Способ оценки технологической прочности при импульсной лазерной сварке
Изобретение относится к сварке, в частности к способу оценки технологической прочности при импульсной лазерной сварке, и может быть использовано в машиностроении. Целью изобретения является уменьшение затрат времени, материальных средств и повышение точности испытаний. Оценку технологической прочности при импульсной лазерной сварке ведут по критической скорости деформации сварочной ванны в температурном интервале хрупкости (ТИХ), соответствующей наличию трещины в закристаллизовавшемся металле. Образец из двух пластин сваривают в нахлестку или в лодочку путем образования ряда отстоящих друг от друга точек под действием следующих один за другим импульсов с частотой F. По торцу верхней (неподвижной) пластины фокусируют и перемещают лазерный луч со скоростью V<SB POS="POST">св</SB>. Нижнюю пластину перемещают с ускорением (замедлением), а до момента ее остановки из-за образования неразъемного соединения с единичной сварной точкой, по наличию трещины в которой определяют V<SB POS="POST">кр</SB>. Перемещение пластины задают усилием P<SB POS="POST">макс</SB>, меньшим усилия разрушения сварной точки ниже температурного интервала хрупкости, скорость сварки V<SB POS="POST">св</SB> задают по соотношению V<SB POS="POST">св</SB>=F<SP POS="POST">.</SP>D<SB POS="POST">св</SB>, где V<SB POS="POST">св</SB> - скорость относительно маркман яков абрамович ходорковская ольга исаковна+0130042RотоR oF RеGеNеRатIVе aIR неатеR13 290034 львов, панаса мирного 2413 290011 львов, снопковская 45-9 13 290047 львов, научная 50-24 13 290
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 5 В 23 К 28/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ЙЛ"-.02Ж3
Вт .:: 1": i=:.::,ЛЕИ6
Б, Ь .;19:,-;А
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГННТ СССР (21) 4409207/31-27 (22} 13.04.88 (46) 30.01.90. Бюл. 4 (71) Всесоюзный заочный машиностроительный институт (72) Н.И.Минаева, В,В,Баженов, В.И.Привезенцев, В.С.Леваков, И.Н,Гейнрихс и Н,Н.Чунихин (53) 621 ° 791 ° 75.011(088.8) (56) Шоршоров М.Х., Ерохин А.А., Чернышева Т.А. и др, Горячие трещины при сварке жаропрочных сплавов. М.:
Машиностроение, 1973, с. 136-149.
Сварка в машиностроении. Справочник ТЗ. М.,: Машиностроение, 1979, с. 404-4 10.
Багрянский К.В., Добротина З.А., Хренов К.К, Теория сварочных процессов. Методика Ждановского металлургического института, Киев: Вища школа, 1976, с. 307-319. (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ
ПРОЧНОСТИ ПРИ ИМПУЛЬСНОЙ ЛАЗЕРНОЙ
СЫРКЕ (57) Изобретение относится к сварке, в частности к способу оценки технологи;вской прочности при импульсной лазерной сварке, и может быть использовано в машиностроении. Целью изобретения является уменьшение затрат времени, материальных средств и повышение точности испытаний, Оценку технологической прочности при импульсной лазерной сварке ведут по критической скорости деформации сварочной ванны
2 в температурном интервале хрупкости (ТИХ), соответствующей наличию трещины в эакристаллизовавшемся металле.
