Способ снижения остаточных сварочных напряжений



Способ снижения остаточных сварочных напряжений

 

C21D1/30 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

Владельцы патента RU 2593256:

Семыкин Владимир Николаевич (RU)

Изобретение относится к способу снижения остаточных напряжений и может быть использовано при производстве сварных конструкций. Воздействуют потоком дроби направленным на поверхность сварного соединения. Воздействие потоком дроби осуществляют путем выстрела свинцовой дробью диаметром 1,75-2,75 мм с удельной энергией 30-60 Дж/см2. Изобретение позволяет повысить долговечность сварных изделий, стабильность их геометрических форм. 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к области сварки, а именно к способам снижения остаточных напряжений в сварных соединениях и может быть использовано при производстве сварных конструкций.

Известны несколько способов частичного снижения остаточных сварочных напряжений в частично или полностью готовых конструкциях (узлах). Основные из них включают либо термическую обработку, либо внешнее механическое воздействие.

Известен аналог - способ проковки сварных швов для снижения напряжений (Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Прочность сварных соединений и деформации конструкций: Учеб. пособие. - М.: Высш. школа, 1982. - 272 с. ил., стр.233-236), применяющийся как в процессе сварки по остывающему металлу, так и после полного его остывания. При холодной проковке нагрев обычно невелик и создаются высокие сжимающие напряжения. Проковка ведется вручную, ударами молота весом 0,6…1,2 кг или механизированным инструментом с малыми (до 6…10 м/с), средними (до 100 м/с) и высокими (более 100 м/с) скоростями движения бойка.

Недостатками способа является то, что эта обработка может быть опасна снижением пластичности металла, его надрывом вследствие исчерпания пластичности при проковке. В ряде случаев высокий уровень сжимающих напряжений нежелателен по условиям эксплуатации изделия, например, возможна потеря устойчивости при нагрузках ниже расчетных при суммировании рабочих и остаточных напряжений. Применение этого способа сопряжено также с трудностями практического использования.

Наиболее близким по технической сущности является способ, оптимизирующий напряженное состояние в поверхностном слое металла (Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн. 1 / Под ред. П.Н. Учаева. - Изд. 3-е, испр. - М.: Машиностроение, 1988. - 560 с: ил., стр 224). Это дробеструйная обработка (обдувка дробью), заключающаяся в наклепе поверхностного слоя потоком стальных шариков диаметром 0,5-1,5 мм, создаваемым пневматическими или центробежными дробометами. Скорость потока дроби задается при этом 50-60 м/с, продолжительность обработки несколько минут.

Недостатки этого способа с точки зрения снятия остаточных сварочных напряжений следующие: напряжения сжатия создаются лишь на глубину ≤1,7 мм, при наклепе снижается качество поверхности, при передозировании легко получить перенаклеп, вызывающий хрупкость и трещиноватость поверхностного слоя, снижающие долговечность изделий. Стоимость дробометных устройств и их обслуживание относительно высоки.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение долговечности сварных изделий, стабильности их геометрических форм.

Технический результат изобретения достигается тем, что в способе снижения остаточных сварочных напряжений, включающем воздействие потоком дроби, направленным на поверхность сварного соединения, осуществляют импульсное воздействие путем выстрела свинцовой дробью диаметром 1,75-2,75 мм с удельной энергией 30-60 Дж/см2.

На основании патентного поиска, проведенного по доступным источникам информации, отличительных признаков, указанных в формуле предлагаемого изобретения не обнаружено.

В связи с этим данное техническое решение соответствует критерию «существенные отличия».

Пример. Снижение остаточных напряжений в сварном образце. Образец - стыковое соединение двух пластин Ст3, габаритами 200×85×6 мм каждая. Сварка полуавтоматическая в углекислом газе за один проход проволокой ОК Aritorid диаметром 1,2 мм на режиме: ток - 200 А, напряжение - 20 В, скорость подачи проволоки 500 м/час. Контроль полученного соединения не выявил сварочных дефектов.

На поверхности каждой из двух пластин с лицевой и тыльной стороны чертилкой наносили координатные сетки с шагом 10×10 мм. В узлах координатной сетки магнитоупругим измерителем механических напряжений ИМН-4М (разработка Воронежского государственного технического университета) определяли остаточные сварочные напряжения. Образец закрепляли струбцинами на опоре. Обеспечивали все предусмотренные правила безопасности при использовании охотничьего оружия /1/. В левую пластину образца производили выстрел с расстояния 10 метров из ружья охотничьего самозарядного МР-153 (ТУ 7186-028-07539044-98) двенадцатого калибра, заряженного патроном охотничьим дробовым «Элит» (ГОСТ 50530-2010, ТУ 7272-001-56887860-02). Количество свинцовых дробинок (ГОСТ 7837-76) №7 диаметром 2,5 мм в стандартном снаряде 340 штук общей массой 32 грамма. Стоимость одного патрона в разном исполнении по состоянию на 2014 год 0,2…0,4 доллара США.

Скорость снаряда дроби №7 на расстоянии 10 м от ствола равна 306 м/с /2, стр.182/. Кинетическая энергия дроби массой 0,032 кг при скорости 306 м/с составила:

После выстрела, никак не повредившего образец, в тех же узлах координатной сетки, что и до выстрела, снова провели определение остаточных напряжений тем же прибором с участием того же оператора-измерителя.

Установили следующее. В том участке левой пластины площадью S ≈42 см2 , на который пришелся основной импульс массы дроби с удельной энергией w=WK/S=1498/42=35,7 Дж/см2 снижение уровня остаточных сварочных напряжений составило ≈43%. Измерения с тыльной стороны той же левой пластины показали снижение напряжений на ≈21%, что однозначно свидетельствует о релаксации по всей толщине пластины. В правой пластине стыкового образца исследования с лицевой и тыльной стороны заметного изменения уровня напряжений до и после воздействия не выявили. Влияние величины удельной энергии выстрела на уровень остаточных напряжений и состояние сварного соединения отражает таблица. Сведения, занесенные в таблицу, получены эмпирически.

