Способ подготовки кромок под сварку

 

Изобретение относится к технологии сварки и может быть использовано во всех отраслях машиностроения при подготовке кромок свариваемых изделий под сварку. Цель изобретения - повышение качества, работоспособности и герметичности сварных соединений. Подготовку кромок под сварку осуществляют оплавлением дугой их поверхностей. Ширину оплавления выбирают по формуле H=Cδ, где H - ширина оплавления, мм

δ - толщина свариваемых деталей, мм

C - коэффициент, зависящий от толщины деталей, C=2,0 для δ=2-5 мм, C=1,5 для δ=5-10 мм

C=1,0 для δ=10 мм и более, глубину проплавления берут равной от 0,15 до 0,4 толщины свариваемых деталей. Расстояние от границы оплавленной зоны, обращенной к кромке, до этой кромки выбирают по формуле B=Aδ, где B - расстояние от границы оплавленной зоны до кромки, мм

A - коэффициент, зависящий от толщины деталей, A=0,8-1,2 для δ=2-5 мм

A=0,4-0,8 для δ=5-10 мм

A=0,2-0,4 для δ=10 мм и более. Оплавление в пределах указанных параметров осуществляют со стороны усиления или корня шва, а также как со стороны усиления, так и со стороны корня. Для повышения эффективности процесса оплавление осуществляют высококонцентрированным источником нагрева, в том числе лазером или электронным лучом. Для совмещения линий оплавления со стороны усиления и корня шва границу оплавления со стороны корня шва смещают к торцовой поверхности кромки на величину, равную 1/3 B . В случаях, когда необходимо получить широкую зону оплавления за один проход, осуществляют колебание источника нагрева поперек его перемещения. 5 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

COLIHAЛИСТИЧЕСНИХ

КСПУ)ЬЛИН ш 4 В 23 К 9/00 9/235

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY С8ИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Пб ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (2)) 4299383/25-27 (22) I8.08.87 (46) 30.08.89. Бюл. Ф 32 (72) В.А.Казаков, А.В.Горбачевский, Н.С.Барабохин, И.Ф.Сошко, В,Н.Денисов, Н.В.Шиганов, В.С.Тащилов, Н.А.Мельников и А.П.Курыидии (53) 62).791.75 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 511165, кл. В 23 К 9/00, 1970. (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ КРОМОК ПОД

СВАРКУ (57) Изобретение относится к технологии сварки и может быть использовано во всех отраслях машиностроения при подготовке кромок свариваемых изде- лий под сварку. Цель иэобретения— повышение качества, работоспособиос ти и герметичности сварных соединений.

Подготовку кромок под сварку осуществляют оплавлением дугой их поверхностей. Ширину оплавления выбирают по формуле: h Ct, где h — ширина оплавления, мм; о — толщина свариваемых деталей, мм; С вЂ” коэффициент, зависящий от толщины деталей.

С 2,0 для 6 2-5 мм; С 1,5 для S 5-10 мм, С 1,0 для 8

Изобретение относится к сварке ме таллов и сплавов и может быть использовано прн изготовлении металлических конструкций различного назначения во всех отраслях машиностроения.

„,SU„„1504024 А 1

10 мм и более, глубину проплавления берут равной от 0,15 до 0,4 толщины свариваемых деталей. Расстояние от границы оплавленной эоны, обращенной к кромке, до этой кромки выбирают по формуле: Ь а 6, где Ь расстояние от границы оплавленной зоHbl до кромки, мм, а — коэффициент, зависящий от толщины деталей, а = ю 0,8-1,2 для о = 2-5 мм, а 0,40,8 для о = 5-10 мм, à = 0>2-0,4 для 6 = 10 мм и более. 0плавление

-в пределах указанных параметров осуществляют со стороны усиления или корня шва, а также как со стороны усиления, так и со стороны корня.

Для повышения эффективности процесса оплавление осуществляют высококонцентрированным источником нагрева, в том числе лазером или электронным лучом. Для совмещения линий оплавления со стороны усиления и корня шва на границу оплавления со стороны корня шва смещают к торцовой поверхности кромки на величину, равную 1/ЗЬ.

В случаях, когда необходимо получить широкую зону оплавления за один проход, осуществляют колебание источника нагрева поперек его перемещения, 5 з.п.ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Целью изобретения является повышение качества, работоспособности и герметичности сварных соединений, На фиг.) представлена кромка одной из свариваемых дете.зей с указа1504024

1=Cf, Ь =Оа а = 0,8-1,2 для

2,5 мм

8 5-10 мм а 0,4-0,8 для нием геометрических параметров и координат оплавляемой эоны; на фиг.2 выполненный сварной шов.

