Способ обработки сварных соединений и инструмент для его осуществления



Способ обработки сварных соединений и инструмент для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2507048:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) (RU)

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке сварных соединений в судостроении, авиации, химическом машиностроении и других отраслях промышленности. Способ включает установку и закрепление сварного соединения и обработку его вращающимся инструментом, установленным под углом α, которому сообщают продольное перемещение относительно установленного на подкладке сварного соединения. Подкладка выполнена с канавкой, расположенной вдоль линии перемещения инструмента, выполненного в виде цилиндрической фрезы с выступом на ее торце. Обработку осуществляют при погружении выступа цилиндрической фрезы в основной металл сварного соединения на величину f=0,05-0,5 мм с последующим ее продольным перемещением. Угол установки цилиндрической фрезы определяют из условия обеспечения при ее продольном перемещении съема избыточной величины сварного шва передней частью фрезы и его пластического деформирования упомянутым выступом до уровня основного металла. Приведена конструкция инструмента и связь его параметров. Уменьшаются усилия на инструмент при большой выпуклости сварного шва, снижается неравномерность пластической деформации но длине сварного шва. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к обработке сварных соединений для повышения их циклической прочности и может быть использовано в машиностроении, в судостроении, авиации, химическом машиностроении и других отраслях промышленности.

Повышение усталостной прочности обычно достигается путем уменьшения концентрации напряжений и уменьшения остаточных растягивающих напряжений или создание благоприятных сжимающих напряжений в сварном шве.

Одним из возможных способов уменьшения концентрации напряжений является удаление выпуклости сварного шва путем фрезерования.

Известен способ обработки сварных соединений удалением выпуклости сварного шва фрезерованием (Кувшинский В.В. Фрезерование. / В.В. Кувшинский. - М., «Машиностроение», 1977. - С.96, 99).

Недостатком способа является то, что остаточные растягивающие напряжения в сварном шве практически не меняются.

Уменьшение остаточных растягивающих напряжений возможно способами пластического деформирования сварного шва.

Известен способ обработки сварного соединения специальным инструментом для сварки трением с перемешиванием, в процессе которого происходит пластическая деформация сварного шва, увеличивается прочность соединения, и за счет интенсивной пластической деформации в сварном шве растягивающие напряжения переходят в сжимающие (см. Fuller С. A study of friction stir processing tool designs for microstructural modifications as demonstrated in aluminum fusion welds / C. Fuller, M. Mahoney and W. Bingel. // 5th International Friction Stir Welding Conference. - Metz, France, 14-16 September 2004. - P.11).

К недостаткам способа следует отнести неравномерность пластической деформации по длине сварного шва при обработке, а также чрезмерное усилие на инструмент при большом усилении сварного шва.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ обработки сварных соединений, включающий установку и закрепление сварного соединения и обработку его вращающимся инструментом, установленным под углом а, которому сообщают продольное перемещение относительно сварного соединения (SU 1609555 A1, B23K 37/00, 30.11.1990).

Недостатком способа является неравномерность пластической деформации по длине сварного шва при обработке, а также чрезмерное усилие на инструмент при большом усилении сварного шва.

Техническим результатом изобретения является протекание равномерной пластической деформации по всей длине сварного шва, а также уменьшение усилия на инструмент при большом усилении сварного шва.

Технический результат достигается способом обработки сварного соединения, включающий установку и закрепление сварного соединения и обработку его вращающимся инструментом, установленным под углом α, которому сообщают продольное перемещение относительно сварного соединения, отличающимся тем, что сварное соединение устанавливают на подкладке, выполненной с канавкой, расположенной вдоль линии перемещения инструмента, используют инструмент в виде цилиндрической фрезы диаметром D, выполненной с выступом на ее торце диаметром d, а обработку осуществляют при погружении выступа цилиндрической фрезы в основной металл сварного соединения на величину f=0,05-0,5 мм с последующим ее продольным перемещением, при этом угол установки цилиндрической фрезы определяют из условия обеспечения при ее продольном перемещении съема избыточной величины сварного шва передней частью фрезы и его пластического деформирования упомянутым выступом до уровня основного металла по формуле:

α = arcsin 2f d

В результате такого воздействия инструмента на сварное соединение протекают одновременно два процесса - фрезерование выпуклости сварного шва и равномерная пластическая деформация сварного шва по длине. Фрезерование приводит к уменьшению усилия на инструмент при большой выпуклости сварного шва (в результате его снятия), снижению концентрации напряжений в сварном соединении и снижению неравномерности пластической деформации. Пластическая деформация приводит к улучшению внешнего вида сварного соединения и снижению уровня остаточных растягивающих напряжений или даже перевода их в благоприятные сжимающие напряжения.

