Способ упрочнения сварных соединений

(5 Ц 4 В 23 К 28 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СВИДЕТЕЛЬСТВ ОРСК повыше ш шя рав шя, око аправле си шв ацип,т по ф где а -Виск ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ(56) Авторское свидетельство СССР Ф 4066 О, кл. В 23 К 28/00, 1977.Сагалевич В.М, Методы устранения сварочных деформаций и напряжений. М "Машиностроение", 1974, с. 44- 48 (прототип).(54)(57) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ преимущественно в листовых и оболочковых конструкциях, заключающийся в том,что под сварным швом располагают подкладку, определяют прочностные свойства материала соединения в направлении, нормальном к продольной оси шва, и деформируют сварное соединение по шву и в околошовной зоне, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью я качества за счет получеопрочности сварного соединелошовную зону деформируют в нии, нормальном к продольнойс переменной степенью дефорвеличину которой 1: определя-ормулее:( - (нб- н 8,1 ", коэффициент, характеризующий угол наклона кривой упрочнения для данного материала;коэффициент пропорциональности, характеризующий связь между пределом прочности и твердостью по Бриннелю для данного материала;показатель деформациопного упрочнения;твердость по Бриннелю основного материала,твердость по Бриннелю материала шва и околошовной зоны.Изобретение относится к сваркеметаллов, в частности к способам упрочнения сварных соединений, и может быть использовано в любой отрасли машиностроения для упрочнения 5сварных соединений преимущественнов листовых и оболочковых конструкциях.Цель изобретения - повьппение качества за счет получения равнопроч Рности сварного соединения.На фиг. 1 изобраЖена схема упрочнения сварного соединения по предлагаемому способу; на фиг. 2 - раз-.рез А-А на фиг. 1, 15Способ осуществляют следующимобразом.В листовой конструкции, включающейпанели 1 и 2, под сварным швом 3 рас"полагают подкладку 4. Затем определя ют прочностные свойства материаласоединения, для чего замеряют твердость шва 3 и околошовной зоны в нап"равлении нормальном продольной осишва, причем точки, в которых измеряют твердость, располагают на ровномрасстоянии друг от друга, начиная отпродольной осевой линии шва 3, по обестороны от него. При этом определяютширину околошовной зоны, которая оп- Зрределяется положением точки, твердость которой близка к твердости ма-,териала панелей 1 и 2 в исходном состоянии до сварки,После этого деформируют сварноесоединение последовательно по швупри помощи ролика 5, который перемещают вдоль продольной осевой линиишва 3, и в околошовной. зоне при помощи соответствующих роликов 6 и , корторые перемещают в направлении, перпендикулярном продольной оси линиишва 3.При этом шов 3 деформируют роликом 5 с постоянной степенью дешормации в продольном направлении, аоколошовную зону роликами 6 и 7 - спеременной степенью деформации впоперечном направлении, причем величину степени деформации в поперечном 5 рнаправлении задают в зависимости отраспределения твердости материаласоединения в околошовной зоне. Приэтом используют линейную зависимостьмежду пределом прочности 6 и твер-55достык по Бриннелю, которая определяется следующим соотношением:йп с НВ, .1(2) где б с - предел прочности материала в исходном состоянии;а - коэффициент, характеризующий угол наклона кривой упрочнения для данного материала;и - показатель деформационного упрочнения.Исходя из условия (1) можем запи" сать формулу (2) для данного материала; НВ сНВ +а 8 ф где НВ в .твердость по Бриннелю основного материала;НВв . твердость по Бриннелю соот- ветственно материала шва и околошовной зоны в поперечном сечении.Отсюда степень деформации при упрочнении будет в заданной точке шва и околошовной зоны равна: ФЕ = - (НВ - НВи,), (3) При этом степень деформации опре" деляют для каждой точки, в которой измерена твердость, по формуле (3), причем твердость основного материала будет постоянной НВ = сопз, а переменной величиной будет твердость материала в околошовной зоне НВПолученная величина степени деформации является разностью между степенями деформаций, соответствующими напряжениям в точке замера твердостей, и степенью деформации, соответствующей пределу прочности основно" го материала, и определяют величину деформации, на которую необходимо, продеформировать металл околошовной зоны в каждой из характерных точек.При этом величину степени деформации задают путем выполнения роликов б и 7 по плавной кривой, радиус которой в каждом сечении соответствует требуемой степени деформации. где с - коэффициент пропорциональ"ности.