В соответствии со способом (Р.иг.1) ширину оплавления h выбирают по ;ормуле где а — толщина свариваемых деталей, мм, С вЂ” коэффициент, завис ящий от толщины деталей:

С 2,0 для F = 2-5 мм

С 1,5 для = 5-10 мм

С = 1,0 для 3 = 1О мм и более, обеспечивая при этом глубину проплав. ления, равную 0,15-0,4.

Расстояние от границы оплавляемой эоны b, обращенной к кромке до этой кромки, выбирают по формуле где 8 — толщина свариваемых деталей, мм, а — коэффициент, зависящий от толщины деталей: а = 0,2-0,4 для 10 мм и более.

Оплавление в пределах указанных параметров осуществляют со стороны усиления или корня шва, а также как со стороны усиления, так и со стороны корня.

Оплавление .осуществляют высококонцентрирЬванным источником нагрева ° Со стороны проплава для больших толщин свариваемых деталей оплавление смещают к торцовой поверхности на величину, равную

d b/3, мм.

Предварительное оплавление боковых поверхностей свариваемых кромок

-:т позволяет изменить, разрушить ориентированную волокнистую структуру, так как перецлавлеиный металл имеет чистую дендритную структуру без преимущественного направления. Разрушение по питому металлу шва всегда вязкое. Таким образом, хрупкое разрушение, которое начинается по зоне сплавления в непереплавленной зоне, TopMosHTOH в зоне литого

«5

55 металла оплавления, причем с увеличением в изломе доли вязкого изло= ма (т. е. глубины оплавления) увеличивается прирост механических свойств.

Необходимость удаления оплавленной зоны от торцовой поверхности вызвана двумя факторами. Во-первых, во время сварки происходит расплавление свариваемой кромки на значительном участке — 5 мм и более, в зависимости от толщины свариваемых деталей и тепловложения. Свойства металла шва не зависят от наследственной структуры основного металла, поэтому оплавление краев боковой поверхности не дает дополнительного прироста механических свойств сварных соединений. Этот прирост определяет ся структурой в зоне сплавления, следовательно, необходимо, чтобы зона сплавления сварного птва проходила по оплавленным участкам, которые не перекрывались сварным швом.

Пплавление края боковой поверхности не дает положительного эффекта на повышение механических свойств и влечет необходимость дополнительного прохода. Во-вторых, оплавление края боковой поверхности приводит к формоизменению торцовой поверхности она из плоской превращается в объемную — выпуклую, с оплавленными углами. Это приводит к появлению неста-. бильного зазора, волнистости и образованию со стороны корня шва при сварке различных дефектов типа подрезы, окисные пленки, цепочки пор, несплавления и др.

Коэффициенты а и с подобраны опыт но-экспериментальным путем.

Если коэффициент а больше установленного значения для заданной тол щины свариваемых деталей, то пере.-.;. плавленная эона смещается в сторону основного металла от зоны сплавления.

Это приводит к уменьшению доли литого металла по зоне сплавления, а следовательно к снижению механических свойств. — Если коэффициент меньше установленного значения, то оплавление происходит в непосредственной близости от края боковой поверхности. а иногда может и захватить его, при этом возникают нежелательные эффекты, описанные выше.

При глубине проплавления менее

0,15 S (фиг.1) механические свойства

04024

50 Формула изобретения

Способ подготовки кромок под сварку, .включающий оплавление дета-< лей перед сваркой, о т л и ч а ю—

55 шийся тем, что, с целью повыше" ння качества, работоспособности и герметичности сварньм соединений, ширину оплавления выбирают по форму" ле

5 15 почти не возрастают, так как для вязкого вероятность излома в сечении при разрушении мала, а при проплавлении более 0,4 и в металл переносится большое количество тепла, которое нызывает резкое поньппение

ВнУтРенних напряжений и образование трещин с поверхности в основном металле под оплавлением, а также ныде" ление н зоне оплавленных зерен грубых интерметаллидных фаз.

111ирина оплавления h = 2g для

3= 2-5 мм; Ь - 1,53 8 g= 510 мм; h 8 для 3 > 10 мм обеспечивает при соблюдении смещения переплавленной эоны от края боковой поверхности н основной металл, попадание эоны сплавления сварного шва при последующей сварке и область максимальной глубины оплавления, а следовательно, максимальный прирост механических снойстн и хорошую герметичность сварных соединений. Если шири на оплавления меньше установленной величины, то поньппается вероятность совпадения зоны сплавления сварного шва с границей опланленной зоны, следовательно, прироста механических свойств и поньппение герметичности не наблюдается. Увеличение ширины оплавления больше установленной величины не влечет эа собой дополнительного положительного эффекта.

