Способ определения деформаций сварных конструкций

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5g 4 В 23 К 28/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4054647/31-27 (22) 10.04.86 (46) 30.08.87. Бюл.У 32 (71) Завод-втуз при Московском автомобильном заводе им.И.А.Лихачева (72) А.И.Акулов, В.Ф.Савельев, В.М.Сагалевич, Ю.В.Субботин, В.А.Гаврилин и В.И.Гаврюсев (53) 621.791.75.011 (088.8) (56) Сагалевич В.М. Методы устранения сварочных деформаций и напряжений. M.: Машиностроение, 1974, с.222-238 °

Коцюбинский О.Ю. Стабилизация размеров чугунных отливок. N.: Машиностроение, 1974. с.143-160, 285-292.

Авторское свидетельство СССР

9 883366113399, кл. С 21 D 1/30, 1979.

„„SU„„1333512 А 1 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ

СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ (57) Изобретение относится к сварке, в частности к способам определения деформаций сварных конструкций, и может найти применение при изготовлении сварных конструкций в различных отраслях машиностроения. Целью изобретения является повышение точности и достоверности определения деформаций. Величину деформации определяют в любой наперед заданный момент времен, т.е. осуществляют прогнозирование. По начальному участ ку кривой деформирования возможно . контролировать стабильность технологического процесса изготовления. Деформации определяют путем измерения геометрических параметров непрерывным их регистрированием с момента окончания сварки или после сварочной операции при постоянных имитирующих эксплуатационные внешних факторах в течение 1 — 6 сут. с последующей . аппроксимацией. 1 з-п. ф-лы. 3 ил.

1333512

40

50

Изобретение относится к сварке, в частности к способам, применяемым для прогнозирования величины послесварочных деформаций сварных конструкций, накопленных вследствие разовых, структурных и релаксационных процессов, и может быть применено при;разработке. и производстве высокоточных конструкций в различных отраслях машиностроения.

Целью изобретения является повышение точности и достоверности испытаний.

На. фиг.1 показана дифференциальная схема непрерывной регистрации изменения контролируемого образца; на фиг.2 — кривая деформирования образца из стали 08Х18Н10Т„ прошедшего аргонодуговую обработку; на фиг.З схема прогнозирования деформаций и оперативной оценки стабильности технологического процесса.

Способ осуществляют следующим образом.

В специальную установку помещают исследуемый образец 1, оплавленный по кромке автоматической сваркой„ и компенсационный образец 2, оплавленный и прошедший до использования при измерениях стабилизирующую обработку, Установка содержит электронную измерительную систему 3 с индуктивными преобразователями 4 и 5, самописец

6, мини ЭВИ 7 и аналого-цифровой преобразователь 8. Получают кривую деформации образца с начальным участком 9 и участком 10, на котором аппроксимирующая аналитическая зависимость однозначна. .Для определния деформаций сварных конструкций, накопленных вследствие процессов изменения фазового, структурного и напряженно-деформированного состояний, производят непрерывную регистрацию изменений д геометрических параметров с момента окончания процесса сварки или послесварочной обработки, строго фиксируя начало регистрации. Установив аналитическую зависимость, аппроксимирующую полученную экспериментальную кривую, методом экстраполяции осуществляют прогнозирование, т.е. определение величины накопленных деформаций за любой наперед заданный период времени. На фиг.З представлены полученные кривые, где ;i,) (4„) — нижнее и верхнее допустимые значения контролируемого параметра; д, — начальное значение контролируемого параметра; — время окончания процесса, принятое за нуль; t„ — время начала участка с однозначнои аппроксимацией аналитической зависимостью; время конца непрерывной регистрации; t„ — момент времени, в котором определяется накопленная деформация, значение параметра в момент времени t ; d (4) — поле допуска контролируемого параметра; 11 и 12 — верхняя и нижняя допустимые кривые деформирования.

Проведение регистрации при постоянных имитирующих эксплуатационные них факторах повышает точность и достоверность определения, так как действуют реальные физические процессы.

Продолжительность непрерывной регистрации зависит от природы процессов, определяющих деформирование, которые определяются материалом, его состоянием, термодеформационным циклом сварки и характером внешних воздействий после окончания процесса. По данным известных работ в области послесварочного деформирования, а также работ по изучению процессов, аналогичных происходящим в сварном соединении, продолжительность регистрации составляет 1 — 6 сут. Проверку точности и достоверности можно осуществить, проведя полномасштабные наблюдения.

