Способ оценки свариваемости материала полуфабрикатов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1479248 1)4 В 23 К 28/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР СПИ ИЗОБРЕТЕНИ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ ОЦЕНКИ СВАРИВАЕМОСТИМАТЕРИАЛА ПОЛУФАБРИКАТОВ(57) Изобретение относится к сварке,в частности к способам оценки свариваемости основного материала полуфабрикатов, подлежащих сварке плавлением, и может быть использовано привыборе материалов для изготовлениясварных конструкций в различных отраслях промышленности. Цель изобретения - снижение времени на проведение испытаний, расхода материалов итрудозатрат на изготовление образцов,а также расширение технологическихвозможностей за счет обеспечения определения влияния термического циклана процессы, происходящие в металле.Исследуемый материал подвергают нагреву проплавлением двумя швами, расположенными под углом друг к другу.На плоский образец испытуемого материала наносят шов. Затем под углом к первому шву на ту же пластинунаносят второй шов. Затем под угломк первому шву на ту же пластину наносят второй шов. Угол между накладываемыми швами выбирают таким, чтобыв вершине его сходимости сварочныеванны касались одна другой расплавленными границами, Расстояние междуконцами шва выбирают таким, чтобыизотермы с уровнем нагрева, при котором не происходят в металле превращения, не касались изотерм с таким же уровнем нагрева второго шва.Обычно это температура низкотемпературного отжига для данного материала.Угол между швами зависит от выбран-ных способа сварки и погонной энергии, 6 з.п. ф-лы, 3 ил. рение технологических возможностей як сва ам оценки свариатериала полуфабм обеспе ия возможности лен яни рикатов, подлежащинием, и может быт процессы, прои процессе сваркНа фиг.1 из швов, изотермы мальных темпер есварк использов но пр ения ос от сварке мат сварных ко о для изготовлций в различи стру шцче раслях промьЦель изовремени нажение расхорат на изго я - сокраще ние испытан рете е ектрис аждой гла, терм ий, с ровед а мат риалов и труе образцов,засши длины шва, штрины с установивши вле 1Изобретение относи в частности к способ ваемости основного м рмического цикла на одящие в металле в В бражена схема сваркиагрева, точки максиУр нагрева на бисасательные линии к на протяжении всей овкой, выделены зомся температурным1479248 25 загиба (24), для определения чувствительности к концентраторам напряжений (25), для определения газосодержация (26). В процессе металлогра -фических исследований устанавливаютвлияние термического цикла на оплав 5 10 15 20 30 35 40 45 50 55 ному столу, Перемещецие источниканагрева осуестзяют вдоль пластиныпод углом 1 О к ее оси ца длину240 мм. Гри сварке регистрируют следующие параметры; так уча, ток фокусировки, скорость сварки, температура нагрева ца разных удалениях отоси шна, Термоа 1 л зачекацваот всредней части по длине образца через каждые 3 мм ст оси шва. Пропавеие выполняют ца режиме: ускоряющее напряжение 15 кВ, ток пучка 150 мА, скорость снарки 50 м/ч,диаметр пучка 2,0 мм при расстоянии от торца пушки до поверхностиобразца 120 мм, Регистрацию температур производят с записью самопишущим прибором Н 338-6 П, после чегов масштабе чертят изотермы нагрева.Погрешность коорцицаты у по сравнению с расчетной не превышает 47.и длина у составляет 40 мм. Второй проплав осуществляют после охлаждения пластины до комнатной температурь. Режимы сварки и регистрациипараметров идентичны первому проплавлению. После полного остывания пластины производят разметку и по- резку ее ца шлифы для металлографических исследовании и на образцы для механических испытаний, Исследуют склонность матери"а при нагреве на образование и рост ширины эвтектических.прослоек по границам субзерен, рекристаллизацию основного металла в зоне термического влияния, формирование и сегрегацию вторичных фаз посредством изучения тонкой структуры на оптическом микроскопе. Распределение фаз и микронесплошностей определяют на анализаторе "1(вантимет". Твердость измеряют прибором Роквелл. При этом количество микропор в основном металле при расстоянии между швами 5 мм (в зоне 15 мекду точками А-Ь) составляет 7-87., при расстоянии между швами 10 мм (в зоне 16 между точками Б-В) - 6-77, между точками В-Г (зона 17) - 4-57., между точками Г-Д (зона 18) - 2-37., между точками Д-Е (зона 19) - менее 17.