На основании приведенных в таблице данных обработку реальных сварных изделий и образцов с целью снижения остаточных напряжений производили, выбирая удельную энергию выстрела в интервале 30…60 Дж/см2 в зависимости от толщины деталей, входящих в соединения и особенностей их конструкции. В ряде случаев последовательно формируют зоны без высоких напряжений неоднократным воздействием.

Технико-экономический эффект предлагаемого способа выражается в повышении долговечности изделий, стабильности их геометрических форм за счет эффективного, высокопроизводительного, низкозатратного снижения остаточных напряжений в ответственных сварных узлах, предотвращающего их разрушение. Минимизируются деформации, вызывающие биения, заклинивания деталей машин и механизмов.

Литература

1. Виноградов А.Н. Большая энциклопедия охоты / А.Н. Виноградов, В.В. Ликсо, В.Н. Шунков.- Минск: Харвест. 2011. - 480 с: ил.

2. Основы спортивной охоты. -М., Воениздат, 1970 г.

Способ обработки поверхности сварного соединения потоком дроби, заключающийся в том, что поверхность сварного соединения обрабатывают потоком свинцовой дроби диаметром 1,75-2,75 мм, который направляют посредством выстрела с удельной энергией 30-60 Дж/см2.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано при изготовлении сваркой оплавлением стальной детали, в частности подшипникового кольца. При осуществлении стыковой сварки производят оплавление и осадку с получением сварного шва (24).

Изобретение относится к области термической обработки сварных рельсовых стыков и может быть использовано на железнодорожном транспорте. Устройство для обработки сварного рельсового стыка содержит установочный зажимной и центрирующий узел для захвата головки рельса.

Изобретение относится к области изготовления ротора турбины газотурбинного двигателя, состоящего из двух и более деталей, изготовленных преимущественно из никелевого жаропрочного сплава с применением электронно-лучевой сварки.

Изобретение относится к области термической обработки и предназначено для термообработки сварных соединений контейнерного оборудования и узлов, работающих в условиях длительной эксплуатации под воздействием ударного нагружения и пониженных температур.

Стыковочная машина может быть использована для соединения контактной сваркой концов последовательных полос (11, 12) в установке обработки полос. Две симметрично расположенные пары зажимных губок (22, 32, 31, 21) устройства для сварки первого конца одной полосы (11) со вторым концом другой полосы (12) предназначены для удержания и позиционирования с целью соединения сваркой концов полос (11, 12).

Изобретение может быть использовано для термической обработки сварных соединений, полученных линейной сваркой трением, в частности, соединения диска и лопаток блисков.

Изобретение относится к способам термической обработки рельсов. Способ включает повторный нагрев сварной зоны рельсов в области P, расположенной на расстоянии С от центра Q сварного шва, причем 0,2Lh≤C≤3Lh, где Lh - длина зоны термического воздействия (HAZ) в сварной зоне рельса.

Изобретение относится к способу и устройству сварки металлических проволок. Сварку выполняют с помощью лазерного источника с образованием сварного соединения, по существу, не выходящего за радиальное поперечное сечение свариваемых проволок.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении бурильных труб из легированных марок стали с требованиями к работе удара сварного соединения.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в различных отраслях промышленности для повышения надежности сварных соединений стальных конструкций и увеличения срока их службы.

Группа изобретений относится к способу дробеструйной обработки поверхности металлической детали для получения наноструктурированного поверхностного слоя и устройству для его осуществления.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к термической обработке изделий конструкционных сталей. Для повышения ударной вязкости стали при сохранении высоких значений показателей твердости и прочности стальное изделие закаливают на мартенсит, после чего при комнатной температуре подвергают в течение 10-15 минут воздействию пульсирующего дозвукового воздушного потока, имеющего частоту 1130-2100 Гц и звуковое давление 120-140 дБ, которое дополняют воздействием колеблющихся в пульсирующем воздушном потоке металлических пустотелых шариков, размещенных вдоль поверхности обрабатываемого изделия в виде параллельных рядов цепочек, в виде сетки из пересекающихся цепочек шариков или установленных в ячейки проволочной сетки.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для упрочнения винтовых цилиндрических пружин. Способ включает навивку пружины, термообработку, дробеметную обработку, заневоливание пружины или ее 3-5-кратное сжатие до соприкосновения витков и наклеп.

Изобретение относится к упрочнению поверхности металлических изделий. Осуществляют установку обрабатываемого изделия электрически изолированно на изоляторы с заземляющим проводом.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к металлообработке, и может быть использовано при изготовлении металлических изделий с повышенной износостойкостью поверхности.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к трубе из аустенитной нержавеющей стали. Труба изготовлена из стали, содержащей, в мас.%: от 14 до 28% Сr и от 6 до 30% Ni.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к аустенитной нержавеющей стали, используемой для изготовления труб. Сталь содержит в мас.%: Cr: от 15,0 до 23,0% и Ni: от 6,0 до 20,0%, а ее поверхность покрыта обработанным слоем с высокой плотностью энергии, в котором микроструктура и граница кристаллического зерна не различимы.

Изобретение относится к области технологии сварки и служит для снятия остаточных напряжений, возникающих в сварных соединениях в процессе автоматической сварки. .

Изобретение относится к области технологии сварки. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в производстве пружин из стали. .
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в области машиностроения и других отраслях промышленности. Техническим результатом изобретения является получение стабильных результатов закалки и повышение механических свойств.
Наверх