Образец из двух пластин сваривают в нахлестку или в лодочку путем образования ряда отстоящих друг от друга точек под действием следующих один за другим импульсов с честотой f. По торцу верхней (неподвижной) пластины фокусируют и перемещают лазерный луч со скоростью V< Нижнюю пластину перемещают с ускорением (замедлением) до момента ее остановки из-за образования неразъемного соединения с единичной сварной точкой, по наличию трещины в которой определяют
Перемещение r.."àc инь: "- maes усилием
Р„„„,, меньшим сигия разрушения сварной точки ниже температурного интервала хрупкости, скорость сварки
V задают по соотношению V<> = f d Ь - точность измерения критической скорости деформации V > (e/c). При этом уменьшаются и затраты времени и материальных средств для определения свариваемости материалов, так как не производится сварка макетов изделия, уменьшаются исследования на наличие трещин металлографическим анализом и количество механических испытаний. t ил. 1539465 Изобретение относится к технологии сварочного производства и может быть использовано как способ для определения технологической прочности свариваемых материалов при импульсной лазерной сварке. Цель изобретения - уменьшение затрат времени, материальных средств и повышение точности испытаний, 10 На чертеже представлена схема осуществления предложенного способа. Способ осуществляют с помощью специального устройства 1 для испытания, сварочной ванны в ТИХ, включающего, приспособление для закрепления и деФормирования образца, Устройство 1 и образец 2, 3 для испытания смонтированы на панели 4, которая перемещается на столе лазерной установки со скоростью U z> (фиг,1 ), . Образец для испытания содержит иэ, двух пластин 2, 3 размером 70 х 1О х х О, 5 мм, которые крепятся в зажимы в нахлесточном положении и поджимают- g5 ся одна к другой для ведения сварки без зазора, Излучение оптического квантового генератора (ОКГ) 5 фокусируют на линию соприкосновения верхней и нижней пластин так, чтобы в результате частичного оплавления обеих образовалась общая сварочная ванна, Затенение луча верхней пластиной устраняют за счет наклона собранных пластин относительно луча (сварка "в лодочкуу ), 35 В способе предусмотрено одновременно два движения образца: первое— перемещение нижней пластины ? с переменной скоростью деформирования, которое задается устройством 1; второе - перемещение всего образца 2, 3 устройства 1 с панелью 4 относительно лазерного излучения 5 со скоростью V <, в направлении, перпендикулярном первому, Для уменьшения размеров образца необходима выполнить условие 4 = f-d е, при котором сварочные ванночки 6 не перекрываются, Во время указанных перемещений пластин включение импульса ОКГ приво" . О дит к образованию общей сварочной ванны 6 между ни>кней 2 и верхней 3 пластинами, Деформация сварочной ванны продолжается во время действия импульса и кристаллизации металла. При переходе из жидкого металла в твердое состояние между . пластинами возникает сварное соединение, прочность которого возрастает по мере понижения температуры. Растягивающее усилие, развиваемое приводом, ограничивается проскальзыванием в шариковом варианте устройства 1. Максимальная величина усилия проскальзывания устанавливается до проведения испытаний таким образом, чтобы предотвратить разрушение сварной точки при температурах ниже ТИХ. Для определения максимальной величины усилия проскальзывания Р>к необходимо знать зависимость временного сопротивления разрыва испытуемого материала от температуры. Р,ц к, находим иэ соотно-. шения: PH>wc% i е Г где б ь - временное сопротивление разрыва испытуемого материала при температуре, равной 0,8 Т,пл., Па, К - коэффициент равный 0,6-0,7 для определения допустимых напряжений среза (К бе), F— площадь поперечного сечения единичной сварной точки, ММ2, Р<с<„ - максимальная величина усилия проскальзывания, Н. Например, для никеля и его сппавов при Т =- 0,8 Т.пл. = 1100 С, по данным справочника временное сопротивление разрыва составляет б< = 30 МПа, При испытаниях на режимах W = 10 Дж, Я = 0; с = 4 м/с, площадь поперечного сечения сварной точки равна F = 0,25 мм2, т.