Предел прочности материала при холодной обработке давлением опреде,ляется по следующей эмпирической формуле:, 4 Продолжение таблицы Характерная точка НВ 3 (1,=15,0 мм) 4 (1 з=20 эО мм) 100 106 5 (1+=25,0 мм) 114 1 О 6 (1.=30,0 мм) 7 (1 ь=35,0 мм) 120 124 основ" ной металл 1. = с. Р. =30-35 мм. 30 Г 0,25 шеф1 эб 0(о,зв 90 После деформирования участка околошовной зоны ролики б и 7 возвраща"ют в исходное положение, после чегоосуществляют перемещение вдоль осишва 3 .таким образом, чтобы при деформировании последуюшего участкаоколошовной зоны предыдущий продеформированный участок был перекрытроликами 6 и 7 на 2-3 мм, что обеспечит равномерность деформации подлине сварного соединения. Послеполной обработки околошовной зонышов 3 повторно деформируют роликом 5, перемещая последшш в обратном направлении,Шов 3 деформируют в зависимостиот технических требований полностью(если требуется исключить наличиеступеньки), со степенью деформации,определяемой из соотношения (3),или до получения сварного шва с толщиной д 2 и шириной В 2 отвечающимследующему соотношению:х В,(1,57-1,60) д; х В 25 где с - толщина шва до осадки;В, - ширина шва до осадки,.После этого конструкцию снимают с подкладки 4.П р и м е р. Листовая конструкция выполнена иэ двух фрезерованных плоских панелей, сваренных между собой. Иатериал Д 16 Т; габариты панелей 980 х 150 хб,О мм; ширина сварного шва В =8,0 мм; толщина сварного шва с =10,0 мм (с учетом проплава); твердость материала сварного шва 60 НВ; твердость основного материала панелей 124 НВ; твердость материала око лошовной зоны определялась по обе стороны от оси сварного шва в точках, расстояние между которыми 1=44 мм,где с 1 - диаметр шарика прибора для определения твердости, принимаем 1.=5,0 мм. Точки, в которых опреде" ляется твердость, располагаем в шахматном порядке. Расстояние от линии сплавления металла шва с основным металлом принимает равным 1,;-5,0 мм 50Распределение твердости в околошовной зоне в поперечном направлении представлено в таблице. Характернаяточка (1,. )НВй.Таким образом, ширина околошовнойзоны (без учета ширины сварного шва)составляет: Пршшмаем 1.=35,0 мм.По Формуле (3) определяем степень деФормации прп упрочненни для сварного шва Еш=.- (НВ - НВ )а Принимаем с=0,25 (для литейного алюминиевого сплава), а=1,60 (для алю"миниевых сплавов типа Д 1), п=0,76для алюминиевых сплавов типа Д 1. 0,76Степень деформации при упрочнепипдля околошовной зоны составляет . Принимаем с=О 38, а=1,60, п=0,76,15 оП Лр по 6360 ф 20 Отсюда 360 х 1 о 11 о 2о П ДР 6,0 - Ь 1 0 183, 6,0 35 45 К = - = 25 0 ммДро В точке 2 В точке 3 6,0 и. В точке 4 Определяем толщину сварного соеди" нения в поперечном сечении после, 10упрочнения где Ьр - толщина плоской панели до упрочнения, мм; Ъ - толщина плоской панели после упрочнения, мм.б Ьз = 0 101 хб эО Ьз =5 ф 394 мм 140Я= - ф = 0 068;6,0 - Ьф 6,0 ф 6 - Ь0,068 х 6,0, Ь 4 = 5,59 мм,Ее= б О = 0,0314;ф б-Ь =О 314 хб О, Ь =5 81 мм,6,0- Ь506,0б Ьс = Оэ 009 х 60 э Ьа 5 ф 946 ммф Принимаем степень деформации в зоне сплавления металла шва с основ ным металлом В щ 203; Учитывая наличие радиуса перехода от сварного шва к металлу околошовной зоны, принимаем: Проводим построение профиля деформирующих роликов 6 и 7. Принимаем диаметр роликов Д =50,0 мм. Ширина околошовной зоны соответствует дуге окРужности ролика о 360 хЕ 360 х 35оЗш, ПД 314 х ДР Для каждой из точек 1 - 7Поскольку 1 =1==1, то по=п ==.и =11 ф 28.Таким образом, точки 1 - 7 лежат на радиусах, угол между которыми равен 11 28, длина дуги окружности между радиусами соответствует расстоянию между точками и равна 5,00 мм, а общий угол определяющий рабочий профиль роликов, 80 16 . Профиль роликов 6 и 7 выполняем по плавной кривой, радиус которой в заданных точках 1 - 7 соответствует требуемой степени деформации. Поскольку Ь =Ь, принима(ем на линии сплавления металла шва с металлом околошовной зоны и в точке 1 К =- д Ь =25,0-0, 054=24,946 мм, Д К = 2 - аЬ,0-0,19-24,81 мм, Ле ЛРК щ - 2- - М, 25,0-0 р 41=24,59 мм169796 В точке 5 В точке 7 В = - А Ь, =25,0"0,606 24,394 мм, Д В точке 6. 5ф 2 4.З 250 Оф 95 2405 ммфДе 8Кд4 Ктщ 25,0-3,01 23,99 мм.ЛПредлагаемый способ позволяет повысить качество сварного соединения за счет обеспечения однородности прочностпых свойств материала, которая обеспечивается деформированием околошовной зоныс переменнойстепеньо деформации впоперечном направлении.11 б 9796 ор аз 5386 де роектная,Филиал ППП "Патент", г. Ужгор Редактор К. Вол ВНИИПИ Гпо дел3035, Ио Составитель 10. Мельцо Техред О,Неце Тираж 1086дарственного комитетаизобретений и открытиа, Ж, Раушская наб. КорректорПодписноеСР