Способ изготовления образца для испытаний на трещиностойкость

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 23 К 31/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4898987/08 (22) 03.01.91 (4б) 23.03.93. Бюл. N 11 (71) Научно-производственное объединение

"Судоремонт" (7 ) Т.В.Молочная (56) Авторское свидетельство СССР М 1344552, кл, В 23 К 31/12, 1986. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБРАЗЦА

ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ HA ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ (57) Использование: сварка, в частности изготовление сварных соединений, выполненИзобретение относится к способам изготовления сварных соединений, выполненных контактной сваркой, и предназначено для использования в испытательной технике, в частности, в образцах, исследуемых на прОчностные свойства сварного соединения, а именно, на трещиностойкость.

Цель изобретения — ускорение проведения испытаний без увеличения трудоемкости изготовления образца, Поставленная цель достигается тем, что в известном способе изготовления образца дл испытания на трещиностойкость заключающегося в нагреве и последующей пластической деформации свариваемых торцов,"где, по крайней мере, один из свариваемых элементов выполняют из проката не 1рерывнолитой заготовки прямоугольного профиля с коэффициентом обжатия К =

-10-20, с участком ликвации, местопбложе5U 1803292 А1 ных контактной сваркой в различных отраслях машиностроения. Сущность изобретения: сваривают образец из двух элементов путем нагрева и осадки торцев. Один из свариваемых элементов выполняют из проката непрерывнолитой заготовки прямоугольного профиля с коэффициентом обжатия К = 10-20. Перед проведением сварки выявляют местоположение ликвации в макроструктуре его поперечного сечения. Свариваемый торец обрезают на расстоянии от 0 5 В до 0,5 В + d от участка ликвации, где  — ширина шва, d — величина смещения свариваемого торца. 4 ил, ние которого определяют в результате выяв ления макроструктуры его поперечного сечейия, затем выполняют его обрезку свариваемого торца на расстоянии от 0,5 В до (0,5 В + d) от участка ликвации, где В— ширина шва, d — величина смещения свариваемого торца.

На фиг.1 изображен вид свариваемых элементов до сварки; на фиг.2 — вид получаемого сварного соединения при контактной стыковой сварке; на фиг.3 — вид сварного соединения при первых циклах испытания (нагружения); на фиг,4 — схема получения проката из непрерывнолитой заготовки прямоугольного профиля.

На фиг.1-4 приняты следующие обозначения: 1 — свариваемые элементы, 2 — торец одного.из свариваемых элементов, 3 — участок ликвации в виде раскатанного загряз- . нения, 4 — сварное стыковое соединение, 5, (Л

С:

log ,C)

;Ы !

М ! 0 Ю

1803292

6 — соответственно наружные и внутренние граты.

Способ осуществляют следующим образом.

Для получения сварного стыкового соединения 4 в качестве одного из свариваемых элементов 1 берут прокат из непрерывнолитой заготовки прямоугольного профиля с коэффициентом обжатия К =

10-20, который содержит ликвацию. У данного металла участок ликвации имеет вид раскатанного загрязнения неметаллической фазы 3, ориентированное вдоль направления преимущественного течения металла при обработке его давлением и расположенное перпендикулярно свариваемому торцу 2. Коэффициент обжатия

А А1-.

К.= — —, В В1 где А и  — соответственно ширина и толщина исходной заготовки;

А1 и В1 — конечные параметры проката.

На фиг.4 представлен.вид макроструктуры поперечного сечения проката, полученного двумя способами из непрерывнолитой заготовки прямоугольного профиля, B промежутке при начальных стадиях пластической деформации с получением заготовки квадрат (9), Стрелками указана сторона, испытывающая преимущественное обжатие при прокате.

Способ I К = 10 — 20

Зона ликвации имеет значительную протяженность и ориентирована перпендикулярно боковому торцу.

Способ II К = 0,2-.1,0.

Зона ликвации значительно меньше и ориентирована параллельно торцу проката, При значениях указанных величин получают промежуточные заготовки с большой .толщиной (не прокат), которые не используются при сварке. Наличие участка ликвации (загрязнения) возможно только в металле, полученном иэ непрерывнолитой заготовки, т.е. в обычном слитке образуется прибыльная часть (при обычном способе разливки, в . которой находится ликвация; Она обрезается и не присутствует в дальнейшем переделе (переделом в данном случае является прокат), После применения в качестве одного из свариваемых элементов проката из непрерывнолитой заготовки и выявления в нем участка ликвации, в макроструктуре поперечного сечения, образук1т свариваемый элемент таким образом, что загрязнение (ликвация) располагается на расстоянии от

0,5 В до (0,5 В + d) от свариваемого торца, где  — ширина шва 4, д — величина смещения торца 2 при получении сварного стыкового соединения, Далее осуществляют

5 сварку путем нагрева и осадки свариваемых торцов 2 элементов 1 и получают неразьемное соединение 4. При этом за счет пластической деформации верхняя часть деформируемых торцов 2 пластически де"0 формируется вверх с образованием наружного грата 5, а нижняя — в противоположную сторону с образованием внутреннего грата

