Способ изготовления сварных конструкций

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, преимущественно тонколистовых, заключающийся в деформировании кромок путем изгиба в направлении корня шва и их сварке, отличающийся тем, что, с целью повыщения качества сварного соединения путем уменьшения сварочных деформаций, кромки изгибают упруго на щирине, равной щирине зоны пластической деформации от сварки, а в процессе сварки осуществляют пластическое деформирование отогнутых кромок путем их удлинения в направлении от линии перегиба, перпендикулярном направлению сварки, на величину, равную величине поперечной усадки от сварки.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„;SU„„1127726 з(л) B 23 К 28/00, 33/00 ф р.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Й .,,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО. ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3551210/25-27 (22) 10.02.83. (46) 07.12.84. Бюл. № 45 (72) М. Б. Жуков, Л. В. Карасева, О. В. Елисеев и А. М. Дерябкин (53) 621.791.011 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 692711, кл. В 23 К 28/02, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР № 841867, кл. В 23 К 28/00, 1979 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, преимущественно тонколистовых, заключающийся в деформировании кромок путем изгиба в направлении корня шва и их сварке, отличаюи ийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения путем уменьшения сварочных деформаций, кромки изгибают упруго на ширине, равной ширине зоны пластической деформации от сварки, а в процессе сварки осуществляют пластическое деформирование отогнутых кромок путем их удлинения в направлении от линии перегиба, перпендикулярном направлению сварки, на величину, равную величине поперечной усадки от сварки.

1127726

Изобретение относится к сварке металлов, в частности, к способам изготовления сварных конструкций, преимущественно тонколистовых и может быть применено в различных отраслях промышленности при производстве сосудов давления и других тонколистовых конструкций.

Известен способ снижения сварочных напряжений и деформаций, по которому в процессе сварки околошовную зону сварного стыкового соединения прокатывают роликами вдоль шва (1) .

Недостатком этого способа является то, что при сварке стыкового соединения усадка шва и разогретой околошовной зоны происходит в поперечном относительно шва направлении. Прокатку же осуществляют вдоль шва. Следовательно, направление поля напряжений от усадки не совпадает с направлением поля пластической деформации кромок сварного соединения при прокатке. Полного эффекта снижения сварочных напряжений и деформаций при применении данного способа получить нельзя.

Наиболее близким к изобретению является способ изготовления сварных конструкций, по которому в процессе сварки свариваемые кромки деформируют путем изгиба в направлении корня шва, т.е. при снятии нагрузки деформации кромки остаются отогнутыми. Этот способ применяется для сварных соединений сосудов высокого давления, когда прочность соединения определяется прочностью внутреннего шва (2).

Недостатком известного способа является то, что после сварки деформации сварного соединения имеет то же направление, что и пластическая деформация кромок.

Поэтому деформация соединения усугубляется и конструкция будет иметь коробления. Для многих ответственных конструкций (например, летательных аппаратов), это недопустимо.

Целью изобретения является повышение качества сварного соединения путем уменьшения сварочных деформаций.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления сварных конструкций, преимущественно тонколистовых, заключающийся в деформировании кромок путем изгиба в направлении корня шва, и их сварке, кромки изгибают упруго на ширине, равной ширине зоны пластической деформации от сварки, а в процессе сварки осуществляют пластическое деформирование отогнутых кромок путем их удлинения в направлении от линии перегиба, перпендикулярном направлению сварки на величину, равную величине поперечной усадки от сварки.

На фиг. 1 показан упругий изгиб кромок; на фиг. 2 — направления пластической деформации кромок сварного соединения; на фиг. 3 — полученное сварное соединение линение кромок производят на величину, равную величине усадки металла при сварке, которая замеряется экспериментально.

Усилие прикладывают, отступя от линии отгиба на 2 — 5 мм, чтобы при толщине листов

1,0 — 5,0 мм отгиб остался упругим. Способ может быть осуществлен путем пластического удлинения кромок по направлению к стыку на величину, равную половине ве30 личины усадки, а непосредственно за горелкой сваренные кромки растягивают в обратную сторону по стрелке С, т.е. в сторону, обратную усадочной деформации на ту же величину. Таким образом, на ширине зоны пластической сварочной деформации кромок, вызывающей усадку металла, кромки удлиняют на величину усадки. Это компенсирует усадку и предотвращает остаточные деформации. Затем снимают нагрузку упругого изгиба кромок. Сварное соединение принимает прямолинейную форму. Сварочные деформации отсутствуют.

