Способ получения стыкового сварного соединения с заданным положением концентратора растягивающих остаточных напряжений

Изобретение относится к оптимизации остаточного напряженного состояния и может быть использовано при производстве сварных конструкций. Для повышения долговечности сварных изделий, стабильности их геометрических форм у сварного шва по разные от него стороны определяют положение концентратора растягивающих остаточных сварочных напряжений с двумя изотропными точками замкнутого типа, расположенными симметрично. Эти точки принимают за вершины равностороннего треугольника. Третью вершину треугольника отмечают непосредственно на оси шва с той стороны от концентратора, которая противоположна запланированному направлению перемещения концентратора. В третьей вершине шов простреливают навылет пулей. Пробоину, если необходима герметичность, заваривают или заглушают заклепкой. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области сварки, а именно к оптимизации остаточного напряженного состояния в сварных соединениях, и может быть использовано при производстве сварных конструкций.

На настоящий момент сведений о способах получения стыкового сварного соединения с заданным положением концентратора растягивающих остаточных сварочных напряжений (ОСН) по доступным литературным источникам не обнаружено.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение долговечности сварных изделий, стабильность их геометрических форм, предотвращение потери устойчивости элементов балок.

Технический результат достигается тем, что в способе получения стыкового сварного соединения с заданным положением концентратора растягивающих остаточных напряжений осуществляют перемещение концентратора растягивающих остаточных напряжений вдоль сварного шва, при этом определяют положение в концентраторе изотропных точек, расположенных симметрично и равноудаленно от оси сварного шва по разные от него стороны, затем изотропные точки соединяют прямой линией, которую принимают за одну из сторон равностороннего треугольника, а изотропные точки - за две его вершины, причем третью вершину треугольника намечают на сварном шве со стороны относительно концентратора, которая противоположна запланированному направлению перемещения концентратора, при этом осуществляют прострел сварного шва пулей навылет в точке расположения упомянутой третьей вершины, а пулевое отверстие при необходимости заваривают или заглушают заклепкой.

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

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

Пример осуществления способа. Выполняли сварное соединение с заданным положением концентратора растягивающих ОСН. Образец - стыковое соединение двух пластин из стали Ст3 с габаритами 200×170×6 мм выполненное полуавтоматической сваркой в СО2 за один проход. Режим сварки: сварочный ток - 200 А, напряжение дуги - 20 В, скорость подачи сварочной проволоки диаметром 1,2 мм равнялась 500 м/ч. Сварочных дефектов полученное соединение не имело.

На лицевую поверхность образца чертилкой наносили координатную сетку с шагом 10×10 мм. В узлах координатной сетки магнитоупругим измерителем механических напряжений ИМН-4М (разработка Воронежского государственного технического университета, ведущий конструктор Юршин А.Н.), оснащенным датчиком с базой измерения 5 мм и угломерным устройством с погрешностью ±2 градуса, определяли геометрические и количественные характеристики напряженного состояния стыкового сварного соединения.

Получили поле изостат, они же траектории наибольших Sσ1 (сплошные линии) и наименьших Sσ2 (штриховые линии) главных напряжений (фиг. 1, а). Ввиду симметрии поля относительно оси сварного шва показана картина только в верхней пластине образца. Концентратор растягивающих ОСН представляет собой сгущение изостат с центрами в двух изотропных (особых, сингулярных, ортотропных) точках расположенных: А - выше, В - ниже сварного шва. Эти точки задали вертикальную, перпендикулярную оси шва, прямую АВ, которую приняли за первую сторону равностороннего треугольника ABC. Концентратор решили переместить от исходного положения влево. Для этого третью вершину равностороннего треугольника точку С наметили противоположно запланированному направлению перемещения, т.е. справа относительно АВ и непосредственно на оси шва.

В условиях стрелкового полигона образец закрепили струбцинами на стенде. Обеспечили выполнение всех предусмотренных правил безопасности при использовании охотничьего нарезного огнестрельного оружия.

