Способ отпуска сварных изделий

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111

1Ю 4 С 21 D 9/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3;, юнас/фур тс

5ВО - 650 С

0 1 2 Ю Ф 5 6 7 Ь 9 Ю П Ю l3 19 t,v ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3814008/22-02 (22) 21.11.84 (46) 23.04.86. Бюл. Р 15 (71) Проектно-конструкторское и технологическое бюро химического машиностроения (72) В.A. Ворошилов, Е.А. Подосенова,, Г.И. Тихонов, Г.М. Гликин и А.Л. Белинкий (53) 62).785.72 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 737482, кл. С 21 D 9/50, 1977.

Винокуров В.А. Отпуск сварных конструкций для снижения-напряже— . ний.-M. Машиностроение, 1973, с. 7, 31-33. (54)(57)СПОСОБ ОТПУСКА СВАРНЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий нагрев ниже Ас, выдержку и охлаждение, о т л и ч ашийся тем, что, с целью интенсификации процесса, выдержку проводят до достижения остаточными напряжениями величины 1,03-1,6 предела ползучести при температуре нагрева.

1225865

Изобретение относится к машиностроению, в частности к технологическим процессам отпуска сварных.изделий для снятия внутренних напряжений. 5

Цель изобретения — интенсификация процесса.

На чертеже показано совмещение диаграммы высокого отпуска (по известному) и кривых релаксации остаточных напряжений (по предлагаемому способу), где 1, 2, 3 — расчетные кривые релаксации; 4 — диаграмма высокого отпуска деталей (по известному); 5, 3, 4, 7 ч - время проведе- 15 ния всех стадий; ф „„ — остаточное мыс о напряжение ; Т вЂ” температура, С; ь время отпуска.

Изобретение осуществляется следующим образом. 20

При проведении термообработки сварных изделий, включающем нагрев до температуры ниже А, выдержку и

У охлаждение, выдержку проводят до момента снятия остаточных напряжений до величины 1,03-1,6 предела ползучести при температуре отпуска.

Снятие внутренних напряжений происходит за счет малых пластических деформаций в местах, где величина напряжений превьппает сопротивление материала пластическому сдвигу. В . обычных условиях, т.е. при комнатной температуре, сопротивление мате- риала пластической деформации опре- 35 деляется величиной предела текучестиб» „„„при этом внутренние напряжейия могут быть меньше или равны пределу текучести материала. При нагреве деталей, например, до 550-680 С 40 происходит релаксация внутренних напряжений, заключающаяся в том, что предел текучести при такой температуре нагрева Л „„значительно ниже, чем б „ „„, а это приводит к

45 тому, что создаются условия для появления малых пластических деформаций, за счет которых первоначальные напряжения релаксируют до величины б, „, . Однако конечные внутренние напряжения после отпуска часто бывают меньше 0, „ „ (что противоречит аксиоме о возможности деформации), следовательно фактическое сопротивление деформации в условиях релаксации напряжений надо ределя b величиной 6 оои т е пои . пределом ползучести, так как именно эта величина характеризует сопротивление малым пластическим деформациям под действием напряжений в течение длительного времени.

Для получения сравнительных данных проводят термическую обработку согласно известному и предлагаемому способам на сварных образцах из стали 20 размером 600х300х80, сваренных автоматической скваркой под флюсом. Перед началом отпуска и после его окончания на образцах проводят измерение остаточного продольного напряжения б„ в нескольких точках зоны термического влияния (3TB) сварного шва, .которое в данном случае совпадает с эквивалентным напряжением Q; =О„ .

Измерения проводят методом канавки. Кроме того, проводят эксперимент по определению предела ползучести стали 20 при температуре отпуска о

Т„ = 650 С за время, сопоставимое со времением отпуска, а именно за

10 ч при удлинении 0,1% (т.е. при малых пластических деформациях), что соответствует условиям релаксации остаточных напряжений. Установлено, что предел ползучести стали 20 при

Т = 650 С и деформациях 0,1% за

10 ч составляет в среднем ᄠ— 1,8 кг/мм .

Согласно известному способу сварной образец из стали 20 подвергают высокому отпуску, образец нагревают в течение 5 ч, затем проводят выравнивание температуры по,сечению в течение 3 ч и выдержку 4 ч. Таким образом, общее время выдержки образца при температуре отпуска составляет 7 ч. Затем образец охлаждают с печью до Т = 400 С и далее на воздухе.

Такие же образцы подвергают высокому отпуску по предлагаемому способу. Режимы отпуска определяют расчетным путем на основе сравнения времени, необходимого на нагрев и выравнивание температуры по сечению детали с временем релаксации остаточных напряжений до уровней 1,030„

1,4бп 1 1,66„; 2,06„

2,4Q„.

