Способ дуговой однопроходной сварки стыковых тонколистовых соединений

 

1. СПОСОБ ДУГОВОЙ ОДНОПРОХОДНОЙ СВАРКИ СТЫКОВЫХ ТОНКОЛИСТОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ преимущественно из алюминиевых сплавов неплавящимся электродом без подачи присадочного материала с фиксацией свариваемых кромок, отличающийся тем, что, с целью повьшеНИН качества соединений путем обеспечения равнопрочности металла шва, фиксацию кромок осуществляют по всей длине на участке шириной, не менее семикратной ширины шва, а кромки, противоположные свариваемым, фиксируют на начальном участке шва длиной, не менее длины сварочной ванны, 2. Способ по п.1, отличающий с я тем, что при ширине шва больше 2,5 свариваемьрс толщин осуществляют дополнительный подогрев зоны термических деформаций источником нагрева, который перемещают ел параллельно со сварочным источником.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) у В 23 К 9/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3749467/25-27 (22) 05 ° 06.84 (46) 30. 12. 85. Бюл. В 48 (72) И.М.Жданов, Б.В.Медко, В.В.Лысак, В.В.Конончук, В.Н.Нифантов, С.Л.Дыхно, P.Â.Ìåëüíèêoâ, В.А.Бойченко, Э.Д.Шабас и Е.А.Астахов (53) 621.791 ° 75 (088.8) (56) Шоршоров М. Х., Назаров Г. В.

Сварка титана и его сплавов. Машгиз, 1959, с. 136. (54) (57) 1. СНОСОВ ДУГОВОЙ ОДНОПРОХОДНОЙ СВАРКИ CTbIKOBblX ТОНКОЛИСТОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ преимущественно из алюминиевых сплавов неплавящимся электродом беэ подачи присадочного материала с фиксацией свариваемых кромок, отличающийся тем, что, с целью повышения качества соединений путем обеспечения равнопрочности металла шва, фиксацию кромок осуществляют по всей длине на участке шириной, не менее семикратной ширины шва, а кромки, противоположные свариваемым, фиксируют на начальном участке шва длиной, не менее длины сварочной ванны, 2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что при ширине шва больше 2,5 свариваемых толщин осуществляют дополнительный подогрев эоны термических деформаций источником нагрева, который перемещают параллельно со сварочным источником.

1 12

Изобретение относится к сварке и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства при сварке стыковых соединений в среде защитных газов беэ присадочного металла изделий преимущественно из алюминиевых сплавов.

Цель изобретения — повышение качества сварных соединений путем обеспечения равнопрочности металла шва.

На фиг.1 показана схема реализи" ции предлагаемого способа; на фиг.2 схема постановки фиксаторов.

Свариваемые элементы 1 (фиг.1) собирают встык и прижимают их к опорной подкладке 2 с канавкой 3 с помощью двух фиксаторов 4; выполненных в виде сплошного бруса и имеющих длину, равную длине шва. Ширина фиксаторов определяется шириной

b эоны термической деформации. Фикса-. торы располагают друг от друга на расстоянии, равном ширине сварного шва.

При сварке панелей на начальном участке из-за малой жесткости свариваемых листов возможно перемещение листов в их плоскости от оси сварного шва, что препятствует получению качественного сварного соединения. Поэтому на начальном участке сварного шва необходимо инициировать перемещение разогретого металла к оси шва, исключив перемещение листов в их плоскости. Это достигается постановкой свариваемых элементов 1 на фиксаторах 5 (фиг.2), располагаемых у торцов кромок, противоположных свариваемым, на начальном участке, длина которого определяется временем термической стабилизации температурного поля и не менее длины сварочной ванны.

01083

S

35 незначительно и составляет около

0,01 мм для тонколистового металла

40 и в связи с этим не рассматривается.

Получение сварного шва с усилением можно проследить по схеме, представленной на фиг.1, для упрощения не учитывающей первоначально прило45 женных, а также возникающих в процессе сварки усадочных усилий.

-55

Надежная двухсторонняя фиксация поверхностей свариваемых элементов .исключает воэможность перемещения и Деформации металла эоны термических деформаций по толщине на участках фиксации. Поэтому стремлени = металла к термическому расширению на этапе нагрева приводит к направленному перемещению металла эоны термических деформаций к оси шва (фиг. 1), а следовательно, к объемной термопластичес кой деформации металла на участке а находящемся в разогретом до высоких температур состоянии с низкими механическими свойствами и поэтому являющимся более "податливым" деформации, чем металл зоны L и холодный металл периферийных участков сварного соединения ° Стрелками на фиг. 1 показано направление перемещения металла при осуществлении термопластической деформации.