В точку С произвели одиночный выстрел из карабина самозарядного «Сайга» калибром 5,45 мм, предназначенного для промысловой и любительской охоты. Патрон - 5,45 ПС (индекс ГРАУ-7Н6) образца 1974 г. с обыкновенной пулей массой 3,4 г со стальным сердечником массой 1,43 г. Скорость пули 890 м/с. Кинетическая энергия пули составила 1346 Дж и оказалась достаточной, чтобы пробить в точке С навылет сварной шов толщиной 6<δ<7 мм (шов толще сваренных пластин за счет усиления шва). Пробоина имела правильную круглую форму без надрывов и трещин. Заусенцы на входе и выходе отверстия были удалены за счет формирования небольших фасок. При необходимости обеспечить герметичность сварных изделий, отверстие можно заварить или заглушить заклепкой.

После выстрела тем же прибором при участии того же оператора в тех же узлах координатной сетки вновь определили поле изостат, а в нем местоположение концентратора напряжений. Измерили количественные значения ОСН. Картину поля после выстрела показывает фиг. 1, б. При сравнении фиг. 1, б с фиг. 1, а и результатов измерений очевидно смещение концентратора растягивающих ОСН на 45 мм влево от положения, занимаемого им до выстрела. Это подтвердило эффективность заявляемого способа. При необходимости увеличения расстояния перемещения концентратора операцию следует повторить. Цена одного патрона по состоянию на 2016 год 0,14 доллара США.

Способ экономичен и может быть полезен в случаях:

1) удаления (разведения) друг от друга концентраторов ОСН для того, чтобы не суммировалось их неблагоприятное воздействие, например, при проходящих рядом сварных швах: параллельных, прямолинейного и кругового, двух круговых и т.д.;

2) перемещения концентратора растягивающих напряжений в зону напряжений сжатия для взаимной компенсации;

3) рационального сочетания остаточных напряжений с силовым потоком рабочих (эксплуатационных) напряжений от внешних нагрузок;

4) увода концентраторов ОСН от геометрических концентраторов, вызываемых технологическими дефектами (трещины, подрезы, непровары, шлаковые включения, газовые пузыри), нерациональными очертаниями швов, нерациональными элементами конструкций соединений.

Технико-экономический эффект предполагаемого способа выражается в повышении долговечности изделий, сопротивляемости потери устойчивости, стабильности их геометрических форм за счет появившихся возможностей оптимизации остаточного напряженного состояния в ответственных сварных узлах. При этом снижается вероятность их разрушения, минимизируются деформации, провоцирующие биения и заклинивания деталей машин и механизмов.

1. Способ получения стыкового сварного соединения с заданным положением концентратора растягивающих остаточных напряжений, заключающийся в том, что осуществляют перемещение концентратора растягивающих остаточных напряжений вдоль сварного шва, при этом определяют положение в концентраторе изотропных точек, расположенных симметрично и равноудаленно от оси сварного шва по разные от него стороны, затем изотропные точки соединяют прямой линией, которую принимают за одну из сторон равностороннего треугольника, а изотропные точки - за две его вершины, причем третью вершину треугольника намечают на сварном шве со стороны относительно концентратора, которая противоположна запланированному направлению перемещения концентратора, при этом осуществляют прострел сварного шва пулей навылет в точке расположения упомянутой третьей вершины.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пулевые отверстия заваривают или заглушают заклепкой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий из ферромагнитных материалов и предназначено для определения величин механических сжимающих напряжений в низкоуглеродистых сталях.

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, в частности к устройствам для измерения нажатий щетки на коллектор непосредственно на электрической машине в рабочем режиме, и может быть использовано в промышленности на любых электрических машинах.

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой датчик механических деформаций на основе аморфных ферромагнитных микропроводов. Датчик измерения механических деформаций содержит прямоугольную пластину, выполненную с поперечными разрезами, обеспечивающими возможность ее растяжения в продольном направлении, в посадочном месте прямоугольной пластины размещен дополнительно введенный миниатюрный соленоид, подключенный к третьей паре контактных площадок, внутри которого размещен магниточувствительный элемент, при этом миниатюрный соленоид соединен через третью пару контактных площадок с источником постоянного тока, источник переменного тока соединен через первую пару контактных площадок с аморфным ферромагнитным микропроводом и выполнен в виде генератора переменного тока частоты f, усилитель сигналов дифференциальной измерительной катушки усиливает сигналы частоты 2f.

