Способ дуговой сварки электрозаклепками

 

СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ ЭЛЕКТРОЗАКЛБПКАМИ , при котором между неподвижно установленньзм электродом и изделием,возбуждают дугу иведут процесс сварки до естественного обрьша дуги,, а перед возбуждением дуги и в процессе сварки сжимают свариваемые детали за пределами формируемой электрозаклепки с помощью двух кольцевых закреплякядих втулок, концентричных оси электрода, отличающийся тем, что, с целью повышения усталостной прочности . путем уменьшения сварочных напряжений , в процессе сварки производя деформирование свариваемых деталей с одной стороны в направлении оси электрода по кольцевой поверхности, расположенной между электродом и кольцевой закрепляющей втулкой, при этом внутренний диаметр кольцевой поверхности, по которой производят одностороннее деформирование деталей , выбирают равным 60-80% внутреннего диаметра кольцевой закрепляющей втулки.

союз сонктсних социллистичксних

РеспуБлин

4(5r} В 23 К 9/16 госуда ственный комитент ссср по делаем изовретений и отн(цтий (21) 3669770/25-27 (22) 08 ° 12.83 (46) 07.04.85. Бюл. Р 13 (72) В.П.Березиенко, В.А.Попковский, Ю.A.Цумарев, О.В.Иванина и В.В.Десятник (71) Могилевский машиностроительный институт (53) 621.791.75(088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 662294, кл. В 23 К 9/20,1976.

2.Сварка в машиностроении. Справочник. Под.ред. Н.A.Ольшанского.

N.,изд-во Машиностроение,1978, т I с 225-227.

З.Авторское свидетельство СССР

Р 904936, кл. В 23 К 9/16,1977 (прототип) . (54)(57) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ ЭЛЕК—

ТРОЗАКЛЕПКАМИ, при котором между неподвижно установленным электродом и изделием возбуждают дугу и ведут про. цесс сварки до естественного обрыва дуг, а перед возбуждением дуги и в процессе сварки сжимают свариваемые детали за пределами формируемой электрозаклепки с помощью двух кольцевых закрепляющих втулок, концентричных оси электрода, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения усталостной прочности путем уменьшения сварочных напряжений, в процессе сварки нро деФормирование свариваемых деталей с одной стороны в направлении оси электрода по кольцевой поверхности, расположенной между электродом и кольцевой закрепляющей втулкой, при этом внутренний диаметр кольцевой поверхности, по которой производят одностороннее деформирование деталей, выбирают равным 60-80% внутреннего диаметра кольцевой закрепляющей втулки.

1148743

Изобретение относится к сварке и может найти широкое применение при изготовлении металлоконструкций дуговой электросваркой или взамен заклепочных соединений.

Известен способ сварки электрозак" 5 лепками, при котором в процессе сварки производят вращение деталей вокруг оси сварного соединения Я, Однако этот способ не обеспечивает достаточно высокой усталостной 10 прочности сварных конструкций.

Известен способ сварки, при котором с целью снижения сварочных напряжений свариваемые детали предварительно,деформируют и после снятия,цеформирующего усилия производят сварку соединения P) .

Этот способ не позволяет перераспределить остаточные напряжения и повысить усталостную прочность сварных соединений.

Наиболее .близким по технической сущности и достигаемым результатам"

К предлагаемому является способ дуговой сварки электрозаклепками, при котором электрод неподвижно устанавливается в месте выполнения электрозаклепки, а перед возбуждением дуги и в процессе сварки сжимают свариваемые детали за пределами формируемой электрозаклелки с помощью двух закрепляющих втулок, концентричных оси электрода (3) .

Сварные соединения, выполненные известным способом, не обладают высоким уровнем усталостной прочности. 35

Это связано с тем, что в околоточечной зоне сварного соединения действуют растягивающие остаточные напряжения, снижающие прочностные характеристики изделия. 40

Цель и з обре те ни я — повыше ние усталостной прочности сварных соединений путем уменьшения сварочных напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу дуговой сварки электрозаклепками, при котором между неподвижно установленным электродом и изделием возбуждают дугу и ведут процесс сваРки до естественного обрыва дуги, а перед возбуждением дуги и в процессе сварки сжимают свариваемые детали за пределами формируемой электрозаклепки с помощью двух кольцевых закрепляющих втулок, концентричных оси электрода, в процессе сварки производят деформирование свариваемых деталей с одной стороны в направлении оси электрода по кольцевой поверхности, расположенной между электродом и 60 кольцевой закрепляющей втулкой, при этом внутренний диаметр кольцевой иоверхности, по которой производят одностороннее деформирование деталей, выбирают равным 60-80Ъ внутрен- 5 него диаметра кольцевой закрепляющей втулки.