Упругий отгиб кромок производят для того, чтобы обеспечить их пластическое удлинение в сторону стыка без выпучивания. Удлинение кромок необходимо для компенсации, усадки металла при сварке. Угол упругого отгиба кромок выбирают в зависимости от толщины свариваемых деталей и от пластических свойств свариваемого материала. Для материала малой толщины

I 0 — 1,5 мм и с малым модулем упругости Е кгс/мм (с высокой пластичностью)- выбирают угол 5 . Меньше 5 угол упругого изгиба кромок не целесообразен, так как приудлинении кромок может быть их выпучи50

Способ осуществляют следующим образом.

Предварительно определяют ширину зоны пластической деформации В, свариваемых кромок при сварке встык в зависимости от свойств свариваемого металла и от режимов сварки.

На свариваемых деталях до сварки отмечают ширину ожидаемой пластической деформации металла от сварки. Затем свариваемые детали 1 устанавливают встык на подкладке 2, имеющей треугольную канавку 3 в месте стыка кромок. Стороны канавки имеют наклон к поверхности подкладки под углом 5 — IO, в зависимости от толшины листа. Установленные детали 1 фиксируют прижимами 4. Затем посредством приложения усилия P (например, роликами, установленными на сварочной головке) кромки упруго отгибают под углом отно, сительно поверхности детали на расстоянии В, от стыка, равном ширине зоны пластической деформации плюс 2 — 5 мм. Затем непосредственно перед дугой кромки пластически удлиняют по направлению к стыку по стрелке А (например, роликами, установленными перпендикулярно стыку). Уд1127726

Составитель Ю. Мальцев

Редактор Л. Лосева Техред И. Верес Корректор М. Демчик

Заказ 8811/10 Тираж 1036 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам Изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вание. При толщине свариваемых деталей

5 — 7 мм и высоком модуле упругости Е кгс/мм выбирают угол упругого изгиба кромок 10, так как пластическое удлинение кромок должно быть больше из-за большей усадки свариваемого металла. Больше IO угол изгиба кромок делать нельзя, так как удлинение будет не полностью выбираться усадкой и появится волнистость соединения.

Пример. При сварке встык пластин из сплава АМг — 6 толщиной 2,5 мм на режиме

1 = 140 А, У = 15 м/ч, зона пластической деформации должна быть шириной 2,0 мм (расчет по указанному источнику) из зависимости Н = В + (2-5) определяют Н23 мм. Пластины устанавливают на подкладку с треугольной канавкой в месте стыка пластин. Пластины зажимают клавишными прижимами. Устанавливают сварочную головку с закрепленными на ней горелкой и прижимными роликами в рабочее положение. Роликами упруго отгибают кромки на ширине Н = 23 мм под углом 6 и удлиняют их на половину величины усадки (на 0,75 мм), которая определялась на идентичных образцах и составляла 1,5 мм. Непосредственно за роликами перемещается сварочная горелка и производится сварка.

Сразу же за горелкой ролики-катки, вращающиеся по направлению от сварного шва, пластически деформируют кромки соединения, удлиняя их на величину 0,75 мм в сторону, противоположную направлению усадочной деформации, компенсируя ее.

Когда ролики с горелкой перемещаются на другие участки кромок, снимается упругий изгиб кромок и они выпрямляются. Деформация сваренных пластин как угловая, так и продольная отсутствовала. Другая партия образцов была сварена при пластическом удлинении упруго — отогнутых кромок на величину 1,5 мм., т.е. на величину усадки сварного соединения после сварки. Плас10 тическое удлинение кромок компенсировало усадку и после удаления упругого изгиба сварное соединение имело прямолинейную форму, т.е. остаточная сварочная деформация отсутствовала.

В качестве известного объекта был принят способ, по которому в процессе сварки околошовную зону прокатывают с тем же усилием, что и в -предлагаемом способе, вдоль шва. По этому способу были сварены пластины из того же материала. При этом

20 наблюдается угловая деформация 6 — 8, что вызывает необходимость правки и снижает качество изделия. Следовательно, предлагаемый способ позволяет интенсифицировать снижение сварочных деформаций путем совмещения упругого и пластического

25 деформирования кромок в процессе сварки.

Кроме того, применение способа в производстве сварных конструкций позволит исключить операцию правки, подварки трещин, которые часто возникают при правке, повысить качество сварных соединений и ресурс их работы.