Способ испытания сплавов на склонность к образованию холодных трещин

 

Изобретение относится к сварке, в частности к определению технологической прочности сварных соединений. Цель изобретения - расширение технологических возможностей путем обеспечения оценки, склонности сплавов к образованию холодных трещин в зоне термического влияния (3ТВ)основного металла и повышения достоверности результатов испытаний. Осуществляют сборку образца, его нагружение. Образец для испытания изготавливают составным, одним контрольным сварным швом соединяют все его части. Составную его часть изготавливают массивнее, чем монолитную. Возникновение холодной трещины в нужном месте 3ТВ обеспечивают за счет различия скоростей охлаждения в различных зонах 3ТВ (и, соответственно, различия структуры) и несимметричного расположения разделки, обеспечивающего концентрацию напряжений в заданном месте 3ТВ. ПОСЛЕ СВАРКИ ОБРАЗЦА ЕГО ЭЛЕМЕНТЫ НАГРУЖАЮТ РАЗЛИЧНЫМИ ИЗГИБАЮЩИМИ УСИЛИЯМИ И ОПРЕДЕЛЯЮТ ИСКОМЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ - КРИТИЧЕСКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ, ВЫЗЫВАЮЩЕЕ РАЗРУШЕНИЕ. 3 ИЛ.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5I)5 В 23 К 28/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В (21) 4458123/31-27 (22) 19.07.88 (46) 15.12.90. Бюл. № 46 (71) Московский вечерний металлургический институт (72) Н.Никол. Прохоров, Н.Никиф.Прохоров и В.M.Ïîëóíèí (53) 621.791.75.011 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1516843, кл, G 01 N 3/00, 1987. (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ СПЛАВОВ НА

СКЛОННОСТЬ К ОБРАЗОВАНИЮ ХОЛОДНЫХ ТРЕЩИН (57) Изобретение относится к сварке, в частности к определению технологической прочности сварных соединений. Цель изобретения — расширение технологических возможностей путем обеспечения оценки склонности сплавов к образованию холодИзобретение относится к сварочному производству, в частности к определению технологической прочности сварных соединений, и может быть использовано в машиностроении.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей путем обеспечения оценки склон ности основного металла зоны термического влияния сварного соединения к образованию холодных трещин и повышение достоверности результатов испытания.

На фиг. 1 представлена схема проведения испытаний; на фиг. 2 — вид на фиг.1; на фиг. 3 — вспомогательная часть испытываемого образца.

Способ осуществляют следующим образом.,Я)„, 1613282 А1 ных трещин в зоне термического влияния (ЗТВ) основного металла и повышение достоверности результатов испытаний, Осуществляют сборку образца и его нагружение. Образец для испытания изготавливают составным, одним контрольным сварным швом соединяют все его части, Составную его часть изготавливают массивнее, чем монолитную. Возникновение холодной трещины в нужном. месте ЗТВ обеспечивают за счет различия скоростей охлаждения в различных зонах ЗТВ (и различия структуры) и несимметричного расположения разделки, обеспечивающего концентрацию напряжений в заданном месте ЗТВ.

После сварки образца его элементы нагружают различными изгибающими усилиями и определяют искомый показатель — критическое напряжение, вызывающее разрушение. 3 ил, Сборную часть образца набирают из одинаковых пластин (параллелепипедов) 1 из испытываемого материала и между ними устанавливают прокладки-пластины 2 из сплава, не склонного к образованию холодных трещин, т.е. обладающего большим запасом технологической прочности. Размеры пластин 1 из испытываемого материала по, ширине (вдоль оси Х, фиг.1) и высоте (вдоль оси Z) должны быть значительно больше их толщины (размер вдоль оси Y), например, в

5 — 15 раз для того, чтобы обеспечить необходимый отвод тепла в зоне термического влияния и образование закалочных структур в этой зоне. Размеры прокладок 2 по толщине (в направлении оси Y) берут в пределах 0,5 — 1 толщины испытываемых пластин 1. Размер прокладок в направлении оси Z можно выби1613282 рать равным 1 — 1,5 толщины пластин 1, а размер вдоль оси Х вЂ” равным или меньше соответствующего размера пластин 1, но не меньше длины опорного зуба 3 (фиг.1 и 3), Монолитную часть образца — пластины

4 — для удобства изготовления рекомендуется выбирать той же толщины, что и для пластин 1. В детали 4 выполняют разделку под сварку, например, с притуплением в корне, При наложении сварного шва необходимо обеспечить непроплав, который при нагружении сварного соединения выполняет функции концентратора, Такое выполнение сварного соединения с несимметричной относительно соединяемых деталей разделкой обеспечивает концентрацию напряжений в нужной части зоны термического влияния, При испытании образца его монолитную часть закрепляют в корпусе 5 болтами 6, При этом пластина 4 и пластиныпрокладки 2 опираются на специальную подкладку-гребенку 7 с зубьями 3. (фиг.3).

