Способ предотвращения концевых трещин при дуговой сварке

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУбЛИК 51) 5 В 28/О ПИ ИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Й АВТОРСНО СВИ ЬСТВ й ю;отраслистшвов СПОСОБ ПН ПРИ ДУИзобретенно к спвых трещет бытьлях машиВых консобечаек. ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Ворошиловградский машиностроительный институт(56) Сварка в машиностроении, Под ред. В.А.Винокурова, т,3. М,: Маши" ностроение, 199, с, 230.Авторское свидетельство СССР й 1344553, кл. В 23 К 28/00, 1985. РЕДОТВРАЩЕНИЯ КОНЦЕВЫХГОВОЙ СВАРКЕние относится к сварке,особам предотвращенияин при дуговой сварке,использовано в различньФностроения для сваркитрукций и продольныхЦель изображения - пре",дотвращение образования трещин на концевом участке шва при завершении сварки. К торцам свариваемых детале 4 пристыковывают заходную и выходнупланки. Выходная планка состоит из центральной 1 и двух боковых 2 пластин, связанных между собой прихватками 3. Пластины 2 расположены подуглом по отношению к центральнойпластине 1 с образованием зазора 5со стороны рабочего торца планки.Прихватки 3 расположены на расстоянии А от рабочего торца, планки, равном длине сварочной ванны. ШиринаБ центральной пластины 1 равна рас"стоянию между изотермами, температукоторых соответствует снижению упругих свойств материала планки наполовину. Планка имеет переменную жескость и вначале предотвращает резкораскрытие стыка, а затем не препятствует поперечной усадке шва. 7 ил,Изобретение относится к областисварки, а именно к способам предотвращения концевых трещин при дуговойсварке, и может быть использованов различных отраслях машиностроениядля сварки листовых конструкций ипродольных швов обечаек,Целью изобретения является предотвращение образования трещин на концевом участке шва при завершениисварки,На фиг.1 представлена выходнаятехнологическая планка; на фиг.2 температурное поле в сплошной выход,ной планке спустя 60 с после окончания процесса сварки; на фиг.3 - тоже, для составной выходной планки;на фиг.1 - схема пристыковки планки, к свариваемым деталям; на фиг5 схема прихватки планки; на фиг.6 состояние планки в момент завершениясварки стыка; на фиг.7 - то же, после полного окончания процесса сварки(сплошными стрелками показаны перемещения элементов планки, пунктирными "свариваемых деталей)..Способ осуществляется следующимобразом.Изготавливают выходную планку,состоящую из центральной пластины1 и двух боковых пластин 2, которыесвязаны между собой прихватками 3.Боковые пластины 2 установлены подуглом к центральной пластине 1, при чем со стороны нерабочего торца планки боковые пластины 2 прилегают кцентральной пластине 1 без зазора,а со стороны свариваемых деталей чс зазором 5, величина которых превышает величину теплового расширенияцентральной пластины 1 при ее нагреве сварочной дугой. Размер А центрапь-ной пластины 1 от рабочего торцапланки доприхваток 3 принимаетсяравным длине сварочной ванны. Такойразмер А вполне достаточен и обоснован: за пределы свариваемого стыкадостаточно вывести сварочную ваннуполностью, чтобы избежать оЬразова-ние дефектов в конце стыка. Если размер А окажется меньше длины сварочной ванны, то ее часть останется насвариваемых деталях, что повлечетобразование дефектов в шве. Еслиразмер А будет больше длины сварочной 55ванны, то это только лишь приведетк увеличению длины планки, причемдлина увеличивается неоправданно. Как показывает расчет, после окончаниясварки тепло распространяется впереди сварочной ванны нагреваяцентральную пластину 1. В это жевремя начинаются остывание торцасвариваемых деталей 1 и их усадка впоперечном направлении, Если прихватки 3 расположить на расстоянии А,то они нагреются, потеряют свои упругие свойства и не будут препятствовать повороту крайних пластин 2 внаправлении усадки, Если прихватки3 разместить на расстоянии, меньшемразмера А, то они нагреются быстрее,чем начнется остывание стыка, жесткость планки будет отсутствовать иона не сможет предотвратить оаскрытие стыка, Если прихватки 3 разместить на расстоянии большем, чем размер А, то они вообще не смогут прогреться до высоких температур, следовательно, планка останется жесткойи не сможет учитывать усадку шва.Как показал расчет, расположениеприхваток 3 на расстоянии, равномА от торца свариваемых деталей является оптимальным во всех случаях(фиг.3),Таким образом размер А необходимопринимать равным длине сварочной ванны, которую можно вычислить по любойизвестной методике. Ширина Б центральной пластины 1 принимается равнойрасстоянию между изотермами, описывающими температуру, при которой материал технологической планки теряетупругие свойства примерно в 2 раза.Необходимость выЬора именно такойширины Б центральной пластины 1 поясняется следующим: в процессе нагрева центральной пластины 1 сварочнойдугой она не только расширяется в по"перечном направлении, но и удлиняется.В результате этого удлинения центральная пластина 1 стремится "оторвать"планку от свяриваемых деталей 4. Таким образом, фланговые прихватки 6будут испытывать нагрузку от поперечйого раскрытия стыка и от отрыва.Следовательно, прихватки 6 должныиметь большую длину, а это приводитк увеличению ширины планки в целом.Температурное поле при достижениикрая пластины отражается и накладывается по принципу суперпозиции, Таким образом, если изготовить центральную пластину 1 шириной Б, равной расстоянию между изотермами, тем40 К техническим преимуществам данного способа можно отнести следующее:обеспечение свободной усадки сварочного шва на стадии.