6(направление движения показано на рис.2 стрелками). Если раскатанное загрязнение располагается в нижней половине свариваемого торца, то загрязнение также меняет свое расположение и принимает вид, представленный на рис,3. При расположении раскатаного загрязнения в верхней части, .20 картина изменения расположения раскатанного загрязнения (ликвации) противоположная, В случае расположения раскатанного загрязнения (ликвации) посередине толщины свариваемого элемента после сварки оно также меняет свое направление аналогично вышеописанному, но в конечном итоге, располагается в направлении . торца, но в середине, и не выходит на поверхность ни сварного соединения 4, ни свари-30 ваемого элемента 1, В дальнейшем сварное соединение испытывается (нагружается) при рабочей на грузке и после единичных циклов нагружения на участке 8 расположенного загрязнения образуется несплошность металла, имеющая вид трещиноподобного дефекта (рис.3)> от которого в процессе дальнейших испытаний на трещиностойкость образуется трещина 9, которая увели40 чивается пО мере увеличения количества циклов нагружения, а затем происходит окончательный долом соединения на участке 10, При расположении раскатанного эа4«грязнения на расстоянии < 0,5 В во-первых, наблюдается полное отсутствие схватывания металла на линии 11 шва 4, т.е. получается несвариваемость сварного соединения, либо участок ликвации выходит

50 на ocb t2 шва 4 и на данном участке возникает непровар. В этом случае при дальнейшем испытании такого соединения на трещиностойкость возникает трудность установления аппаратуры, регулирующей из55 менение (в том числе и приращение) трещины при нагружении сварного соединения в процессе его испытаний. Для осуществления такой регистрации требуется проведение дополнительной обработки сварного соединения, заключающейся в

1803292 снятии наружного 5 и внутреннего 6 грата (снятие внутреннего 6 грата, например, в трубах очень трудоемко и требует больших дополнительных затрат на его осуществление). Кроме того, дополнительная толщина шва 4, обусловленная наличием грата 5 и 6, приводят в данном случае к увеличению времени испытания данного соединения, что в свою очередь, снижает производительность испытаний.

При расположении конца раскатанного загрязнения на расстоянии большем, чем

0 5 В + d участок ликвации не меняет своего расположения (ориентировки) и не приводит к образованию трещиноподобного дефвктэ, а следовательно, и к ускорению испытаний, Пример: Перед проведением сварки трубы ф217х5 мм, содержаЩей продольный св рной шов путем контактной сварки сопротивлением был взят паласовой прокат из непрерывнолитой заготовки прямоугольного профиля, Труба — из стали 09Г2С, Прокат получен при коэффициенте обжатия К = . 20. Выявление макроструктуры поперечного сечения показано наличие участка ликваци в виде раскатанного загрязнения, которое ориентировано перпендикулярно сваривэемому торцу и располагалось на раСстоянии 10 мм от него. Часть металла . была обрезана так, что свариваемый в дальнейшем торец располагался на расстоянии

4 мм от начала участка ликвации (участок пиквации располагался на расстоянии 2 мм .от внутренней поверхности свариваемого элемента.

Далее выполнялась контактная сварка сопротивлением при стандартных режимах ее проведения путем нагрева и последующей деформации свариваемых торцов, Сварное соединение имело параметры В =

4 мм; d =.3 мм, Затем труба первоначально подвергалась опрессовке рабочим давлением (водой). При первом цикле нагружения датчики акустической эмиссии зарегистрировали появление трещиноподобного дефекта глубиной 2 мм на внутренней поверхности трубы, хотя разгерметизации

5 трубы не наблюдалось, При последующем испытании повторно-статическим внутренним давлением произошло образование макротрещин от трещиноподобного дефекта, затем дал ьней10 ший их рост и разрушение на участке перехода от грата к свариваемому элементу.

Характер разрушения сварного соединения аналогичен виду„представленному на фиг.3, Потеря разгерметизации трубы

15 произошла при 9 циклах нагружения.

По отношению к прототипу существенно увеличивается производительность испытаний.

При программе испытаний 1000 образ20 цов в год экономическая эффективность от внедрения предлагаемого способа по сравнению с прототипом с учетом уменьшения трудоемкости изготовления образца и увеличение производительности испытаний со25 ставит около 2000 рублей в год, Формула изобретения

Способ изготовления образца для испытаний на трещиностойкость, заключающийся в нагреве и последующей осадке

30 свариваемых торцов элемента образца, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью ускорения проведения испытаний без увеличения трудоемкости изготовления образца, по крайней мере один из элементов выполняют иэ

35 проката с коэффициентом обжатия К = 1020 непрерывнолитой заготовки прямоугольного сечения с участком ликвации, местоположения которого определяют в результате выявления макроструктуры его по40 перечного сечения, и затем выполняют обрезку торца на расстоянии (0,5  — 0,5 8

+ d) от участка ликвации, где  — ширина шва;

d — величина смещения свариваемого

45 торца..1803292 РуГ4

Составитель Т.Молочная

Техред М,Моргентал Корректор Н Кешеля

Редактор Т.Иванова

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

Заказ 1026 Тираж .. Подписное

ВНИИПИ Государствейного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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