Размеры гребенки 7 выбирают такими, чтобы нагружаемые элементы-пластины не имели опоры и при деформации шва свободно отгибались. В то же время прокладки

2 должны надежно опираться на зубья 3 гребейки 7 для того, чтобы гарантировать отсутствие смещения прокладок по вертикали. Канавка 8, выполненная на гребенке

7, предназначена для исключения опирания на гребенку, усиления шва и предотвра-. щения зависания прокладок 2 над зубьями

3 (в соответствии с положением на фиг,1).

Нагружение пластин 1 составного образца производят, например, с помощью захватов 9, соединенных с рычагом 10, к которому на плече прикладывают силы P.

На фиг, 1 показан один захват на последней пластине 1. Указанным (или другим) способом обеспечивают приложение изгибающего момента к каждой из пластин 1, причем величины моментов выбирают такими, чтобы можно было выявить критическое усилие

Ркр (или соответствующее ему критическое напряжение о<р „обеспечивающее образование в зоне термического влияния шва 11 холодной трещины через время кр. Величины указанных моментов можно регулировать путем подбора силы Р или плеча (фиг.1).

При использовании предлагаемого способа испытания особенности формирования сварного соединения заключаются в следующем.

При наложении сварного шва в связи с различием размеров соединяемых швом деталей теплоотвод в них оказывается различн ым, При этом скорость охлаждения металла пластин 1, в том числе в температурном интервале фазовых превращений, оказывается выше, чем в пластине 4. При испытании, например, закаливающихся ста5 лей это приводит к увеличению процента мартенситной фазы, и повышению вероятности образования холодных трещин в зоне термического влияния пластин 1.

Расположение пластйн 1 поперек дли10 ны шва способствует уменьшению необходимой длины шва и, следовательно, времени. сварки. Поэтому время с момента приварки каждой пластины 1 до его нагружения можно выдержать минимальным и

15 одинаковым для всех нагружаемых элементов, что является необходимым фактором для обеспечения достоверности результатов испытания, При проведении испытаний по предла20 гаемому способу возмож IO выполнение сварного шва без разделки кромок, Кроме того, при испытаниях сталей, склонных к образованию трещин типа "откол", возможно использование подкладки 7

25 без зубьев и сборка пакета из пластин 1 без прокладок 2 (фиг.3). В тех же случаях, когда возможная траектория разрушения (трещина) может проходить и по зоне термического влияния, и по шву, использование гребенки

30 с зубьями 3 и прокладок 2 необходимо. Это связано с тем, что при развитии деформаций в шве при отгибе одного из элементов 1 необходимо, чтобы эти деформации не влияли на развитие напряженно-деформиро35 ванного состояния в участках шва, соединяющих другие (соседние) элементы 1 с пластиной 4.

Пример. Собирали образцы из стали

30ХН МА. При этом элементы 1 имели разме40 ры 70х50х10 мм, пластина 4 — размеры

136х50х10 мм, прокладки 2 были изготовлены из низкоуглеродистой стали и имели размеры 50х12х8 мм, Количество пластин 1 з составляло 8 шт. Разделку под сварку вы45 полняли путем снятия фаски на пластине 4 под углом 45 глубиной 4 мм. Сварку выпол няли электродной проволокой Св — 08ГН2М, Для зажигания дуги и вывода ее использовали вводную и выводную планки, Сборку и

50 сварку проводили в специальной оснастке, обеспечивающей заданную форму образца, Сила тока при сварке 300 А, напряжение 24

В, скорость сварки 0,65 см/с. После сварки образец фиксировали и каждый из элемен55 тов 1 нагружали изгибающим моментом величиной соответственно 34, 45, 57, 68, 80, 91, 103, 114 Нм, что соответствовало напряжениям в шве и ОШЗ приблизительно 225, 300, 375, 450, 525, 600, 675, 750 МПа.

1613282

В результате выдержки при заданных нагрузках разрушилось 6 образцов. Обработка результатов эксперимента показала искомую величину критического напряжения (для бакр = 20 ч), равную 340 МПа.

Использование предлагаемого способа обеспечивает возникновение холодных трещин типа "откол" по зоне термического влияния основного металла и позволяет получать надежные результаты испытаний с хорошей их воспроизводимостью, При этом повышается надежность выявления склонности материалов к образованию данного вида дефектов, связанных с замедленным разрушением, и снижается в связи с этим процент брака сварных соединений.

Формула изобретения

Способ испытания сплавов на склонность к образованию холодных трещин, заключающийся в том, что сваривают две половины образца — одну монолитную и другую составную — обе из испытываемого сплава, причем в наборной части образца элементы в виде параллелепипедов перемежают пластинами-прокладками из сплава, 5 не склонного к образованию холодных трещин, и непосредственно после сварки нагружают сварное соединение различными нагрузками, а о склонности к замедленному разрушению судят по величине нагрузки, вы10 зывающей разрушение, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем обеспечения оценки склонности основного металла свар.ного соединения к образованию холодных

15 трещин в околошовной зоне и повышения достоверности результатов испытаний, монолитную часть образца изготавливают со стороной, меньшей, чем обращенная к ней сторона составной части образца, и на

20 этой стороне монолитной части выполняют разделку под сварку с притуплением в корне шва.

1613282

Щ З

Составитель Л.Назарова

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор В.Гирняк. Редактор А.Лежина

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3856 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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