его остывания за счет возможности регулирования жесткости планки; 15514пература которых равна температуре,при которой теряются упругие свойст"ва материала в 2 раза, то отразив"шийся от боковых граней пластины 1ы. 5тепловои поток поднимает температурув два раза и она достигнет величины,соответствующей полной утрате материалом своих упругих свойств, Таккак на нагретом участке центральной пластины 1 полностью отсутствуют упругие свойства, то ее тепловоеудлинение будет вызывать только пластическую деФормацию нагретого участка пластины 1 и не оказывать никакого внимания на прихватки б, следовательно, расширение в продольномнаправлении центральной пластины 1не будет вызывать "отрыва" планки отсвариваемых деталей 4, Таким образом 20ширина Б центральной пластины 1 явля"ется вполне достаточной и обоснован 3ной, Расстояние между изотермами можно рассчитать по любой известнойметодике. 25Связывание боковых пластин 2 с центральной 1 только двумя прихватка. ми 3 является достаточным и обоснованным: при расширении свариваемых деталей 4 концы боковых пластин 2 30 стремятся отойти от центра планки(со стороны рабочего торца), однако это невозможно, так как прихватки 3 удерживают их относительно центральной пластины 1, а нерабочие торцы крайних пластин 2 упираются в цен" тральную пластину 1, так как установлены относительно пластины 1 без зазора. Поэтому нет необходимости в прихватках пластин 1 и 2 между собой со стороны нерабочего торца планки, На стадии остывания шва и возникновения усадки прихватки 3, нагреваясь, выполняют роль шарниров, относительно которых происходит поворот боковых пластин 2 (со стороны рабочего торца) в направлении к центру планки, Если бы на нерабочем торце планки пластины 2 и 1 были связаны между собой, то описанный поворот, просто был бы невозможен: планка имела бы неизменную конструкцию.Пластины 2 и 1 собирают на прих" ватках 3 и пристыковывают к торцу свариваемых деталей 4 (Фиг,4), причем планку располагают таким образом, чтобы зазор 5 был направлен к деталям 4, Далее боковые пластины 9862 прикрепляют к торцу изделия прихватками б, после чего начинают сварочный процесс (фиг.5). При окончании сварки стыка, т,е. к моменту перехода дуги на планку, последняя, оставаясь холодной и обладая жесткостью, предотвращает резкое раскрытие стыка и тем самым предупреждает возникновение высокотемпературных концевых трещин (фиг,б), После окончания сварочного процесса (фиг,7) происходит нагрев прихваток 3, В это же время в свариваемом стыке начинается поперечная усадкаНагретые прихватки 3 не препятствуют угловому развороту пластин 2, поэтому поперечная усадка стыка происходит беспрепятственно и тем самым предупреждается образование низкотемпературных концевых трещинП р и м е р. Сваривали детали из стали Ст. 3 сп размерами 1200 х х 200 х 1 О мм. Планки изготовляли из того же материала. Режим сварки под слоем Флюса: 1, =740-750 А; =37-38 В; Ч =29-30 м/ч; й, =5 мм. Рассчитывали температурное поле для данного режима (Фиг2). Для стали Ст. 3 сп полная потеря упругих свойств происходит при температурео600 С, поэтому ширину центральной пластины назначали, равной расстоянию между изотермами, температура которых равна температуре, при которой Ст3 сп теряет свои упругие свойства наполовину, т.е. размер Б равен расстоянию между изотермами 300 С. Для данного режима размер.Б равен 80 мм. Длина сварочной ванны составляет 30 мм. Размер центральной пластины 180 х 80 х 10 мм. Размер боковых пластин 180 х 40 х 10 мм. Прихватки 3 расположены на расстоянии 130 мм от рабочего торца планки и имеют длину 25-30 мм. Прихватки 6имеют длину 35-40., мм. Зазор 5 со стороны рабочего торца равен 1 мм. Прихватки 3 (Фиг,3) имеют возможность нагреться до высоких темпера.тур. Сборку всех пластин планки осуществляли ручным дуговым способом.упрощение конструкции технологической планки за счет того, чтоцентральная и боковые пластины связаны между собой только двумя прихват 5 ками и установлены под углом друг к ругу;возможность точно подобрать размеры планки за счет конкретизации разМеров центральной пластины в зависимости от режима сварки.Формула изобретения,Способ предотвращения концевых треин при дуговой сварке, при котором етали собирают под сварку, в началеконце стыка устанавливают заходную и выходную планки, каждая из ковторых состоит из центральной и двух блоковых пластин, центральные пласти-2 О йы устанавливают по оси стыка, боковые пластины устанавливают с зазором по обе стороны от центральной, прихватывают их к центральной пластинеи свариваемым деталям и производятсварку стыка, начиная и заканчиваяпроцесс соответственно, о т л и ч аю щ и й,с я тем, что, с целью предотвращения образования трещин наконцевом участке шва при завершениисварки, ширину центральной пластинывыходной планки назначают равноймаксимальной ширине сварочной изотермы, соответствующей температуре,при которой металл пластины наполовину теряет свои упругие свойства, боковые пластины выходной планки располагают под углом к центральнойпластине, создавая максимальный зазор со стороны свариваемых деталей,и прихватывают каждую боковую пластину к центральной одной прихваткой,расположенной от торца свариваемыхдеталей на расстоянии, не меньшемдлины сварочной ванны.1551498 Составитель Л,НазароРеда ктор Л, Гратилло . Техред Л,Олийнык орректор Т.Па роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарин Р Заказ 297 Тираж 627 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, И, Раушская наб , д. 4/5