Способ определения прочности сварного соединения при электроконтактной приварке сетки из углеродистой стали

Авторы патента:

Нафиков Марат Закиевич (RU)

Сайфуллин Ринат Назирович (RU)

Павлов Артур Павлович (RU)

B23K11/06 - с помощью роликовых электродов

Владельцы патента RU 2458767:

Павлов Артур Павлович (RU)

Изобретение может быть использовано при определении качества восстановления наружных цилиндрических поверхностей изношенных деталей. Сетку приваривают роликовым электродом на цилиндрический образец по винтовой линии с деформированием проволок сетки до полной ликвидации просвета между ними. Определяют поперечную пластическую деформацию проволок сетки из условия формирования на поверхности цилиндрического образца сплошного металлопокрытия. Прочность сварного соединения определяют по формуле в зависимости от диаметра проволок тканой сетки и толщины металлопокрытия. Изобретение позволяет повысить качество восстановления наружных цилиндрических поверхностей изношенных деталей за счет контроля прочности сварного соединения. 2 ил., 1 пр.

Изобретение относится к области электроконтактной роликовой сварки и приварки присадочных материалов и может быть использовано при определении качества восстановления наружных цилиндрических поверхностей изношенных деталей.

Известен способ определения прочности сварного соединения при электроконтактной приварке проволоки из углеродистой стали, при котором производят приварку проволоки роликовым электродом на цилиндрический образец по винтовой линии, определяют пластическую деформацию проволоки и по ней судят о прочности сварного соединения [1].

Известным способом производят приварку проволоки по винтовой линии с перекрытием смежных валиков металлопокрытия. При прохождении импульса тока материал присадочной проволоки разогревают до пластического состояния и осаживают усилием ролика-электрода, придавая проволоке как продольную, так и поперечную пластическую деформацию. В прототипе определяют относительную осевую пластическую деформацию проволоки ε_у как относительную разницу длин сварного валика L_В и длины присадочной проволоки L_ПР, затраченной на формирование этого валика, т.е. по формуле

Металл присадочной проволоки испытывает также поперечную деформацию, величина которой связана с осевой деформацией ε_у. Толщину металлопокрытия δ при приварке проволоки диаметром d по винтовой линии с шагом S определяют по известному выражению [2]

О величине поперечной пластической деформации присадочной проволоки судят по отношению диаметра проволоки d к толщине приваренного слоя δ. Из выражения (2) при приварке проволоки с оптимальным шагом наплавки по винтовой линии S/d=1,6…1,7 получают

В известном способе качество (прочность) сварного соединения металлопокрытия и основного металла образца оценивают по значению относительной осевой деформации присадочной проволоки ε_у по зависимости

Недостатком известного способа является то, что его можно применять только при электроконтактной приварке проволоки и нельзя применять при приварке присадочных материалов, выполненных на основе проволок из углеродистых сталей, например, тканых стальных сеток. Форма такого присадочного материала не позволяет достичь высоких значений осевой деформации. В зависимости от режимов приварки, значения ε_у составляют 3…7%.

Задача изобретения - повышение качества металлопокрытия при приварке несплошного присадочного материала.

Указанный технический эффект достигается тем, что производят приварку сетки роликовым электродом на цилиндрический образец но винтовой линии с деформированием проволок сетки до полной ликвидации просвета между ними, при этом определяют поперечную пластическую деформацию d/δ проволок сетки из условия формирования на поверхности цилиндрического образца сплошного металлопокрытия, а прочность сварного соединения определяют по формуле

где - безразмерная прочность сварного соединения; d - диаметр проволок тканой сетки; δ - толщина металлопокрытия..

На фиг.1 показана схема приварки металлической сетки на образец и процесс формирования металлопокрытия; на фиг.2 - схема несплошного присадочного материала - металлической сетки, выполненной на основе проволок из углеродистых сталей.

Металлическую сетку 1, сплетенную из проволок 2 с просветами 3, прижимают к вращающемуся цилиндрическому образцу 4, закрепленному в патроне 5 электроконтактной наплавочной установки, роликами-электродами 6 и формируют металлопокрытие 7 в твердой фазе. При приварке с образованием общей сварочной ванны вследствие специфики присадочного материала трудно удержать жидкую фазу в очаге деформации. Через просветы 3 сетки 1 неизбежно будут происходить выплески присадочного металла. Осевая деформация проволок 2 стальной сетки 1 недостаточна для обеспечения качественного сварного соединения металлопокрытия 7 с основным материалом образца 4.