Пример. Проводили определение деформаций сварных соединений из различных конструкционных материалов: сталь 08кп, 10, 20, Ст. 3, 35, 35Л, ОНХ18Н10Т ВТ1-О на образцах толщиной

2 мм,длиной 150 мм и шириной 25 мм и более. Образцы оплавляли по кромке автоматической аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом на режиме

=60А; U„ =108," v,„ =12 м/ч для сталей и I,„ --45A; U>= 10В; v, =-18м/ч для титана, приспособление медное водоохлаждаемое. По окончании сварки образец помещали в измерительное приспособление и производили непрерывную регистрацию изменения величины прогиба образца. На фиг.2 представлена в полулогарифмических координатах кривая изменения прогиба образца, полученная с помощью измерительной системы 3 в течение 6 сут. На графике видно, что участок 20-144 ч прямолинейный. Это свидетельствует о том, 1333512 что деформирование описывается однозначно экспоненциальной зависимостью.

Определив коэффициенты функции, можно найти ее значение при любом значении аргумента. Возможно также осуществить и графическую экстраполяцию, продолжив прямую до момента времени прогнозирования. По полученной аппроксимирующей аналитической зависимости определяли значение контролируемого параметра (перемещение конца образца) в любой наперед заданный момент времени. Через 1000 ч изменение составляло 10 мкм через 10000 ч—

12,75 мкм.

На образцах из Ст.3 проводили определение изменений деформаций по известному способу (прототипу) и по предлагаемому. Для определения ошибки по известному и предлагаемому способам осуществляли измерение контролируемого параметра в течение

3000 ч на образцах — свидетелях.

Исходный уровень остаточных напряжений взят средним для всего сечения образца и равен 0,2 6, (по экспериментальным данным, полученным при

I изменении остаточных напряжений в образце толщиной 2 мм, шириной 25 мм, длиной 150 мм с переплавленной на длине 100 мм кромкой- аргонодуговой сваркой на ре*име Ici=60A1 и% = 10В, v, =12 м/ч).

Измерения с течением времени осуществляли с помощью индуктивных датчиков электронной системы модели 212 производства завода "Калибр", Б качестве регистрирующей аппаратуры использовали самописцы марки Н-306 и

КСП-4. В соответствии с уровнем остаточных напряжений выбрали эмпирический переводной коэффициент ускорения процессов равным 3,2.

В результате при кратковременном нагреве до 120 С величина изменения прогиба составила 12,67 мкм, на образцах-свидетелях — 5,27 мкм. По предлагаемому способу определения методом экстраполяции изменения прогиба составили 5,88 мкм. По способупрототипу величина изменения прогиба

ЬЕ, = л f /К, где лХ„ - изменение прогиба за 3000 ч; uf - изменение прогиба при кратковременном нагреве;

К вЂ” эмпирическии переводной коэффициент. Следовательно, йЕ, = 3,96 мкм.

Анализ полученных результатов: ошибка по предлагаемому способу

+11,5Х, а по прототипу — 257. Точность определения по предлагаемому способу в 2 раза выше. Ошибка определения деформаций по прототипу может быть объяснена тем, что помимо процессов релаксации в образце протекают процессы старения, которые эмпирический коэффициент не учитывает.

Для определения деформаций, накапливающихся с течением времени, необходимо проводить измерения геометрических контролируемых параметров с высокой точностью. Это требует использования для измерения индуктивных и емкостных преобразователей наблюдаемых перемещений, а запись осуществлять с помощью высокоточных электрических приборов. Для уменьшения влияния на результаты измерений колебаний температуры окружающей среды схема должна быть дифференциальной и дополнительно весь контрольноизмерительный комплекс должен находиться в термостатированном помещении.

Использование способа для определения деформаций сварных конструкций, накапливающихся в них с течением времени, обеспечивает возможность точного и достоверного прогнозирования накопленных деформаций в любой наперед заданный момент времени;

I проведение оперативного контроля стабильности всего технологического процесса изготовления; контроль эффективности стабилизирующих обработок как в процессе производства, так и при экспериментальной проверке вновь разрабатываемых способов и надежный контроль геометрической нестабильности сварных конструкций.

Принципиально возможно производить контроль размерной нестабильности не только сварных конструкций, но любых других конструкций, узлов, деталей, выполненных другими способами металлообработки, создающих остаточные напряжения и нестабильное фазовое и структурное состояние.

Формула изобретения

1. Способ определения деформаций сварных конструкций, накопленных вследствие фазоструктурных и релаксационных процессов, включающий измерения геометрических параметров и опреде1333512 ление деформаций, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности и достоверности их определения, производят непрерывную регистрацию изменений геометрических парамет5 ров с момента окончания процесса сварки или послесварочной обработки при постоянных имитирующих эксплуатационные внешних факторах в течение

1 — 6 сут, устанавливают закон их изменения и методом экстраполяции определяют величину накопленных деформаций за любой наперед заданный период времени.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью оперативной оценки стабиле.ности технологического процесса изготовления, сравнивают кривые деформирования за первые 1 — 5 ч после окончания контролируемой операции.

Составитель Л.Назарова

Корректор С.Черни

Техред М. Коданич

Редактор А.Лежнина т

Заказ 3909/14 Тираж 974 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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