Проведенные механические испытания образцов, вырезанных из зон 19, 18 и 17, показали, что наиболее высокие свойства имеют образцы в зоне 19, где температура от нагрева при сватке второго шва не превышала 300 С.Угол загиба на всех образцах был неОменее 180. Замеры твердости на шлифах показали, что твердость падает в направлении повышения температуры нагрева от зоны 19 к зонам 15 и 16.5По данному способу испытывали также литейный сплав алюминия АП 25, используемый для изготовления поршней двигателей.0На плоской пластине размером 3000 х х 200 х 20 мм из литейного полуфабриката сплава АП 25, полученного литьем в кокиль, выполняют несквозные проплавления наглубине 15 мм на ус тановке УИ с источником питания УА. При этом ускоряющее напряжение соответствовало 30 кВ, ток луча 145 МА, ток фокусировки 74 мА, скорость сварки 60 м/ч. Замеры темпе ратур осуществляют на шести расстояниях от оси шва с промежутком в 5 мм. Длина швов 300 мм. Расчетным путем определяют угол между швами (равен 25 ). Анализ и оценку свойств произ водят на образцах, вырезанных из пяти зон. Оптимальные результаты по плотности, химическим и механическим свойствам получены на образцах с расстоянием между швами от 22 до 120 мм, 30 т,е. в зонах 17, 18 и 19.Практическое испопьзование полученных результатов применили при электронно-лучевой сварке заготовок охлаждаемых поршней дизельных двигателей с размещением круговых параллельных швов в донной части головки поршня для герметизации полости охлаждения. При расстоянии между швами 15 мм стабильно возникали трещины в материале ввариваемой крышки. Выбранная ширина ее в 25 мм исключила появление трещин в процессе сварки на выбранных режимах.Предлагаемый способ позволяет ус корить проведение оценки основного материала полуфабрикатов, подлежащих сварке плавлением, снизить материалоемкость образцов за счет значительного уменьшения их количества и определить влияние термического цикла на процессы, происходящие в основном материале заготовки при сварке. При этом значительно экономится материал и трудозатраты на изготов 55 ление макетов изделий, на которых ранее определялись и отрабатывались конструктивные элементы и технология сварки. Формула изобретения1, Способ оценки свариваемости материала полуфабрикатов, включающий нагрев образца сварочным источником в процессе выполнения двух сварных швов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения времени на проведение испытаний, снижения расхода материалов и трудозатрат на изготовление образцов, а также расширения технологических возможностей путем определения влияния термического цикла на процессы, происходящие в металле, сварные швы располагают в одной плоскости образца под угломдруг к другу, который определяют из следующего соотношения:д о = 2 у/1,где у - расстояние от оси шва до касательной, проведенной параллельно оси шва, к изотерме, в которой температуранагрева соответствует значениям, при которых испытуемый материал не претерпеваеткаких-либо изменений,1 ш - длина шва,2, Способ по п, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью определения влияния нагрева в широкомдиапазоне температур, сварные швынакладывают под углом друг к другу,обеспечивая в вершине угла сходимости касание сварочных ванн двух швовкраями одна другой, а расстояниемежду концами швов устанавливаютбольшим расстояния, при котором изотермы температурных полей не оказывающих влияния на исследуемый материал одного шва, касаются тех же изотерм другого шва.3, Способ по пп. 1 и 2, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что выполняютсварку первого шва, затем второгов противоположном направлении с промежуточным охлаждением образца докомнатной температуры.4. Способ по пп, 1-3, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что выполнение сварных швов осуществляют в вакууме, а охлаждение образца производят с контролируемой скоростью.5. Способ по пп. 1-4, о т л и - ,чающий с я тем, что после выполнения швов образец подвергают термической обработке.6. Способ по пп. -5 о т л и -тем что обраацьч а ю щ и й с я ттке или закалкеподвергают или закалки искусственному старению. 14792487, Способ по П 1 тотлитет что рабочуючаюттт и ц с я тсв сечениичасть о Рб а Иа располагают вбиссектриссы угла межЛ,"у авами.1479248 югсггл г г ип Составитель Л. НазароваТехред Л.Сердюкова Редактор М,Петро рректор И.Муска и ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 Заказ 2484/12 Тираж 895 ВНИИПИ Государственного комитета и 113035, Москва, Ж Подписноеобретениям и открытиямРаушская наб., д. 4/5