Способ устранения сварочных деформаций и напряжений в тонколистовых конструкциях

 

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ СВАРОЧНЫХ ДЕФОРМАЦ№{ И НАЛРЖЕНИЙ В ТОНКОЛИСТОВЫХ КОНСТРУКЦИЯХ, при котором один . конец изделия жестко закрепляют и выполняют прокатку сварного шва и околошовной зоны между двумя вращаюпщмися деформирующими роликйми, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения качества сварного соединения путем устранения микродефектов в поверхностных слоях шва, в процессе прокатки ролики принудительно перемещают и вращают в направлении , обратном направлению их перемещения .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4 (51 ) В 23 К 28/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3560885/25-27 (22 ) 09.03.83, (46 ) 15,02,85. Бюл. М 6 (72 ) А. И, Гедрович, И.А. Тарарычкин и В В.Калюжный (71 ) Ворошиловградский машиностроительный институт (53 ) 621.791.015(088.8 ) .(56 ) 1.Винокуров В.А. Сварка в машиностроении. Справочник. Т.З, M,„

"Машиностроение", 1978, с.567.

2. Гагалевич В.M. Методы устранения сварочных деформаций и напряжений. М., "Машиностроение", 19?4, с.32 (прототип ) „„SU„„1139597 А (54 )(57 ) СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ СВАРОЧНЫХ

ДЕФОРМАЦИЙ И НАПРЯЖЕНИЙ В ТОНКОЛИСТОВЫХ КОНСТРУКЦИЯХ, при котором один .конец изделия жестко закрепляют и выполняют прокатку сварного шва и околошовной зоны между двумя вращающимися деформирующими роликами, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного со единения путем устранения микродефектов в поверхностных слоях шва, в процессе прокатки ролики принудительно перемещают и вращают в направлении, обратном направлению их перемещения.

1139597

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для устранения деформации и напряжений, возникающих при сварке, преимущественно, тонколистовых конструкций в различных отраслях машиностроения.

Известен .способ снижения остаточных напряжений в сварных соединениях, при котором производят проковку по горячему металлу сразу после сварки или после его остывания с целью создания напряжений сжатия (1), Указанный способ универсален, однако создает много шума, что ухудшает условия труда.

Наиболее близким к предлагаемому является:.способ устранения деформаций и напряжений в тонколистовых конструкциях, при котором изделие од ним концом жестко закрепляют и затем обкатывают роликами (2j

Однако известный способ малоэффек тивен вследствие того, что обкатка роликом соединения частично воздейст вует на продольные и поперечные деформации и почти не оказывает влияния на микродефекты в поверхностных слоях сварного шва.

Цель изобретения — повышение качества сварного соединения путем устранения микродефектов, Указанная цель достигается тем, что согласно способу устранения сварочных деформаций и напряжений в тонколистовых конструкциях, при котором один конец изделия жестко закрепляют и выполняют прокатку сварного шва и околошовной зоны между двумя вращающимися деформирующими роликами, в процессе прокатки ролики принудительно перемещают и вращают в направлении, обратном направлению их перемещения.

На фиг.1 представлена схема осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 — то же, вид свврху.

Способ осуществляют следующим образом.

Иэделие 1 (фиг.1 ) закрепляют в зажим 2. Затем изделие.устанавливают между роликами 3 и 4 и сжимают сварной шов и околошовную зону с усилием P. Затем деформирующие ролики 3 и 4 начинают вращать в направлении., обратном направлению прокатки, и перемещают принудительно, вследствие чего верхний ролик 4 ( начингет проскальзывать, что ведет к растяжению сварного шва.

Ролик 4 проскальзывает равномерно в процессе всего продольного перемещения, при этом его вращают равномерно, Поэтому сварной шов растягивается равномерно и непрерывно.

В начале процесса прокатки изделия

I0 (в момент включения привода вращения ролика 4 ) ролик начинает буксовать, причем скорость его вращения постоянна, так как.сила трения сколь— жения уравновешивается силой сжа15 тия изделия роликами. При продольном принудительном перемещении ролика 4 участок шва, расположенный между роликом 4 и креплением 2, начинает растягиваться.

20 При обжатии шва роликами с одновременным растяжением происходит следующий механизм устранения микродефектов, При растяжении шва микродефекты

25 раскрываются . (увеличиваются в продольном направлении ),проскальзывающий ролик 4, проходя над дефектом, путем пластического течения поверхностного слоя металла шва закрывает (ликвидирует ) дефект. 11осле обработки иэделия сварной шов укоротится на величину упругой деформации, что положительно скажется на ликвидации дефектов — те микродефекты, которые неполностью закрылись

35 проскальзывающим роликом, закроются путем укорочения шва. Так, например, при обработке роликом с проскальзыванием алюминиевого образца со стыковым швом из сплава Амà — 6 толщи— ной 4 мм чешуйчатость уменьшается на 30%, а при обжатии шва роликами беэ проскальзывания — на 10%, Возможны несколько вариантов обработки сварного изделия предлага45 емым способом: изделие. обрабатывается в холодном состоянии; изделие обрабатывается в подогретом состоянии (до 400-SOO С ); изделие обрабатывается непосредственно в процессе сварки.

