПОСТ 051 ННОЙ орос. ь 5) В,1 круг Оси 1 ерпендикул яраНой К 51 И 51 ИИ ШВ 1 ОС) ЯС СТ ВГ 1 ЛЮТ В НЗП -равле 1 ии От Оси Вращенил Фиксируют МО)1 О 1 Г Начала Оор с)зг)В с)НИЛ ГОр) Ч Е И .; Г),-., ци 111 1 - 1 с) и О) е к р аще н и ю и р и р О с г а к р ут)1,. ГО 1 О 11 рс;т;, 11 "., В Крит оГ 1 И 1, Стой -; с), ) ) р и щ. Е П Ь Н; 5 ) 1) Ф О р 1 ПОЛУЧОНИ 5, КРИТ РИЛ СО 1 КОСТИ ПОО тнв Обоаэован, Л ГС)г)5 И 1 ИХ т;,ОЗ,;)Ванной СтсгВНИ то-НС -И. г 151:,тОт Э Гсэпс 1 К Э ГВГ 1 У СВВРКУ ОС 11 Г:С 1 ВПГЮГ Гг)ВДИЕ Н СКОРОСТИ ПР 1 НУ,:,И 1 СЛ Ь 510 ГгДЕФд 1)1", )Ос)Лс)нт):) Г - .пс):) ;.Ь 1 Г -1.ИНИМВ)1 Ь 11; разм" р д)ПИНЫ СЫарОЧП - , -.,;11 Н 1 1 Г,)СЛОРгь н(Й + 2) 45 3 1031женную геометрическую форму и не характеризуют сварочного процесса.Поэтому длина образца должна быть больше двух длин сварочной ванны. Ограничение длины не более 5 длин сва 5рочной ванны определяется из условиядостижения наибольшей эффективности,т,е. наименьших материалоемкости ивеличины деформирующего усилия.На чертеже представлена схемаосуществления способа,Образец из двух пластин длинойУ (мм) сваривают угловым швом с постоянной скоростью Ч(мамин ) приодновременном вращении одной из пластин с постоянной угловой скоростьющ (об/мин ) вокруг оси, перпендикулярной линии шва, сварку ведут внаправлении удаления от оси вращения,за критерий стойкости металла швапротив образования горячих трещинпринимают критическую скорость принудительной деформации А кр (мм/мин ), прикоторой начинается образование горячей трещины, Фиксирование момента начала образования горячей трещины про 25изводят по прекращению прироста момен.та сопротивления шва деформированию,а сами испытания проводят по этапам,от этапа к этапу снижая градиент скорости принудительного деформированияи одновременного увеличения удаленияначала образца от оси вращения.Первый этап испытаний проводят сградиентом скорости принудительного деформирования по длине шва, позво 35ляющим на небольших образцах получить линейное изменение скоростипринудительной деформации от предварительно предполагаемой минимальнойвеличины сопротивляемости металла шва 40образованию горячей трещины (А)р ОрЕдп инив начале образцов до предполагаемоймаксимальной ее величины (А )- кр орцэиахв конце образцов,Необходимый градиент скоростипринудительного деформирования подлине шва обеспечивается скоростьювращения подвижного образца И(об/мин )5 Ои величиной удаления начала образцовот оси вращения Й(мм ),которые рас"считываются по ФормуламА-АнЖ 1- аГг 1)А ЕАк-Ан 6974 где Ак и А к - скорости принудительного деформирования в начале и в конце образцов;- длина образцов.Формулы (1) и (2 ) получены решением системы уравнений, выражающих скорости принудительного деформирова. ния А,и А,Так как перед испытаниями величина стойкости металла шва против образования горячих трещин при сварке неизвестна, то интервал ее значений (А- Ан) предполагается достаточно- широким для того, чтобы значения критической скорости принудительного деФормирования оказались внутри него. Для уменьшения материалоемкости испытаний размер образцов выбирают минимально достаточным для установившегося процесса сварки. Поэтому на первом этапе испытаний градиент скорос" ти принудительного деформирования по длине образца оказывается большим, что определяет значительный разброс критической величины скорости принудительного деформирования, т,е . стойкость металла шва против образования горячих трещин определяется с еще недостаточной степенью точности - в пределах разбросаАлонитщйхК 1На втором этапе испытаний оценка уточняется, Образцы и режими сварки аналогичны первому этапу, но уменьшают градиент скорости принудительной деформации по длине шва путем увеличения удаления начала образцов от оси вращения ( В 1,) и одновременного снижения скорости вращения (й Щ 4). Удаление начала образцов от оси вра-. щения К и скорость вращения подвйжного образцами рассчитываются по Формулам (1 ) и (2 ), й которые и качестве скорости принудительной деформации.в начале образцов (Ан) подставляется . значение Аг 4 ща в качестве скоРости принудительной деформации в конце образцов (А) подставляется значение А еохкргТочность оценки, получаемой на втором этапе испытаний, более высокая,чем точность оценки, получаемой напервом этапе.В случае необходимости получения оценки металла шва с еще более высокой тбцностью испытания продолжают по последующим этапам, для каждого из ко" торых определяют скорость вращения 5 и удаление начала образца от оси вращения также по Формулам (1 ) и -(2 ), подставляя в них вместо скорости принудительной деформации в начале образца (Ан) минимальную критическую скорость принудительной деформации, а вместо скорости принудительной деформации в конце образца (А) максималь- ную критическую скорость принудительной деформации, полученные на предшествующем этапе. Это позволяет получить оценку стойкости металла шва против образования горячих трещин при сварке с высокой степенью точности на образ 11 ах малых размеров,и, следовательно, на швах малой длины,Последнее ознацает, что для полу- ценил оценки стойкости металла шва против образования горячих трещин при сварке требуется меньшее количество металла и меньшее по величине деформирующее усилие (оборудование может иметь меньшую мощность ).