Способ контактной стыковой сварки

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при правке цилиндрических длинномерных изделий. Цель изобретения - повышение качества и расширение технологических возможностей. Основными функциональными элементами устройства являются правильные ролики (Р) с винтовой нарезкой. На каждом Р винтовая нарезка имеет разный шаг: средний участок выполнен с большим шагом винтовой нарезки , чем крайние участки, что дает возможность править концевые участки заготовки с той же точностью, что и средние участки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю В 23 К 11/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4764813/27 (22) 05.12.89 (46) 07.01.92. Бюл. М 1 (71) Институт электросварки им. Е. О. Патона (72) А. В. Бондарук, Д. И. Беляев, С, И. КучукЯценко, М. В. Богорский, А. В. Дидковский, В. Т. Чередничок и В. Г. Шкурко (53) 621,791.762(088.8) (56) Кабанов Н. С., Слепак Э. Ш. Технология стыковой контактной сварки, — M.: Машиностроение, 1979, с. 48-69, рис, 34а. (54) СПОСОБ КОНТАКТНОЙ СТЫКОВОЙ

СВАРКИ

Изобретение относится к контактной стыковой сварке оплавлением и может быть использовано преимущественно для сварки партий стальных деталей одного типоразмера с компактным поперечным свариваемым сечением (главным образом круг, квадрат, прямоугольник и т.п.).

При контактной стыковой сварке оплавлением одним иэ главных параметров, определяющих получение качественного сварного соединения, является величина припуска на осадку, который для каждого конкретного типоразмера свариваемых деталей и режима сварк1 следует выбирать индивидуал ьно.

Зависимость показателя ударной вязкости сварных соединений от величины осадка имеет экстремальный характер. При слишком малой величине припуска на осадку ударная вязкость сварного соединения как правило не высока, что обусловлено на„„. ЖÄÄ 1703329 А1 (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при правке цилиндрических длинномерных иэделий. Цель изобретения — повышение качества и рэсширение технологических возможностей. Основными функциональными элементами устройства являются правильные ролики (Р) с винтовой нарезкой, На каждом Р винтовая нарезка имеет разный шаг: средний участок выполнен с большим шагом винтовой нарезки, чем крайние участки, что дает воэможность править концевые участки заготовки с той же точностью, что и средние участки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил„1 табл. личием на линии соединения остатков литого металла (линзообразных дефектов) и окисных включений, причем с увеличением поперечного сечения деталей удаление литого металла и окислов затрудняется. По мере увеличения припуска на осадку значение ударной вязкости повышается, поскольку обеспечивается более полное удаление окислов по линии сварки, При дальнейшем увеличении припуска на осадку происходит снижение показателя ударной вязкости в силу черезмерного искривления волокон основного металла, так как при испытаниях сварных соединений на ударный изгиб разрушение их начинается в местах выхода волокон на поверхность сварного соединения.

Кроме того, существенное влияние на характер деформации волокон при осадке оказывает распределение температуры в свариваемых деталях. При одном и том же припуске на осадку с увеличением градиента температурного поля изгиб волокон уве1703329 личивается и пластические свойства сс ед.1нений ухудшаются.

При выборе припуска на осадку спедуе: руководствоваться как размерами попереч ного сечения свариваемых деталей, т-к » характером их разогрева.

Известен способ контактной стыковой сварки оплавлением преимущестенна изделий иэ проката толщиной более 5 мм, при котором устанавливают припуски н оппавление и осадку, производят опl авпение свариваемых торцов из 1епий при заданном напряжении холостого хода и их осадку причем припуск на осадку устанавпива1от в пределах 1,2-3,0 величины максимапл «о о зазора, образущегося между свариваемыми торцами изделий в процессе оплавления ïåред осадкой. Величина максимал,. Ого зазора определяется по формуле

Л Змакс = U2xx (А Д В), где ЛЗ вЂ” максимальный зазор

U2yx напРЯжение хопос(ого;(ОДа; д — толщина свариваемых изделии;

А,  — коэффициенты, выбрпннь!е опьпным путем.

Данный способ по..вопяет псвыси,, ка чество соединений и табильнос- ь их механических свойств за сче1 выбора 1риoóc.,ý на осадку из соображений обеспече «ия минимального искривления волокон прокатки в месте сварки при от ут теии дефектов по линии оплавления.