Технический результат достигается также инструментом для обработки сварного соединения, выполненным в виде цилиндрической фрезы диаметром D с цилиндрическим выступом на ее торце диаметром d, высотой h и со скруглением радиуса R=0,05-0,5 мм, при этом диаметры фрезы и выступа выбраны из соотношения: D/2<d.

Передняя часть фрезы снимает избыточную выпуклость сварного шва, а выступающая цилиндрическая часть пластически деформирует сварной шов, доводя его до уровня основного металла, при этом задняя часть фрезы не должна касаться пластически деформированного металла.

В качестве инструмента может быть использован как составной инструмент из торцевой полой фрезы со вставленной в нее втулкой, образующей требуемый выступ, так и цельный специально изготовленный инструмент.

На фиг.1 представлен заявляемый инструмент, где

1 - подкладка; 2 - основной металл; 3 - инструмент для обработки; g -выпуклость сварного шва; f - величина заглубления инструмента в основной металл; α - угол наклона инструмента; h - величина выступа торца; d - диаметр выступа; D - диаметр фрезы, R - радиус скругления выступа фрезы, S - толщина обрабатываемого материала

Обработку сварного соединения осуществляют с использованием в качестве привода инструмента фрезерного станка следующим образом:

На стол станка устанавливают подкладку. На подкладку устанавливают сварное соединение. Далее сварное соединение закрепляют прижимами к столу станка. На станке устанавливают режимы обработки. В хобот станка устанавливают инструмент.

Включают вращение инструмента, и столом станка сварное соединение поднимают до касания с инструментом. Далее погружение ведут до касания инструмента основного металла. После пластификации металла включают продольное перемещение инструмента и осуществляют обработку сварного соединения. При этом фреза срезает усиление сварного шва, а выступ цилиндрической части инструмента пластически деформирует металл шва.

Ниже приведен пример осуществления изобретения.

Пример

В лабораторных условиях обработаны соединения пластин длиной 300 мм, шириной 80 мм с толщиной 6 мм из алюминиевого сплава АМг6. В качестве привода инструмента использован фрезерный станок.

Режим получения соединения:

Для обработки использовался инструмент с диаметром фрезы 40 мм и диаметром выступа 30 мм, высота выступа составляла 2 мм. Инструмент был установлен под углом 1 градус. Скорость вращения инструмента составляла 710 об/мин, скорость перемещения - 80 мм/мин. Инструмент погружался в основной металл на 0,2 мм. В результате получено сварное соединение с равномерно деформированным сварным швом по всей его длине и без усиления.

Таким образом, в результате совмещения процессов фрезерования и пластического деформирования сварного шва за счет срезания излишней выпуклости сварного шва перед инструментом, снижается нагрузка на последний, и формируются условия для более равномерного протекания пластической деформации.

1. Способ обработки сварного соединения, включающий установку и закрепление сварного соединения и обработку его вращающимся инструментом, установленным под углом α, которому сообщают продольное перемещение относительно сварного соединения, отличающийся тем, что сварное соединение устанавливают на подкладке, выполненной с канавкой, расположенной вдоль линии перемещения инструмента, используют инструмент в виде цилиндрической фрезы диаметром D, выполненной с выступом на ее торце диаметром d, а обработку осуществляют при погружении выступа цилиндрической фрезы в основной металл сварного соединения на величину f=0,05-0,5 мм с последующим ее продольным перемещением, при этом угол установки цилиндрической фрезы определяют из условия обеспечения при ее продольном перемещении съема избыточной величины сварного шва передней частью фрезы и его пластического деформирования упомянутым выступом до уровня основного металла по формуле:
α = arcsin 2 f d .