В табл . 1 приведены расчетные значения остаточных напряжений в конце релаксации в трех точках зоны термического влияния и их величина в долях предела ползучести стали 20

1225865 при температуре отпуска и деформации 0,17. за 10 ч, а также средние скорости релаксации на различных отрезках времени в 0,5 ч.

Из табл. 1 видно, .что при значениях напряжений, составляющих 2,4д„ которые достигаются через 3,5 1 после начала нагрева средняя скорость релаксации в точке 1 еще значительна, 11„ = 3 кг/мм .ч. При уровне

2 напряжений 1,6 б„ (через 4 ч.после начала отпуска) релаксация замедляется, ее скорость становится равной

1 кг/мм .ч, еще через полчаса наа пряжение достигает значения 1,3 G при этом скорость также равна г

1 кг/мм . ч.

Дальнейшее увеличение выдержки до 6 ч приводит к снижению напряжений до значения 1,03 G„ . Скорость релаксации при этом уменьшается до нуля.

Дальнейшее снижение напряжений до значений, практически не отличающихся от предела ползучести (1,02

6„, 1,01 бя ), не имеет смысла, так как для этого требуется большая выдержка. Закономерность снижения напряжений в точках 2 и 3 остается той же, но релаксация в них происходит быстрее за счет более низкого уровня начальных напряжений.

Таким образом, значительное замедление релаксации напряжений происходит при снижении остаточных напряжений до значений 1,3-1,6 6„ измеренного при температуре отпуска при деформациях и времени, соответствующих условиям релаксации.

При значениях напряжений 1,03—

1,6 0 средняя скорость релаксации близка к нулю, дальнейшее увеличение времени выдержки не приводит к снижению напряжений.

Расчетное время релаксации до указанных значений сравнивается с расчетным временем нагрева и выравнивания температуры по сечению детали толщиной 80 мм. Суммарное время нагрева и выравнивания такой детали оказывается меньше времени, необходимого для снижения остаточных напряжений до значений 1,03-1,6б„ поэтому время выдержки о 1ределяется следующим образом:

"еыд= рел, "к "вьр3

10 где ь еыл — время выдержки; р,л — время, необходимое для релаксации остаточных напряжений до уровня 1,0315 1,6 5„ — время нагрева детали в печи; еь, — время выравнивания температуры по сечению детали.

Параметры отпуска, определенные расчетным путем, приведены в табл.2.

По полученным расчетным данным в соответствии с табл. 2 проводят отпуск пяти образцов и измерение остаточных напряжений до и после отпуска. Обнаружено совпадение расчетных и экспериментальных данных — значений остаточного напряжения. Следовательно, назначение времени выдержки в соответствии с расчетными данными по предлагаемому способу оправдано.

В табл. 3 для сравнения приведены параметры отпуска по известному и по предлагаемому способам.

Таким образом, общее время от35 пуска сокращается по сравнению со временем, необходимым на отпуск при проведении известного способа, более чем в два раза.

Предлагаемый способ термической обработки сварных изделий имеет по сравнению с известным следующие преимущества: значительное сокращение времени, необходимого на отпуск; следовательно, увеличение

45 производительности оборудования более, чем в два раза, и значительное сокращение энергоемкости всего процесса. O . бф, 3 I

«\ о О

I I Ф

I I О

4 Ъ о ф»

I «

ev!. I a »

«) Ct

I м о

Ч) 1 Ю л

1 iЮ I ь л

<Ч Ф! 1

О

О ° ф»

I c4 л и

С

4Ч

«1 ь л

I I I

a л

° л

«i I I ч> л сЧ сб. О л

СЧ сО

«1 1

О

° ф

Ф л

СЧ а о

О a a

r» и е

О

) о "у

1ь

1225ф65

« о

1225865

Таблица 2

Образец

Максимальное

Конечный

Время выравнивания, мин

Время выдержки мин

Время нагрева время на релаксацию, ч уровень ост. (в долях от

2,0

4,0

1,6

4,0

4,0

1,4

1,3

4,5

2 ч 58 мин 39

1,03

6,0

2ч58мин 39

Таблица3

Конечный

Способ

Общее время отпуска до охлаждения, ч

Известный

1,03

Предлагаемый 1,6

4,5

1,03

6,0

Составитель И. Липгарт

Техред В.Кадар

Корректор А.Тяско

Редактор Н. Гунько

Тираж 552

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Заказ 2103/19 е

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 уровень остаточного напряжения в доле к ï

2ч58мин 39

2ч58 мин 39

2ч58мин 39

23 мин

23 мин

23 мин

53 мин

2ч 23мин