С целью поньппения производительности процесса оплавления и тех случаях, когда необходимо получить широкую зону оплавления за один проход, используется колебание источника нагрева поперек направления перемещения источника нагрева.

Смещение плавления со стороны проплава и торцовой поверхности .; вызвано тем, что ширина шва со стороны усиления (1и) больше, чем со стороны пропланà (m,,фиг.2). Для того, чтобы эона сплавления Сварного шва со стороны проплава проходила по оплавленному участку, оплавление необходимо сместить по отношению к опланлению со стороны усиления в сторону торцовой поверхности на величину db/3 таким образом, чтобы не происходило формоизменения тор ;а свари ваемой кромки. Величина подобрана опытно-экспериментальным путем исходя из качества сварного шва и механических свойств сварных соединений. Если величина смещения менее

b/3, то возможно оплавление краев и Аормоиэменение торца, что приводит к появлению дефектов в сварном

5 шве.Смещение более b/3 может привести к совпадении зоны сплявления сварного шва и границы оплавления, что дает резкое снижение механических свойств, потерю герметичности

10 и появление трещин в околошонной зоне.

Пример . Для обработки кромок и сварки использовали пластины размером бх1 00х300, Зх100х300 и

15 12х 00х300, вырезанные иэ поковки сплава 1201. Свариваемые кромки пластин имели неблагоприятную высотную текстуру деформации, ориентированную под углом 0-60 . Перед

20 аплавлением подготовка материала под сварку проводилась по стандартной технологии подготовки алюминиевых сплавов, включающую химическое травление и шабрение поверхностей кромок.

25 Оплавление проводилось автоматичес-. кой аргоно-дуговой сваркой вольфрамовым электродом на переменном токе беэ присадочной проволоки с использованием стандартного источника пита30 ния УДГ-501, автоматической гелиенодуговой сваркой вольфрамовым электродом на постоянном токе прямой полярности без присадочной проволоки с использованием стандартного источника

35 питания THP-700; электронным лучом, с применением сканирования и без него на режимах, обеспечивающих различные размеры проплавлений.

Параметры проплавлений в зависи40 мости от режимов сварки представлены в таблице.

Исследования образцов показали, что при выборе геометрических параметров эоны проплавления в соответ45 ствии с предложенным способом достигается прочность сварных соединений от 25 до 28 кгс/мм при высокой стей пени герметичности.

1504024

h-CE, 1

Количе- Частота

Способ Т)А V,B оплавлеН h ство про- сканироходов вания,Гц ния

1,5 3

0,045

ЭЛС

ЭЛС со сканированием

АДС

АДС

АДС

АДС

АДС

200

1,5 15

2,55 6)76

1,95 7,00

1,25 4,85

3,14 10,06

2,2 7,05

19,2 15

19,5 30

19,5 30

21,2 30 21,3 15

0,045

120

140

180

90 где Ь вЂ” ширина оплавления, мм;

С вЂ” коэффициент, зависящий от толщины деталей

С 2,0 для = 2 — 4 мм

С = 1,5 для h 5-10 мм, С = 1 0 для 8 = 10 мм и более

P — толщина свариваемых деталей, MM) глубину проплавления берут от 0,15 до 0,4 толщины свариваемых деталей, а расстояние от границы оплавленной зоны, обращенной к кромке до этой кромки, выбнрают по формуле

Ь = а, где b — расстояние от границы оплавленной эоны до кромки, мм)

8 — толщина свариваемых деталей, мм; а — коэффициент) эависящий от толщины деталей: а = 0,8-1,2 для о = 2-5 мм а = 0,4-0,8 для 8 = 5-10 мм а = 0,2-0,4 для g = 10 мм и более

2, Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что оплавляют деталь со стороны усиления шва.

3. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что оплавляют деталь со стороны корня шва.

1 4.Способ по п)1, о т л и ч а юшийся тем, что оплавляют деталь одновременно со стороны усиления и со стороны корня шва.

5. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса, оплавление осуществляют высококонцентрированным источником нагрева.

6 ° Способ по пп 1 и 4, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью совмещения линий сплавления со стороны усиления и корня шва, границу оплавления со стороны корня шва

25 смещают к торцовой поверхности кромки на величину, равную 1/ЗЬ.

)504024

Составитель Г.Тютченкова

Редактор Н.Горват Техред М.Дндык Корректор В,Гирняк

Закаэ 5) 92/) 7 ° Тиран 894 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, М-35, Раувская наб., д. 4/5

Проиэводственно-иэдателъский комбинат "Патент", г. У@город, ул. Гагарина, 101