Термическую деформацию в продольном направлении — направлении сварки — можно исключить из рассмотрения, так как в этом направлении термическое расширение на участках впереди сварочной дуги компенсируется термическим сжатием уже закристаллизовавшегося металла шва.

Реализация термического расширения металла зоны термических деформаций в поперечном сечении сварного соединения возможна лишь в направлении его толщины в зоне, свободной от поверхностной фиксации, что приводит к направленной термопластической деформации в зоне шва, показанной на фиг. 1 двойной штриховкой.

Следствием направленного термического перемещения металла зоны термических деформаций (зона на фиг.1) к оси шва является направленная объемная термопластическая деформация в зоне а и "выдавливание" расплавленного металла в направлении, перпендикулярном плоскости свариваемых элементов. Это дает возможность получить сварной шов с усилением.

Термическое расширение на участках а также .утопление элементов на

1 этих участках в процессе охлаждения

Металл зоны термических деформаций Ь (фиг. 1), нагреваемых от начальной температуры Тд до температуры плавления T„„ стремится к термическому расширению и, будучи свободным от связей, увеличил бы размер b на величину е дВ - «j Т В, (1) о где Ж вЂ” коэффициент линейного теплового расширения металла. з 1201

Так как металл зоны шва, находящийся в разогретом до высоких температур состоянии, обладает более низкими механическими свойствами и более податлив деформации, чем холодный металл (незаштрихованная зона на фиг.1), не испытывающий нагрева в процессе сварки, то реализация термического расширения в поперечном сечении может произойти лишь 10 на участке q зоны шва (фиг.1), т.е.

6d 0r TdB

Е = (2) а а

Используя получим в 1 тав ,я а

rr

«3 Tdb а

25 (4) (5) 30

Ъ (min) = 7. а

Считая относительную термическую деформацию 6„ в направлении сварки равную 0 и имея в виду соотношение

E „ + f> + Е = О, известное в теории пластичности, получим для участка соотношения (2) и (3), где 8 — толщина свариваемых элементов;

6 — увеличение толщины металла на участке а

Формулу (5) приближенно можно представить в виде с(ТZ — Т)bR () а где Тс — средняя температура нагреСр . ва зоны термических. деформаций 1r (фиг.1).

Прннимая Т et = 300 С (Ння аниминиео вых сплавов и учитывая, что для получения равнопрочного сварного соединения величина усиления для алюминиевых сплавов должна составлять 10Х от толщины свариваемого металла, на основании (6) определим минимальное отношение ширины зоны фиксации к ширине шва

Следовательно, ширина зоны фиксации должна не менее, чем в 7 раз превосходить ширину шва. При получении

083 4 швов большой ширины Размер становится весьма значительным, и поэтому для облегчения процесса термопластической деформации необходим дополнительный подогрев периферийных участков эопы термических деформаций. Причем в каждый момент времени источник дополнительного нагрева должен находиться в одной плоскости, перпендикулярной оси шва, вместе с источником сварочного нагрева.

Для облегчения направленного перемещения металла зоны термических деформаций к оси шва поверхностные фиксаторы 4 выполняют из материала с низким коэффициентом трения. Например, для алюминиевых сплавов используют керамические фиксаторы.

Пример использования способа.

Сваривали листы из сплава АИг-6 толщиной 2 и 3 мм на автомате неплавящимся электродом в среде органа (сварочный ток 135 и 170 А, скорость сварки 17,2 м/ч).

В ходе сварки, механических испытаний и осмотра микрошлифов сварных швов получены следующие результаты.

В случаях, когда отношение шири" ны зоны фиксации к ширине сварного шва менее 7, сварные швы имели либо ослабление, либо Heзйачительное усилие.

При отношении ширины зоны фиксации к ширине сварного шва больше 7, сварные швы имели усиление не менее

0,1 толщины свариваемого металла, Визуальным осмотром сварных швов и установлено, что они имеют постоянные размеры и форму поперечного сечения по длине шва.

Разрушение образцов при механических испытаниях происходило вне шва и околошовной зоны для случаев, когда ширина зоны фиксации в процессе сварки имела укаэанную выше величину. В противном случае разрушение образцов происходило в зоне сварного шва.

При изучении макрошлифтов сварных окисных включений и пор в рабочем сечении сварного шва не обнаружено.

Использование изобретения позволяет получить качественные сварные соединения с усилением шва, упростить процесс сварки путем исключения подачи присадочной проволоки.

1201083

Составитель А.Пастухов

Редактор М.Петрова Техред А.Бабинец Корректор Г.Решетник

Заказ 7903/12 Тираж 1085 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 ° Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.ÓàrîÐîä, ул.Проектная, 4