Кроме того, при использова1-:ии данно;г, способа частично учитыьается х;:1«актер нагрева свариваемых детаяей зз с ет,;c— пользования при определении величины припуска на осадку сварочного напряжения.

Недостатком данного способа является то, что при выборе припуска на ю:адку кро ме напряжения сварки не учитываготся другие параметры режима сварки, <; торг«е таКжЕ ОПРЕДЕЛЯЮТ РаЗОГРЕВ Cr=.epx«îàÅ.",ЫХ деталей. В частности скоро.ть опг1авпения деталей оказывает значительное влияние на градиент температур в св,,риваел1ых торцах, а следовательно, на хара .1=;,1еформирования металла сварного соед«L,ения при осадке.

Кроме того, при vcrLopüçor àL.è(1, (анного способа для сварки партии дет, пе . не возможно производить корректировку величины припуска на осадку при измсн .виях B разогреве каждой пары свариваел«.-. х деталей. Эти изменения могут быть сбус говлены причинами случайного кар =1 ктера, например короткими земь каниял«и i а",и5

15, 7 0

ri0

15 ..0 5

;.аемы. д..1апей на начальной стадии оплавления, кратковременными изменениями напряжения питающей сети и т.п.

На.;61(лее близким к предлагаемому явПяосвя С10C(6 КОнтаКтНОй СтЫКОВОй CBapKL1 оплавпением, при котором величина припуска на осадку определяется в эависимос ги о г темг1ературы разогрева оплавпя мых деталей, согласно которому ус гановлена аналитическая зависимость между температурой свариваемых деталей и —;е нопогическими параметрами оплавления и осадки, Данный способ позволяет на основании значений основных параметров режима сваоки устанавливать рациональную величину припуска на осадку, обеспечиваю1ду1о получение качественного сварного соединения.

Недостатком данного способа является отсу;с1ви возможности корректировки величины припуска на осадку при сварке партии деталей одного типоразмера в пределах дя; ной партии, Во всех известных способах сварки припуск на осадку устанавливается пеоед началом сварки и на протяжении процесса сварки и осадки не корректируется.

П;ви этом случайные изменения в хаоактаре разо(репа сваринаемых деталей могут пои ечь за собой изменение значений механичес..их свойств получаемых сварных

СОЕДИНЕН(1й1

Целью изобретения являстся повышен1 кацест «а сварного соединения Bcëåäñòвие повыше. ия ударной вязкости сварных

CC,Еди «-.ний.

Поставленная цепь достигается тем что предп-. ае«ся способ контактной стыковой свар;L оплавлением, преимущественно партий деталей иэ стали с компактными поперечными сечениями и одинаковыми площадями, при котором свариваемые торцы двт-.:ëей оплавпяюг и осаживают, причем при осадке свариваемых торцов измеряют . .кущие значения максимальной величины

1 И дп 1НЫ уЧаС(Ка с. радИаЛЬНОй двфОрМа.",ии, выпи:пяют отношения H/L, при дос ижен ли этим отношением интервала значений 0,2-0,5 осадку прекращают. При применении данного способа контакгной сты-.овой сварки оплавлением свариваемые детали ус. анавпивают в сварочную машину и зажимаюг в губках. Производят оплавление по одн му из известных способов, напри1е,(с прс граммированL1åì процесса оппавпения по перемещению подвижной плиты, В процессе оплавления возможны изме ения случайного характера, например

KpBTKoüðåëLåíHûe изменения напряжения пита.ощей сети, короткие замыкания и т.д, 70 I329

После окон ания оплэв le ;я начинается осадка. Одновременно с началом осадки осуществляется непрерывный контроль длины участка радиальной деформации (фиг. 1) и максимальной величины сварного соединения, При этом непрерывно определяется отношение максимальной вели ины

Н к длине участка радиальной деформации сварного соединения и сравнивается с заданным значением. Под воздействием усилий осадки деформируются волокна зоны радиальной деформации. Величина Н сварного соединения и величина участка радиальной деформации Z во время осадки непрерывно увеличиваются. Изменения величин Н сварного соединения и участка радиальной деформации во время осадки происходит по-разному в зависимости Ql градиента темпег,этурного поля. При достижении отношения Н/L оппеделенной эеличины осадка прекращается.

