Способ подбора оптимальных режимов сварки

 

СПОСОБ ПОДБОРА ООТИМАЛЬН Х. РЩавДОВ , при конторой на плоский прямоугольный образец наплавля ют еаликовый шов и определяют механические свойства базовых точек на плоскости образца, отличающийся тем, что, с целью снижения металлоемкости путем уменьшения количества образцов и повышения качества сварных конструкций, после выполнения валикбвого шва на одном из торцов образца шов охлаждают и производят измерение механических свойств I а затем формируют второй валик в направлении, перпендикулярном к первому валику, и производят замер свойств от совместного воздействия двух валиков на плоскость образца, при этом процесс нап/1авки обоих валиков осуществляют на режимах , обеспечивающих плоский корень шва.

I (19) (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) В. 23 К 28 QQ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ,СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (2l) 3619253/25-27 (22) 13.07.83 (46) 30. 03.85. Вюл. Р 12 (7 2) C .. А. Собко (53) 621.791.75 (088.8)

{56) 1.Авторское свидетельство СССР

Р 277365, кл В 23 К 28/00,1969.

2.Авторское свидетельство СССР

В 795824, кл. В 23 К 28/00,1978. . 3. Авторское свидетельство СССР ,В 390889, кл В 23 К 28/00,1972 (прототип). (54)(57). Сйосов подйоРА онтиильних.

PB35tN0B CBAOKN, ири котором на плос . кий прямоугольный образец наплавля ют валиковый шов и определяют механические свойства базовых точек на плоскости образца, . о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения металлоемкоати путем уменьшения количества образцов и повышения качества сварных конструкций, после выполнения валикОвого шва на одном из торцов образца шов охлаждают и производят измерение механических свойств, а затем формируют. второй валик в направлении, перпендикулярном к первому валику, и производят замер свойств от совместного воз- . действия двух валиков на плоскость образца, нри этом процесс нагавки обоих валиков осуществляют на режимах, обеспечивающих плоский корень шва.

1147540

Изобретение относится к сварке, в:частности,к способам определения оптимальных-режимов сварки и термообработки свариваемых материалов, и может быть использовано для срав-. нительной оценки режимов обработки S свариваемых материалов, предназначенных для изготовления сварных конструкций в различных отраслях.

Известен способ определения csaриваемости металлов и сплавов по 10 структурной и химической неоднородности, заключающийся в том, что получают дифференцированные но участкам сварного соединения электрохимические характеристики so взаимо- g связи с параметрами термического цикла и физико-механическими свойст.вами металла,по полученным кривым судят о структурной и химической .неоднородности, а следовательно, и о свойствах сварного соединения Я, Однако известный способ позволяет получить данные только о расстоянии структуры зоны. термического влияния при определенных режимах сварки и не позволяет определить, какими режимами термообработки до или после сварки можно улучшить структуру слабых участков.

В сварных конструкциях часто именно металлургическая,свариваемость, Зо характеризующая физико-химические.. изменения в металле, возникающие в процесс сварки, оказывает значительное влияние на прочность сварных конструкций,. ответственна(за наличие З5 трещин, образующихся в результате . напряжений, возникающих в металле околошовной эоны.

Повысить показатель сваривае-:-мости можно путем расширения диа- 40 пазона и уточнения режимов сварки для различных металлов„ что может быть достигнуто предварительной или последующей термообработкой свариваемого металла.. Вопрос о выборе на- 45 иболее оптимальных режимов термообработки свариваемых конструкций достаточно актуален.

Известен способ испытания материалов на свариваемость, заключающий= . ся в том, что на пластину наплавляют валиковый шов,.затем- на противоположйой стороне пластины, параллельно первому валику наносят второй со смещением .от продольной оси, а образец для испытаний вырезают из зоны. между границами оплавления валиков. Вырезанный плоский образец при малом межосевом расстоянии имеет однородную структуру околошовной зоны, а если смещение между осями .значительное,.- то в середине между вадиками можно получить набор разнородных структур, иэменякнцихся по мере уда- " ления от эоны расплавленного металла

«Д),...65

Однако данный способ не позволяет провести анализ последовательного влияния одного сварного шва на дру= гой, определить оптимальный режим предварительной или последующей обработки материала, йодвергаемойо сварке, с целью получения.оптимальной структуры с лучшими возможными свойствами.

Наиболее близким к предлагаемОму по технической сущности и достигаемому результату является способ оценки свариваемости, при котором на образец-пластину по его оси наплавляют двухслойный валиковый шов одной дугой непрерывно, накладывая второй слой в направлении, противоположном направлению наплавки первого слоя шва, при этом каждое поперечное сечение образца подвергается термическому воздействию, соответствующему двухдуговой сварке с различными расстояниями между электродами (3) .

Однако этот способ не позволяет. сделать вывод о возможных режимах термообработки до или после сварки для получения заданных показателей прочности или других эксплуатационных характеристик при однослойной сварке.

Цель изобретения - снижение металлоемкости за счет уменьшения количества образцов и повышения качества сварных конструкций.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу подбора оптимальных режимов сварки, при котором на плоский прямоугольный об-. разец наплавляют валиковый шов и определяют механические свойства базовых точек на плоскости образца, после выполнения валикового шва на одном из торцов образца .шов охлаждают и производят измерение механических свойств, а затем формируют второй валик в направлении, перпендикулярном к первому валику, и производят замер свойств от совместного воэ» действия двух валиков на плоскость . образца, при. этом процесс наплавки .обоих валиков осуществляют на. режимах, обеспечивающих плоский корень шва.На фиг.1 и 2 изображены схемы формирования зон нагрева валиковыми швамиу на фиг.3 — - валиковый шов,поперечное сечение; на фиг.4 — поле распределения контурных .линий твердости.