При приварке несплошного присадочного материала - тканой стальной сетки 1 качество (прочность) сварного соединения обеспечивают за счет поперечной пластической деформации проволок 2 сетки 1. Для этого определяют зависимость прочности сварного соединения металлопокрытия 7 с образцом 4 от показателя (3) поперечной деформации проволок 1 d/δ. Из (3) выражают ε_у, подставляют в (1) и получают зависимость прочности сварного соединения от поперечной деформации проволок 2, изготовленных из углеродистой стали, в виде формулы

Чем больше пластическая деформация проволок 2 присадочной сетки 1, тем прочнее сварное соединение. Поэтому режимы контактной приварки выбирают таким образом, чтобы деформации проволок 2 тканой сетки 1 были максимально большими, т.е. просветы 3 сетки 1 полностью заплавляют и формируют на образце 4 сплошное металлопокрытие 7. При этом толщину δ металлопокрытия 7 определяют из условия формирования на поверхности образца 4 сплошного металлопокрытия 7 следующим образом.

Восстановление поверхности образца 4 площадью А производят присадочной сеткой 1 массой

где γ - масса 1 м² сетки 1.

Массу наваренной на образец 4 сетки также определяют как

где ρ - плотность стали (7800 кг/м³).

Таким образом, толщина слоя формируемого металлопокрытия 7 в твердой фазе при максимально возможной пластической деформации равна

Пример осуществления способа.

Наплавляют цилиндрический образец диаметром D=60 мм из стали 45 ГОСТ 1051-88, применяют в качестве присадочного материала сетку 8-3,0 ГОСТ 3306-88 длиной L=180 мм, шириной B=100 мм. Диаметр проволок сетки 3 мм, просветы 10 мм, γ=9 кг/м². Ток наплавки I=9 кА, длительность импульсов тока t_И=0,04 с, длительность пауз между импульсами t_П=0,08 с, окружная скорость вращения детали υ=0,020 м/с, шаг наплавки по винтовой линии S=5 мм/об, усилия на роликах-электродах F=1700 H. При наплавке просветы сетки полностью заплавляют. Замеряют удлинение сетки после приварки ΔL=8 мм, определяют безразмерную относительную продольную деформацию присадочной сетки ε_у=ΔL/L=8/180=0,0444. Определяют толщину металлопокрытия

δ=(1-ε_у)·γ/ρ=(1-0,0444)·9/7800=0,00110 м

Определяют прочность сварного соединения по критерию (5) поперечной деформации

Источники информации:

1. А.с. 641306, МКИ G01N 3/00. Опубл. 05.01.79, бюл. №1.

2. Пат. РФ 2220829, МПК B23K 11/06, 31/12. Опубл. 10.01.2004, бюл. №1.

Способ определения прочности сварного соединения при электроконтактной приварке сетки из углеродистой стали, включающий приварку сетки роликовым электродом на цилиндрический образец по винтовой линии с деформированием проволок сетки до полной ликвидации просвета между ними, при этом определяют поперечную пластическую деформацию d/δ проволок сетки из условия формирования на поверхности цилиндрического образца сплошного металлопокрытия, а прочность сварного соединения определяют по формуле

где - безразмерная прочность сварного соединения; d - диаметр проволок сетки; δ - толщина металлопокрытия.

Изобретение относится к области электроконтактной роликовой сварки и приварке присадочных материалов и может быть использовано при определении режимов электроконтактной приварки металлических сеток при восстановлении изношенных деталей типа вал.

Способ и устройство для электроконтактной приварки ферромагнитного порошка // 2453407

Изобретение относится к электроконтактной роликовой приварке ферромагнитных порошков и может быть использовано для восстановления изношенных и упрочнения рабочих поверхностей деталей.

Способ восстановления стальной детали // 2451589

Изобретение относится к сварочной технике и может быть использовано при восстановлении и упрочнении изношенной стальной детали посредством электроконтактной приварки к стальной детали стальной среднеуглеродистой ленты.

Узел соединения трубопровода из нержавеющей стали с сосудом из титанового сплава и способ его изготовления // 2450196

Изобретение относится к металлургии, в частности к сварке и пайке металлов, и может быть использовано для изготовления различных изделий в ядерной энергетике и других отраслях машиностроения.

Установка для электроконтактной наплавки деталей машин // 2446925

Изобретение относится к оборудованию для электроконтактной наплавки деталей машин. .

Способ восстановления детали электроконтактной приваркой // 2440223

Изобретение относится к сварочной технике и может быть использовано при восстановлении и упрочнении деталей машин методом электроконтактной приварки в различных отраслях машиностроения.

Способ электроконтактной приварки металлической ленты // 2440222

Способ получения покрытия на поверхности детали электроконтактной приваркой // 2431553

Изобретение относится к области электроконтактной сварки и наплавки и может быть использовано при восстановлении изношенных и упрочнении деталей электроконтактной приваркой металлических проволок.