Предлагаемый способ к:1нтактной стыковой сварки оплавлением преимущественно партий деталей из стали с компактными поперечными сечениями (круг, квадрат, прямоугольник и T.ll.) позволяет повысить качEcтво сваpн..!х соединений вс låäoiâèå повышения ударнаи вязкости эа сче. /оррекции величины осадки в зааисим3- и от

ИЗМЕНЕНИЯ ГРаДИЕ1 та тЕМПтЗРа1УРНОГО "O;IЯ.

Пример. Целесообразность при 1енения данного "ïîñîáà была проверена на экспериментальной установке на ба3е машины для кон акiíîé сты .овой срарки oi1 лавлением типа I/190I Для изменения еку,ци 3>-,аненvlt:" длины участка радиал. нои деформации Z и величинь текущих значении максимальнсй величины Н исПОЛьзОВаЛИСЬ СИCòÅÌ,I ИЗМЕрИ-.ЕЛЬНЫЕ ЗЛЕK троннт. е, модель 217 (217.0.00.0.00ÏÑ).

Для определения отношения k/L. используют дели1ельное устройство на базе микросхемы t 525ПС2. В качестве устроиства формирования сигнала, прогорзионального зада«но;лу отношению I I/1, принимают потенцио етр.

Сравнени= задаю.:цего и текуще;о сигналов, пропорциональных отношения Н/1, производят при помощи компаратора типа

К554 САБ.

При помощи способа контактнои стыкавои сварки сварено шесть партий квадратных заготовок 60 х 60 из Cl. 3 При этом изучены величины соотношений Н/L в сварных деталях. Иэ сваренных деталеи изгoTOBлены образцы для испытания на ударную вязкость. Полученные данные сведены в таблицу

Режим сварки выбран следующим образом: напряжение холостого хода сварочных трансформаторов 6,8 В, припуск на оплавН/L Уявнвя вязкость Дж/см

*Ceap a по прототипу. ление 20 мм, припуск на осадку при сварке по прототипу 10 мм, Таким образом, среднее значение удар30 ной вязкости повышается на дн2 дн1

100 о(з ан)

100 = 25, 98 — 78

Из приведенных результатов следует, что применение предлагаемого способа контактной стыковой сварки оплавлением позволяет повысить качество сварных соединений при сварке партии одинаковых деталей на 25 ф, путем повышения ударной вязкости сварных соединений, т.е. достигается цель поставленного изобретения.

Экономический эффект от применения предлагаемого способа может быть получен за счет снижения доли бракованных изделий. В качестве базового варианта выбрана технология контактной стыковой сварки оплавлением рельсов, применяемая на рельсосварочных предприятиях.

Опыт эксплуатации рельсов. сваренных контактной стыковой сваркой, показал их достаточную работоспособность и гарантированный проходящий по ним тоннаж 200 млн.т. Однако ежегодно до окончания наработки гарантированного тоннажа при дефектоскопии выявляется в среднем а год до

200 случаев зарождения усталостных дефек1703329

Составитель А.Бондарчук

Техред М.Моргентал Корректор М.Кучерявая

Редактор А.Мотыль

Заказ 23 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб„4/S

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 тов, По оценкам специалистов на 107ь случаев возникновение усталостных микротрещин обусловлено пониженными механическими свойствами металла сварных соединений. Остальные 90 дефектов 5 не связаны со сваркой, э объясняются нарушением технологии изготовления рельсового проката.

Для изъятия дефектного рельса и замены его нэ новый требуется время t - 3/4 ч. 10

Такие работы проводятся при остановке грузопотока. Убытки от 1 ч такого окна составляют в среднем 800 руб. Годовой экономический эффект при применении предлагаемого способа составляет 3 тыс. 15 руб.

Формула изобретения

Способ контактной стыковой сварки оплавлением преимущественно партий деталей иэ стали с компактными поперечными сечениями и одинаковыми поперечными сечениями, при котором свариваемые торцы деталей оплавляют и осаживают, о т л и ч аю шийся тем, что. с целью повышения качества сварного соединения, вследствие повышения ударной вязкости, при осадке свариваемых торцов измеряют текущие значения максимальной величины Н и длины участка L радиальной деформации, вычисляют отношение Н/L и при достижение этим отношением интервала значений 0,20,5 осадку прекращают,