е, Р„ .0,65 30 х х 0,25 S 4,9 Н. Увеличение усилия Рм больше расчетного приведет к разрушению сварной точки при температурах ниже ТИХ, что не обеспечивает возможности определения критической скорости деформации в заданном диапазоне температур. Первоначальную скорость деформирования задают заведомо большей Ч„Р так, чтобы исчерпать запас пластичности сварочной ванны в ТИХ. В этом случае сварная точка разрушается в ТИХ, Скорость деформации постепенно уменьшают от одной сварочной ванны к другой в соответствии с ускорением (замедлением) а перемещения нижней пластины. В тот момент, когда произойдет схватывание металла и образуется неразьемное соединение с трещиной, в приводе нагружения фрикционного варианта происходит проскальзывание, что делает возможным не разрушать сварную точку после ее кристаллизации и зафиксировать критическую скорость деформации V>< ° Импульсную лазерную сварку ведут на постоянных режимах: W = 10 Дж5 153 энергия излучения, Дй = 0 - дефокусировка, ь = 4 мс — длительность импульса, Для достоверности критической скорости деформации испытания прово, дят несколько раз. В связи с импульсным характером процесса сварки точность измерения Vq< зависит от частоты следования импульсов f. Кроме того, необходимо учитывать ускорение образца. Например, для определения Vzp с точностью I ° 10 м/с при замедлении 5.10 -з м/с2 частота следования импульсов должна составлять 50 Гц. Таким образом, между частотой f, замедлением а и точностью измерения критической скорости деформации Ь существует соотношение а = Е ° д. Пользуясь соотношением необходимо, задавшись частотой следования импульсов, например исходя из возможностей лазерной установки, задавшись требуемой точностью измерения U<, найти ускорение (замедление). Например, для испытания на установке КВАНТ-10 с частотой f = 0,5 Гц, при точности измерения U „p 2 10 и/с ускорение (замедление) составит 1 10 м/с2. Полученные данные по критической скорости деформации сварных соединений, выполненных импульсной лазерной сваркой, показали определенную связьс соответствующими данными по дуговой сварке. Например швы: сварных соединений хромоникелевых сталей проявили большую склонность к образованию горячих трещин при увеличении запаса аустенитности, Со снижением отношения эквивалента хрома к эквиваленту никеля Сг,„ь /Ni „ в металле шва критическая скорость при импульсной лазерной сварке уменьшается. Например, для сварных соединений из стали 04Х19Н9 с аустенитно-ферритной структурой (53 феррита) показатель сопротивляемости образованию горячих трещин Ч,р возрастает до 19,5 мм/с (19, 5 ° 10-э м/с), по сравнению с чисто аустенитной струк урой сварного соединения из стали 05Х23Н28МЗДЗТ, критическая скорость деформации которой составляет 13,5 мм/с (13,5 ° 10- м/с) . Аналогичные соотношения получены и для других материалов. Эффективность в результате применения способа для оценки технологиче-. 9465 формула изобрет ения Способ оценки технологической прочности при импульсной лазерной сварке, включающий сварку образца и одновременное его деформирование и оценку технологической прочности по критической скорости деформации сварочной ванны в температурном интервале хрупкости (ТИХ), соответствующей наличию трещины в закристаллиэовавшемся металле, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения затрат времени, материальных средств и повышения точности испытаний, сварку осуществляют на образце иэ двух пластин лазерным источником в нахлестку или в лодочку путем образования ряда отстающих одна от другой сварочных точек, при этом по торцу верхней пластины фокусируют и перемещают лазерный луч со скоростью нижнюю пластину перемещают с ускорением до момента образования неразъемного соединения с единичной сварной точкой, по наличию трещин в которой определяют Vr,» причем перемещение 40 пластины задают усилием Р„ц„;, меньшим усилия разрушения сварной точки ниже ТИХ, скорость сварки Ъ э задают по соотношению V, = f 1„ 45 где V< - скорость относительного перемещения луча оптичес" кого квантового генератора по кромке верхней пластины, м/с, d cq - диаметр сварной точки, м, f - частота импульсов лазерного источника, а ускорение а выбирают из равенства а= f Ь t где 6 - точность измерения критической скорости деформации, м/с. 50 ской прочности при импульсной лазерной сварке получается эа счет уменьшения затрат времени и материальных средств для or,ðåäeëåíèÿ свариваемости материалов, так как не производят сварку макетов изделия, уменьшают исследования на наличие трещин металлографическим анализом и количество 10 механических испытаний, 1539465 Составитель Л,Назарова Техред N.Äèäûê Корректор О.Ципле Редактор И.Келемеш Заказ 204 Тираж 625 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 е Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина;101 г