2. Инструмент для обработки сварного соединения способом по п.1, выполненный в виде цилиндрической фрезы диаметром D с цилиндрическим выступом на ее торце диаметром d и с округлением радиусом R=0,05-0,5 мм, при этом диаметры фрезы и выступа выбраны из соотношения:
D/2<d.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сварочному производству, к способам контактной стыковой сварки оплавлением изделий различного сечения. Способ включает установку и зажатие в сварочных губках свариваемых изделий, предварительное оплавление и сжатие свариваемых торцов, предварительный подогрев проходящим током, контроль распределения температуры, нагрев изделий и последующие оплавление и осадку.

Изобретение относится к листовым заготовкам для изготовления методами холодной штамповки из них корпусных деталей, в частности деталей кузовов автомобилей. Заготовка состоит из сваренных частей из требуемых по условиям прочности и штампуемости сортамента и марок стали из листа, ленты или полосы.

Изобретение относится к сварке, а именно к изготовлению листовых сварных заготовок для получения из них методами холодной штамповки корпусных деталей, в том числе деталей кузова автомобиля.

Изобретение относится к области технологии сварки, в частности к способу снятия остаточных напряжений, возникающих в детали в процессе сварки. .

Изобретение относится к области станкостроения, в частности к мобильным расточно-наплавочным комплексам, которые предназначены для восстановления цилиндрических отверстий и посадок под валы и подшипники, а также выравнивания соосности цилиндров и т.д.

Изобретение относится к сварочному устройству точечной сварки, в частности к сварочным клещам. .

Изобретение относится к сварочной технике, а именно к устройствам для перемещения сварочной горелки относительно изделия, и может быть использовано при наплавке, в процессе сварки изделий протяженной длины, сварки труднодоступных мест, в частности угловых швов, например, при изготовлении камер аппаратов воздушного охлаждения (АВО).

Изобретение относится к способу защиты элементов оптической системы от напыления при электронно-лучевой сварке и может быть использовано в сварочных установках с оптическими или оптико-электронными средствами контроля процесса сварки.

Изобретение относится к средствам защиты лица сварщика от светового излучения и дыма при проведении сварочных работ. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к процессам образования стыковых сварных швов на трубах при получении трубных шпилек U-образных пучков с использованием эффекта локализованного горячего пластического деформирования сварного шва и прилегающих к нему околошовных зон.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при зачистке электродов для точечной сварки. Устройство для зачистки по меньшей мере одного электрода для точечной сварки содержит фрезерную головку и направляющее устройство, выполненное с возможностью направления фрезерной головки относительно по меньшей мере одного электрода для точечной сварки.

Изобретение относится к оборудованию для механической обработки кромок, в частности уголков на заготовках, предпочтительно, в виде панели, выполненных из дерева, древесных материалов, пластмассы или тому подобного.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в станках для снятия скосов при снятии скосов на поверхностях под сварной шов, в частности на металлических листовых материалах и трубах.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в станках для снятия скосов при обработке поверхности под сварной шов, выполненных с возможностью регулирования глубины резки скосов посредством операции в одно касание.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для удаления с поверхности металлов шлака, продуктов коррозии, прокатной окалины, заусенцев и для резания металлов.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для снятия заусенцев, округления кромок и обработки плоскостей на фрезерных, многопозиционных и многооперационных станках.

Изобретение относится к области обработки кромок, плит или панелей из вспененных материалов, например пенополистирола, в том числе фасонных кромок. .

Изобретение относится к области механической обработки, фрезерованию. .

Изобретение относится к области производства труб, линиям отделки труб. .

Изобретение относится к способу подготовки кромок листовых заготовок резанием для сварки листовых сварных заготовок и для получения из них методами холодной листовой штамповки корпусных деталей. Листовые заготовки собирают в пакет и обрабатывают кромки листовых заготовок путем их фрезеровки в пакете. При этом при сборке в пакет листовые заготовки выравнивают посредством механической вибрации, а перед фрезеровкой обрабатываемые кромки предварительно охлаждают путем криогенной обработки. Глубину фрезеровки пакета на 1 м длины обработки выбирают в соответствии с эмпирической зависимостью: y=0,58·e0,06·N·t+0,014·N, где N - количество ходов режущего инструмента, тыс. ходов, t - толщина листа, мм. Изобретение позволяет повысить производительность подготовки кромок листовых заготовок методом фрезерования в пакете за счет выбора оптимальной глубины фрезерования кромок заготовок. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх