Способ дуговой сварки

 

Изобретение относится к,области сварки, в частности к способам дуговой сварки, и может найти применение в различных отраслях машиностроения. Целью изобретения является повьшение работоспособности сварного соединения , для чего сварку выполняют в условиях предварительно-напряженного сварного соединения. В процессе создания предварительного напряжения (ПН) сварные швы выполняют электродами , обеспечивающими повышение предела текучести (ПТ) наплавленного металла , формируют сварные швы слоями малого сечения и с перерывами горения дуги, что дополнительно повышает ПТ за счет увеличения скорости остывания наплавленного металла. Кроме того , операцию сжатия свариваемых элементов начинают с момента охлаждения наплавленного металла ниже температуры его рекристаллизации, причем величину начального сжимающего усилия определяют по величине ПТ при температуре рекристаллизации, а затем сжимающее усилие увеличивают по мере понижения температуры наплавленного металла и повьшзения ПТ, таким образом, чтобы величина создаваемого ПН в сварном соединении достигала ПТ стали при каждой заданной температуре. Способ позволяет на 20- 25% повысить уровень ПН (до 400- 500 МПа) и одновременно повысить ПТ на 16-20%, благодаря тому, что сжатие свариваемых элементов производится при температурах ниже температуры рекристаллизации, поскольку существенно снижается величина пластических деформаций в процессе создания ПН. Все это повьш ает работоспособность сварного соединения. 2 з.п. ф-лы, 1 табл. S СО 05

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5D 4 В 23 К 28/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

f3, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3995960/31-27 (22) 19. 11. 85 (46) 15.06.87. Бюл. № 22 (7 1) Новосибирский инженерно-строительный институт им. В.В,Куйбышева (72) Е.И.Егоров (53) 621.791.75 (088.8) (56) Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением, Под ред, Б.Е.Патона. M.: Машиностроение, 1974, с. 160-163.

Патент США ¹ 4202484, кл. В 23 К 31/02, 1980.

Авторское свидетельство СССР

¹ 380671, кл. В 23 К 28/00, 1979. (54) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ (57) Изобретение относится к. области сварки, в частности к способам дуговой сварки, и может найти применение в различных отраслях машиностроения.

Целью изобретения является повышение работоспособности сварного соединения, для чего сварку выполняют в условиях предварительно-напряженного сварного соединения. В процессе создания предварительного напряжения (ПН) сварные швы выполняют электродами, обеспечивающими повышение предела текучести (ПТ) наплавленного металла, формируют сварные швы слоями малого сечения и с перерывами горения дуги, что дополнительно повышает fIT за счет увеличения скорости остывания наплавленного металла. Кроме того, операцию сжатия свариваемых элементов начинают с момента охлаждения наплавленного металла ниже температуры его рекристаллизации, причем величину начального сжимающего усилия определяют по величине ПТ при температуре рекристаллизации, а затем сжимающее усилие увеличивают по мере понижения температуры наплавленного металла и повышения ПТ, таким образом, чтобы величина создаваемого ПН в сварном соединении достигала ПТ стали при каждой заданной температуре. Способ позволяет на 2025% повысить уровень ПН (до 400500 МПа) и одновременно повысить ПТ на 16-20% благодаря тому, что сжатие свариваемых элементов производится при температурах ниже температуры рекристаллизации, поскольку существенно снижается величина пластических деформаций в процессе создания

ПН, Все это повышает работоспособность сварного соединения. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1316771

Изобретение относится к сварке, в частности к способам дуговой свар- ки, и может быть использовано при сварке стыковых соединений элементов стальных конструкций, эксплуатируемых в условия низких температур, резкой концентрации напряжений и т.д, Цель изобретения — повьш ение работоспособности сварного соединения путем увеличения степени предварительного напряжения сварного соединения, и снижение остаточных сварочных деформаций.