Способ основан на дополнительной операции, заключающейся в деформировании свариваемых деталей с одной стороны в направлении, перпендикулярном поверхностям соединяемых деталей по кольцевой поверхности, размещенной между электродом и обжимающей втулкой. Выполнение этой операции после сжатия соединяемых деталей между силовыми пуансонами обеспечивает растяжение области, прилежащей к сварочной точке, в радиальном по отношению к точке направлении. Таким образом, это обеспечивает выполнение сварной точки при растяжении соециняемых деталей в радиальном направлении и приводит к тому, что после снятия деформирующего усилия и осво-. бождения свариваемых деталей от закрепления в кольцевых закрепляющих втулках снимаются и наведенные деформирующим усилием растягивающие радиальные напряжения, при этом . происходит процесс перераспределения остаточных напряжений, обусловленных воздействием термического цикла свар. ки, и в околоточечной зоне снижается уровень растягивающих остаточных напряжений, в результате чего повышается усталостная прочность сварного соединения

Данное условие обеспечивается лишь при соблюдении соотношения

d,= 60-80Ъй,где и — внутренний диаметр кольцевой поверхности, по которой осуществляется одностороннее деформирование, внутренний диаметр кольцевых закрепляющих втулок.

Если внутренний диаметр кольцевой поверхности выбрать меньше, чем 60% внутреннего диаметра кольцевых закрепляющих втулок, то в свариваемых деталях возникают значительные напряжения изгиба, которые снижают эффективность процесса перераспределения остаточных термических напряжений, что приводит к ухудшению качества сварного соединения из-за остаточного искривления поверхностей свариваемых деталей.

Если внутренний диаметр кольцевой поверхности, по которой производят односторонее деформирование, выбрать больше 80% внутреннего диаметра обжимающих втулок, то возникает воэможность разрушения свариваемых деталей в связи с увеличением величины усилия деформирования.

На чертеже дана схема осуществления предлагаемого способа.

Способ дуговой сварки электрозаклепками содержит следующую последовательность операций.

Свариваемые детали 1 и 2 собираются и сжимаются между кольцевыми зак1148743

Предел выносливости при сим- метричном цикле погружения,кг/мм

Толщина свариваемых деталей, мм

Усилие, односторонне го деформи рования, Р, кг

Внутренний диаметр обжимающей втулки, Д рмм

Опыт

0,5+ 0,5

0,5 + 1

1 + 1

171

9,25

8,75

12 05

11 5

11,35

171

260

4 0,5 + 0,5

5 0,5 + 1

6 1 + 1

256

342

14,15

14 1

13,9

520

171

0,5 + 0,5

256

1170

0,5 + 1

342

2080

ВНииПИ Заказ 1793/9 Тираж 1086 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4 репляющими втулками 3 и 4 усилием

Pi. При этом точки, находящиеся за пределами кольцевых закрепляющих втулок, теряют возможност перемещения в радиальном по отношению к свариваемой точке направлении. Затем осуществляют деформирование деталей с одной стороны усилием P>, которое создается пуансоном 5. Внутренний диаметр кольцевой поверхности, по которой осуществляют одностороннее 19 деформирование, выбирают из соотношения d<= 60-80% ci, где d — внут.ренний диаметр кольцевой закрепляющей втулки ° При этом в свариваемых деталях возникают равномерно распределенные по толщине радиальные растягивающие (мембранные) напряжения.

В случае выполнения заданного соотношения в окологочечной зоне преобладают мембранные напряжения при незначительных направлениях изгиба.

После окончания процесса одностороннего деформирования между иэделием и электродом 6 возбуждают . дугу и ведут процесс сварки до - 25 естественного обрыва дуги. П роцесс сварки ведут без снятия закрепляющего и деформирующего усилий. Снятие усилий Р и Р производят в любой последовательности после кристал. лиэации металла шва.

Операция снятия растягивающих напряжений, обусловленных воздействием деформирующего усилия Р выполненная после образования сварной точки, приводит к перераспределению остаточных термических напряжений, в результате чего существенно снижается уровень растягивающих термических напряжений ° Таким образом, способ позволяет получить сварные соединения с более благоприятным распределением остаточных термических напряжений и, следова тельно, повысить их усталостную прочность.

Величина усилия одностороннего деформирования Р и внутренний диаметр кольцевых закрепляющих втулок и определяются экспериментально и увеличиваются с ростом толщины соединяемых деталей и модуля упругости свариваемого материала.

Способ осуществляется следующим образом.

Дуговая сварка проводится электрозаклепками деталей, изготовленных иэ малоуглеродистой стали. Сварку изделий выполняют предложенным способом, предусматривающим одностороннее деформирование деталей после сжатия их кольцевыми закрепляющими втулками, а с целью получения сравнительных данных известным способом (Р =О) °

Результаты эксперимента приведены в таблице.

Использование изобретения поз-. волит повысить усталостную прочность на 60-80Ъ.