Последний вариант обработки является наиболее эффективным, так как сокрап1ается время изготовления и обработки изделия эа счет совмеще55 ния процесса сварки и обработки, а также ролик 4, установленный непосредственно за сварочной горелкой, обжимает с проскальзыванием еще

1139597

50 з .неуспевший остыть металл сварного шва; Именно в зоне расположения ро-, лика, где металл остывает, формируется поле остаточных напряжений.

Дополнительные пластические де5 формации удлинения, направленные вдоль сварного шва, вызываемые проскальзывающим роликом (равномерно растягивающим ) в высокотемпературной зоне сварного соединения, частична компенсируют пластические деформации укорочения шва, вызываемые термическим воздействием процесса сварки и этот процесс протекает непрерывно.

Ввиду того, что проскальзывающий роли". находится в высокотемпературной области, где материал свариваемых пластин имеет пониженные прочностные и более высокие пластиче- 0 ские свойства, непрерывно протекает также процесс заглаживания микродефектов в поверхностных слоях соединения. Растяжение шва по всей его длине способствует удалению дефек25 тов, хотя при расположении ролика 4 в высокотемпературной зоне это растяжение не является определяюц1им фактором, а лишь вспомогательным.

Основное влияние на формирование 0 поля остаточных напряжений оказывают касательные напряжения, вызываемые проскальзывающим роликом в высокотемпературной зоне.

ll р и м е р. Установка, позволяющая реализовать предлагаемый способ, представляет собой сварной стол с продольной прорезью. Свариваемые детали располагают на столе таким образом, чтобы свариваемый стык находился над прорезью. Прорезь позволяет иметь доступ к обратной стороне шва. На одном торце стола смонтирована вертикальная массивная стойка, на которой расположен зажим, фиксирующий свариваемые детали при их об- 45 работке роликом с проскальзыванием.

Над столом.на уровне 30 мм имеются специальные массивные направляющие, расположенные параллельно прорези в столе. Но этим направляющим перемещается каретка, на которой расположен асинхронный двигатель 4A100 L 8Y3 мощностью 1,5 кВт и к которой крепится сварочная горелка. В опытах используют сварочный Я трактор ТС-17И-l, который находится (перемещается ) на тех же направляющих, но механизм его перемеще4 ния отключен (разъединена фрикционная муфта ).

Трактор приводится в движение с помощью указанной каретки следующим образом.

Горелка с помощью хомута крепится к каретке и при перемещении каретки горелка толкает трактор, при этом рас"тояние от горелки до проскальзывающего ролика минимальное и составляет 40 мл. На каретке установлен электродвигатель, на вал которого надет ролик диаметром 50 мм, изготовленный из стали 65Г. На каретке вертикально приварена стойка, оканчивающаяся в верхней части гайкой. Через гайку пропущен винт (винтовая пара использована от токарного станка), который приводится во вращение с помощью мотор-редуктора ИЦ2С-125-112-ЦТ2, установленного на стойке, на которой расположен зажим для деталей. При вращении винта каретка с проскальзывающим роликом перемещается поступательно, Карет- 1 ка имеет -образную консоль, которая оканчивается свободно вращающимся роликом и медным ползуном. Сжатие деталей осуществляют через нижний ролик путем его поджима с помощью домкрата, установленного на тележку, перемещающуюся по полу.

Таким образом, домкрат имеет возможность перемещаться вместе с нижним роликом.

В опытах сваривают пластины размером 800x300xl из стали Ст.Зсп

ГОСТ 380-71, Сварочный ток 1 = 110 А, напряжение дуги u = 23 В, скорость сварки Ч = 60 м/ч, усиление шва у=

= 0,3 мм. Усилие сжатия роликов P =

1000 кг, При обкатке роликами без проскальзывания усиление шва состаI вило 1) = 0,27 мм, при обкатке роликами с проскальзыванием усиление

11 шва составило ) = 0,2 мм, т.е. в первом случае усиление шва уменьшилось на 10Х, а во втором на ЗОХ.

Иикродефектов не обнаружено. При обкатке шва роликом с проскальзыванием чешуйчатость шва полностью отсутствует, а при обкатке без проскальзывания чешуйчатость почти не устраняется и составляет примерно О, 07 мм.

Предлагаемый способ по сравнению с базовым объектом (прототип ) повышает эффективность устранения деформаций за счет одновременной обкат1139597

Составчтель Ю.Иельцов

Техред З.Палий Корректор В,Бутяга

Редактор Ю. Ковач

Заказ 204/12 Тираж 1086 . Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ки с растяжением шва и околошовной зоны; устраняет микродефекты B поверхностных слоях сварного шва .путем воздействия на них касательных напряжений в результате проскальзывания роли- S ка относительно изделия, улучшает геометрию шва за счет его обработки проскальзывающим роликом.

При использовании в производстве предлагаемого способа повышается качество сварного шва вследствие устранения в нем микродефектов,и тем самым работоспособность сварного соединения; улучшается товарный .вид сварного соединения в результате обработки шва проскальзывающим роликом, повышается срок службы сварного соединения за счет улучшения механических свойств сварного шва.