Осуществляют дуговую сварку стыконого шва конструкции при >том созд,-: ют предВарительно напряженное состо-. яние в конструкции, для чего элементы стыкуют, сжимают по сечению стыка, сваривают и освобождают после сварки., Сварные швы выполняют электродами, обеспечивающими легирование, упрочнение и повышение предела текучести наплавленного металла при высокой скорости остывания сварных UIHQH которые выполняют слоями малого сечения и с перерывами горения цуги, Операцию сжатия элементов начинают не сразу с начала. сварки, а только после охлаж1 дения наплавленного и".òàëëà ниже "-емнературы его рекристаллизации. При этом начальное сжимающее усилие определяют по величине предела текучести при температуре рекристаллизации, затем по мере понижения температуры и повышения предела текучести наплавленного металла сжимающее уси-лие соответственно увеличивают, таким образом, чтобы создаваемые в сварном соединении напряжения все время находились на уровне предела текучести наплавленного металла

Пример. Предварительно-напряженные сварные соединения выполнялись предлагаемым способом из листовых полос (толщина 10 мм и ширина

200 мм) малоуглеродистой стали ВСт

Зсп с соцержанием, Е: С 0,18; Мп

О 57; Si О 22; Р O 04", S 0 06; Cr,, Ni,Cu не более 0,3 As 0,08.

Сварка (соединение встык двухсторонним швом co cKocoM двух кромок типа С18) производилась электродами типа 350 с покрытием типа Б марки

УОНИ 13/55 по ГОСТУ 9467. При этом состав наплавленного металла отличался от состава основного металла более высоким содержанием марганца и кремния.

Сварные швы выполнялись электродами с диаметром 3-4 мм при силе тока

I l20-15О А слоями небольшого сечения с перерывами горения дуги, т.е. при достаточно большой скорости остывания направленного металла. Все это обеспечивало повышение предела текучести наплавленного металла до 4044 кгс/мм (390-430 МПа).

Согласно технологии предлагаемого способа после стыковки соединяемых листов они сваривались в свободном состоянии без сжатия.

После завершения формирования сварного шва и охлаждения металла ниже температуры рекристаллизации о (примерно 600-650 С) сваренные листы сжимались вначале с усилием Р, 20000 кг, при котором возникающие в металле шва напряжения б = 10 кгс/мм не превосходят предела текучести мео талла при 600 С (б„= 15 кгс/мм ) .

1 затем, по мере роста предела текучести металла в процессе его охлаждения сжимающее усилие P непрерывно повышалось по линейной временной зависимости таким образом, чтобы к моменту полного охлаждения сварного шва î;-Iо "цостигало конечной величины

60000 кг, при которой возникающие в металле шва напряжения (без учета термических напряжений и происходящего В металле наклепа) возрастают по крайней иере в 3 раза (C>, = 30 кгс/мм ), но остаются ниже предела текучести наплавленного металла при KoMHатной температуре (G, = 40 кгс/мм ) .

Б этом случае при температуре ниже порога рекрисгаллизации в направленном металле протекают структурные. изменения, связанные с наклепом, в результате чего прочностные свойства металла возрастают, в т.ч. предел текучести, до значений, которые значительно выше тех, что достигаются по известной техноло ии. Это обеспечивает возможность создания в сварном соединении более высоких предварительных напряжений до 450-500 МПа без появления значительных пластических деформаций и изменения геометрических размеров и формы элементов сварного соединения.

Для получения сравнительных результатов предварительно-напряженные

1316771 сварные соединения из той же стали

ВСт3 с теми же размерами выполнялись известным способом.

Сварка в этом случае производилась электродами марки УОНИ-13/45 ти- 5 па 342А па ГОСТУ 9467, обычно применяемыми для сварки этой стали в производстве стальных конструкций. Поскольку наложение сварных швов производилась непрерывно электродами диаметром 5-6 мм и при силе тока

250-300 А, т.е. слоями большого сечения, та скорость остывания сварных швов оказывалась невелика.