Образцы из двух пластин 1 и 2 имеют длину 1 и ширину В. На первом этапе испытаний сваривают шов 3, вращая подвижный образец со скоростью ц, которая обеспечивает изменение скорости принудительного деформирования металла шва А по длине образца35 от предполагаемой минимальной величины стойкости металла шва против образования горячих трещин - в начале образца и до предполагаемой макси.и 0 мальной величины стойкости металла шва в конце образцов. При этом единовременному деформированию подвергается участок шва длиной к,ириУсловия испытаний на втором этапеИ 5 определяются по разбросу величины оценки, полученной на первом этапе, Это удаление начала образцов от оси вращения ВОи скорость вращения и, которая меньше скорости вращения на первом этапе%+ Затем, выполняя вычислительные величины Йи М/сваривают шов 2 на режимах сварки, аналогичных режимам 1-го. этапа, и по величине Вкболее точно определяют величину скорости принудительной дефор мации металла шва АКр= К 2 о(, приг 2 Кр которой начинается образование горячей трещины, При этом единовременному деформированию подвергается участок шва длиной 5,Для достижения известным способомточности оценки, равной точности оценки, полученной предложенным способом,необходимо, чтобы скорость вращенияпри испытании Ж была равна Ф . Приэтом образцы должны иметь длину 1. иширину В, а единовременному принудительному деформированию подвергает 1ся участок шва длиной Кк равной1. Р"йрЯ больше длин единовременно деФормйруемых швов по предлагаемомуспособу Ккри Ь, Длина 1. больше суммарной длины образцов, используемыхв предлагаемом способе.Таким образом, для получения оценки металла шва предлагаемым способомс точностью равной точности, йолуцаемой по известному способу, требуется металла враз меньше и зна 2 Рчительно меньше деформирующее усилие,чем в известном способе.П р и м е р . Испытания проводятна образцах размером Зх 30 х 30 мм изметалла, химический состав которогонеизвестен, Для стабильности результатов используют три шва на каждомэтапе испытаний. Режим сварки одинаков для каждого этапа.1, этап, Так как состав металлашва неизвестен, то скорость принудительного деформирования в начале образцов задают равной,0, а скоростьпринудительного деформирования в конце образцов 15 ц,-, соответствующуюмиметаллу с очень высокой стойкостьюпротив образования трещин при сварке.Следовательно В = О, по формуле 11)н Вмм мииЯ.ТА ЯХ Зим 4 чг мин 6 минПри испытаниях трех швов получены результаты:Акр в - 12 мм/мин, А = 12,Й мм/мин;АР=13,5 мм/мин.Таким образом, А = 12 мм/мин; А =- 13,5 мм/мин,ф крП этап испытаний, Скорость принудительного деформирования изменяетсяпо длине образцов от 12 мм/мин до13,5 мм/мин. Режимы сварки идентичны1 этапу. По Формулам (1 ) и (2 ) находят Кои ци,АК 6 12.,щц, ЪОмм1031ммЙ -4 у.мд х Б уй " 27 ЗО мм ФОАТ ме ОомюОбразцы закрепляют с удалением начала образца от оси вращения на2 ч 0 мм и проводят испытания, вращая 5подвижный образец со скоростью0,00796 об/мин. После оЬработки результатов испытаний по известнойметодике получены значения А кроА = 12,70 мм/мин .КРд4 =- 12,б мм/минРчА = 12,80 мм/мин15Точность достаточно высока;А. = 12,71 мм/мин,ср"Ъя получения оценки металла швапо известному спосоЬу с такой жеточностью потребовались бы образцыдлиной= В=210 +30=270 мм,т,е, материалоемкость и энергоемкость испытаний были бы в несколько раз больше,692Способ испытания металла шва на стойкость против образования горячих трещин при сварке позволяет снизить материалоемкость испытаний и ве.личину деформирующего усилия по сравнению с прототипом. Уменьшение материалоемкости достигается благода ря тому, что линейные размеры испытуемых образцов уменьшаются значи- тельно быстрее, чем растет их количество для испытаний по прототипу с аналогичной точностью оценки.Т.е. масса всех образцов, необходимых для получения равноточной оценки предлагаемым способом меньше мас- сы образцов в известном способе .Величина деформирующего усилия уменьшается за счет того, что во время испытания деформации сварной шов подвергается весь одновременно. Чем больше его длина, тем большее требует.ся усилие, Уменьшая длину шва достигают снижения величины деформирующего усилия.Составитель Л. НазароваРедактор Е.Лушникова Техред И,Тепер Корректор Л, БокшанЗаказ 5283/15 Тираж 1106 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москве, Ж, Раущская наб д, 1/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,