Устройство для электроконтактной приварки ферромагнитного порошка // 2428288

Способ и устройство для сварки металлических волокон в нетканый материал путем многократного проведения процесса сварки, а также нетканый материал из соединенных сваркой металлических волокон // 2421310

Способ электроконтактной наплавки // 2466000

Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано для восстановления изношенных деталей машин при их электроконтактной наплавке проволокой

Способ и устройство соединения металлических листов // 2466812

Изобретение относится к способу и устройству соединения металлических листов, которые позволяют выравнивать уступ, заданный в соединительной части двух металлических листов, и уменьшать ступенчатый градиент соединительной части

Способ и устройство для роликовой сварки с раздавливанием кромок // 2466837

Способ нанесения покрытия на поверхность деталей с помощью электроконтактной сварки с использованием порошкового присадочного материала, содержащего железный порошок, и присадочный материал для его осуществления // 2473413

Изобретение относится к области металлургии, в частности к нанесению порошковых покрытий с помощью электроконтактной сварки, и может быть использовано для восстановления и упрочнения рабочих поверхностей

Устройство для электроконтактной приварки // 2480315

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к устройствам для роликовой электроконтактной сварки с вводом ультразвуковых колебаний, и может быть использовано при восстановлении и упрочнении деталей, а также при роликовой сварке спиральных швов

Способ электроконтактной роликовой приварки металлических ферромагнитных порошков // 2488467

Изобретение относится к контактной роликовой приварке металлических порошков и может быть использовано для восстановления изношенных и упрочнения рабочих поверхностей деталей типа тел вращения

Способ формирования покрытия на поверхности детали электроконтактной приваркой пучка металлических проволок // 2489241

Изобретение относится к области электроконтактной сварки и наплавки и может быть использовано при восстановлении изношенных деталей

Способ формирования металлопокрытия контактной приваркой присадочных проволок // 2517640

Изобретение относится к области контактной сварки, в частности к области восстановления изношенных валов контактной приваркой стальных проволок. Восстанавливают вал одновременной приваркой двух присадочных проволок с противоположных сторон вала, причем точное их взаиморасположение перед наплавкой обеспечивают при помощи кондуктора с двумя направляющими сквозными отверстиями. Плоскость, проходящая через оси отверстий кондуктора, перпендикулярна оси вала. Расстояние между осями отверстий равно сумме диаметров вала и присадочной проволоки. 2 ил.

Способ формирования металлопокрытия из цветных металлов и сплавов электроконтактной роликовой приваркой // 2552200

Изобретение относится к способу роликовой приварки и может быть использован при формировании на поверхности стальной детали металлопокрытия из цветных металлов и сплавов, таких как медь, латуни, бронзы и др. Перед приваркой изготавливают комбинированную присадку, содержащую проволоку из малоуглеродистой стали, пропущенную через тонкостенную трубку из цветного металла. Трубка имеет перфорированные по одной ее стороне отверстия. Комбинированную присадку приваривают к детали перфорированной стороной контактной сваркой роликом-электродом. Изобретение позволяет сформировать на детали металлопокрытие со сплошным однородным поверхностным слоем из цветного металла достаточной прочности для его последующей механической обработки. 4 ил.

Способ электроконтактной роликовой приварки металлических порошков // 2564777

Изобретение может быть использовано для восстановления изношенных и упрочнения рабочих поверхностей деталей типа тел вращения. Приварку порошка производят одновременно в двух точках перекрывающимися точками при постоянном расстоянии между смещенными на половину ширины токоподводящим и токоотводящим роликами. В околошовной зоне на порошковый материал воздействуют давлением, равным или большим сварочного давления, для создания повышенной плотности порошкового материала по сравнению с его плотностью при свободной насыпке и в зоне приварки. Поперечный изгиб детали компенсируют с помощью роликового люнета, установленного с обеспечением постоянного давления роликовых электродов на слой привариваемого порошка. Расположенный между поверхностью детали 1 и контактной поверхностью роликового электрода 3 слой порошка 11 с двух сторон окружен слоем приваренного порошка 9, а с третьей стороны - зоной порошка 10, расположенной между уплотнительным элементом 7 и деталью 1. По ходу движения роликового электрода находится слой порошка 12, предварительно уплотненный уплотнительным элементом 7. Такое соотношение плотностей порошка в различных зонах обеспечивает вытеснение из-под сварочного электрода 3 из зоны сварки строго определенного количества порошка и позволяет регулировать толщину привариваемого слоя. Способ исключает зависимость влияния диаметра обрабатываемой детали на качество получаемого металлопокрытия. 2 ил.