: На плоский образец 1 путем воздействия источника локально-концей грированной энергии наплавляют .валик 2.Нагрев образца 1-производят перпендикулярно оплавляемой поверхности и при таких режимах, чтобы у иап« лавленного валика 2 корень 3 был плоским. Эти условия позволяют соз- дать равномерное распределение в плоскости образца различных струк1147540 турных зон в направлении ОУ в соответствии с определенным воздействием температурных полей.

Первоначальный нагрев образца осуществляют с целью имитации интервала различных температурных эон (аналогичных околошовной зоне при сварке) и соответственно режимов термообработки металла. Координаты расйределения максимальных температур. и динамику их изменения во времени 10 по соответствующим направлениям фиксируют термоэлектрическими преобразователями с использованием самопишущих приборов. После первоначального нагрева производят замер 15 (фиксацию) на плоскости образца

ХОУ механических и металлографичес1 ких характеристик, например: твердость, локальные. деформации между базовыми точками, балл зерна. 20

:По полученным данным обосновывают выводы о влиянии температурно-вре:менных полей (термообработки) на структурно-фазовые измененйя и механические свойства материала в состоянии поставки.

Затем осуществляют второй нагрев образца в направлении, перпендикулярном первоначальному нагреву.

Этот последующий нагрев обеспечивает значительный перепад максимальных температур в направлении

ОХ и наложение температурного поля на первичное распределение структур в околошовной зоне. После нагрева измеряются аналоговые характеристики 35 механических свойств материала в базовых точках.

ПЕрвоначальный нагрев можно рас- сматривать как имитацию влияния ,сварного шва на изменение структуры 40 .металла в околошовной зоне.

Последующий нагрев можно рассматривать как имитацию сварного шва с соответствующим влиянием температур его околошовной эоны на 45 предварительно термообработанный по широкому. спектру режимов материал, либо как имитацию термообработ. кн после сварки по широкому диапазону температурных режимов с целью оптимальных механических свойств структуры металла сварного шва и околошовной зоны.

На. основе полученных данных можно выбрать оптимальный режим термообработки материала перед сваркой, обеспечивающий получение требуемых сВоАсТВ после наложения сварного шва.

По .имеющейся информации можно также определить режим послесварочной бС термообработки, обеспечивающей требуемый комплекс механических свойств сварного соединения (снижение пиков . твердостй, устранение мягн кой прослойки, повышение пластич- 65 ности, обеспечение равнопрочности сварного соединения и т.п.).

Пример. На плоском образце размером 40хбх2 мм из стали

25Х1182B-ш в состоянии поставки выполнили валиковый шов на торце в продольном направлении. Длина образца выбиралась из условия обеспечения его закрепления в оправках при операциях нагрева. Формирование валика осуществляли электроннолучевой сваркой при ускоряющем напряжении

60 кВ, токе сварки 8 NA и высокой скорости сварки,.которая выбиралась с учетом исключения,автоподогрева. образца. Производили-измеренИе .твер» дости металла в базовых точках.

Затем осуществляли последующий нагрев в перпендикулярном направлении расплавлением поперечного торца образца электронным лучом. Температура нагрева фиксировалась четырьмя термопарами, закрепленными контактной сваркой на расстоянии от поперечного торца образца соответственно 2,6,10,14 мм.

Затем на твердомере ТПП-2 при нагрузке 10 кгс производился замер твердости по Виккерсу в направлении двух координат (OX,OÓ) с интервалом между узловыми точками 0,7 мм.После нанесения данных замера йа графйк методом пропорциональных отрезков строилось распределение контурных линий равной твердости (изосклер). .й

На фиг.4 по условиям обоих нагревов можно определить области, характеризующие весь интервал термического воздействия: от материала в состоянии поставки 4 до дважды кристаллизованного металла.5,зоны закалки от воздействия первого нагрева б и второго нагрева 7, а также ряд промежуточных зон. Точкй пере= сечения изосклер сечением через области 6-4 характеризует изменение твердости металла в состоянии поставки от воздействия первого нагрева, 7-4 от второго нагрева, Сечение 5-6 характеризует изменение твердости металла в термообработаином первым нагревом состоянии от воздействия второго нагрева, а 5-7 влияние температур закалки от воздействия второго нагрева на изменение твердости структур околошовяой зоны первого нагрева.

По характерным точкам перегиба соседних линий и их плотности можно судить о влиянии .температур закалки на твердость зоны перегре" ва структуры 8 и зоны полной и частичной перекристализации 9, опре» делить области мягкой прослойки и вторичного отпуска структур око1147540

N08. 8 Маля

og » 4 ÔÞ ЯР

ВНИИИИ Заказ 1459! 15 Тираж 1036 .: Подписное

° ЮюВЮ Юб4ВФВЩ (а В ЮМ В

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул.Проектная, 4 лошовной зоны 10 и наличие зон твердения и.охрупчивания 11.

По данным .анализа приведенного графика можно рекомендовать темпера- туру. отпуска структур околошовной зоны, обеснечивающую минимальную твердость или максимальную пластичность, в интервале 700-750 С.

Предложенный способ позволяет. уменьшить количество образцов для исследований, повысить экономичность, †снизи металлоемкость при выборе оптимальнык режимов,суарки

5 и термообработки, повысить качество сварных конструкций за счет сварки их на оптимальных режимах.