При этом химсостав и структура на- 15 плавленного металла незначительно атличалась от химсостава и структуры основного металла, а его механические свойства соответствовали известным требованиям существующих норм и стан-20 дартов а йолучении сварных соединений равнопрачных основному металлу. Так, например, величина предела текучести наплавленнаго металла составляла примерно 34-38 кгс/мм, что не позволя25 ло создать в сварных соединениях предварительно-напряженное состояние на уровне выше 370 МПа.

В известном способе предваритель— ные напряжения в наплавленном металле создаются в основном в начальный период — период сварки, при температурах близких к температуре солидуса и значительно выше температуры рекристаллизации, когда предел теку- 35 чести металла очень низок. Поэтому величина сжимающего усилия P приниЦ малась не более 5000 кг.

В результате усадки сварных швов и значительных пластических деформаций металла и соответствующего уменьшения линейных размеров свариваемых деталей сжимающее их усилие в конце сварочного цикла и создаваемые в направленном металле предварительные напряжения оказывались незначительными.

Микроисследавания -сварных соединений показали, что основной металл имеет мелкозернистую ферритоперлитную50 структуру (балл 8 по ГОСТУ 5639-65), в зоне термического влияния наблю дается постепенный рост зерна в особенности на участке перегрева, наплавленный металл имеет более грубую, 55 чем основной металл, литую феррито-. перлитную структуру, причем размеры зерен-дендритав в образцах, полученных по данному способу. значительно меньше, чем в образцах, полученных па известному способу.

Из предварительно-напряженных сварных соединений, выполненных по тай и другой технологии, были изготовлены стандартные образцы по ГОСТУ

6996-66 для испытаний на статический изгиб и статическое растяжение. Данные испытаний сведены в таблицу.

Таким образом, использование спо саба выполнения предварительно-напряженного сварного соединения, получаемого ручной электродуговой сваркой при изготовлении элементов листовых конструкпий, позволяет повысить по сравнению с известным способом величину предварительнога напряжения сварного саепинения на 16,6Е и собтветственна повысить рабатоспособность сварных соединений.

Фаpмулаиз обретения

1. Способ дуговой сварки, при котором в процессе охлаждения на сварной шав воздействуют внешними усилиями, а т л и ч а ю шийся тем, чта, с пелью повышения работаспас.обности сварного соединения путем увеличения степени прецварительнага напгяжения сварного соединения, и снижения остаточных сварочных деформаций, на сварной шав воздействуют сжимающими усилиями, причем начинают сжатие при достижении металлом сварного шва температуры рекристаллизации, начальную величину сжимающих усилий опрецеляют по величине предела текучести металла при температуре рекристаллизации. а затем па мере понижения температуры сварного шва ат температуры рекристаллизации до комнатной температуры сжимающие усилия увеличивают пропорционально повышению предела текучести наплавленного металла, вызванному снижением ега температуры.

2. Способ па п,1, о т л и ч а ю— шийся тем, что сварку выполняют электродами, увеличивающими предел текучести металла шва, 3. Способ па пп.1 и 2, о т л и— ч а ю шийся тем, что сварку ведут слоями малого сечения с перерывами горения дуги.

1316771

Характеристика

Известный Предлагаемый

Режим предварительного напряжения .

Сжимающее усилие перед сваркой, кг

5000

Сжимающее усилие при температуре рекристаллизации, кг 3000-4000

12000

Конечное сжимающее усилие, кг

2000-4000

60000

Структура наплавленного металла

Предел прочности, МПа

460

520

Предел текучести, МПа

360

420

Относительное удлинение, X

24 Относительное сужение., Е

62

Ударная вязкость, Дж/см

200

220

420

360

Составитель З.Хаустова

Техред Л.Олийнык

Редактор M.ÒîBòèí

Корректор А.Ильин

Заказ 2383/10 Тираж 975

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Механические свойства наплавленного металла:

Уровень получаемых предварительнах напряжений, MIIa

Ферритопер- Ферритоперлитная круп- литная мелнозернистая козернистая