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой датчик механических деформаций на основе аморфных ферромагнитных микропроводов. Датчик измерения механических деформаций содержит прямоугольную пластину, выполненную с поперечными разрезами, обеспечивающими возможность ее растяжения в продольном направлении, в посадочном месте прямоугольной пластины размещен дополнительно введенный миниатюрный соленоид, подключенный к третьей паре контактных площадок, внутри которого размещен магниточувствительный элемент, при этом миниатюрный соленоид соединен через третью пару контактных площадок с источником постоянного тока, источник переменного тока соединен через первую пару контактных площадок с аморфным ферромагнитным микропроводом и выполнен в виде генератора переменного тока частоты f, усилитель сигналов дифференциальной измерительной катушки усиливает сигналы частоты 2f.

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой датчик механических деформаций на основе аморфных ферромагнитных микропроводов. Датчик конструктивно объединяет магниточувствительный элемент и электронное измерительное устройство.

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой датчик механических деформаций на основе аморфных ферромагнитных микропроводов. Датчик конструктивно объединяет магниточувствительный элемент и электронное измерительное устройство.

Способ определения механических напряжений стальных конструкций основан на определении действительного направления напряжения в точке контроля на основании полученной зависимости анизотропии коэрцитивной силы от величины напряжения.

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов, технической диагностике, предназначено для определения остаточных механических напряжений в деформированных ферромагнитных сталях и может применяться в лабораторных, цеховых и полевых условиях.

Изобретение относится к способам неразрушающего контроля остаточных напряжений в сварных соединениях и изделиях из ферромагнитных и парамагнитных материалов. Способ позволяет повысить точность контроля действующих и остаточных напряжений в изделии, определить предельное состояние изделия перед его разрушением и ресурс его эксплуатации.

Изобретение относится к системе и способу для определения механического напряжения компонента самолета, изготовленного из намагниченного материала. Техническим результатом изобретения является упрощение определения механического напряжения на различной глубине компонента.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к созданию высокопрочной стальной трубы электросваркой сопротивлением. Для повышения сопротивления разрыву и равномерного относительного удлинения, обеспечивающих подходящую сгибаемость стальной трубы, её получают электросваркой сопротивлением из стали, содержащей, в мас.%: C 0,04-0,15, Si 0,10-0,50, Mn 1,0-2,2, P 0,050 или менее, S 0,005 или менее, Cr 0,2-1,0, Ti 0,005-0,030 и Al 0,010-0,050, остальное - Fe и неизбежные примеси, и микроструктуру, включающую полигональный феррит с объёмной долей 70% или более и остаточный аустенит с объёмной долей 3-20%, и остаток, имеющий по меньшей мере одну фазу, выбранную из мартенсита, бейнита и перлита, при этом полигональный феррит имеет средний размер зерна 5 мкм или более и отношение сторон 1,40 или менее.

Изобретение относится к области металлургии, в частности термической обработке сварных соединений рельсов. Для уменьшения износа рельсов в области сварного соединения и восстановления структуры и свойств в области сварных соединений способ включает первоначальный нагрев всего сечения рельса в области сварного соединения до температуры нагрева под закалку на длину, превышающую длину зоны термического влияния сварки и первоначальную закалку; затем производят повторный нагрев поверхностного слоя по меньшей мере головки рельса в зонах термического влияния первоначального нагрева до температуры нагрева под закалку, при этом длину участков повторного нагрева задают таким образом, чтобы исключить наложение зон термического влияния повторного нагрева на сварной шов, и далее производят повторную закалку.

Изобретение относится к области металлургии. Для предотвращения появления хрупких изломов, возникающих в подошве сварного шва рельса, устройство для термической обработки рельса содержит источник питания, электрически соединенный c катушкой для нагрева для индукционного нагрева зоны термического влияния сварного шва «HAZ» части подошвы рельса, и средство для охлаждения, при этом катушка для нагрева обращена к нижней поверхности части подошвы рельса и имеет длину внешней области в направлении длины рельса 1,2Lh или более, а в направлении ширины рельса – равную 1,1W или более, где Lh - длина зоны термического влияния сварного шва «HAZ» части подошвы рельса в направлении длины рельса, мм, W - ширина подошвы рельса, мм.

Изобретение относится к области металлургии. Для предотвращения изменения температуры в области тепловой обработки труб способ обработки трубы включает: первый этап размещения во внутренней полости трубы через по меньшей мере одно отверстие, выполненное в ней, по меньшей мере одного расширительного элемента с подающей трубкой, выполненных из гибкого материала, и его расположения по меньшей мере с одной стороны нагреваемого участка трубы посредством воздушного потока, создаваемого во внутренней полости трубы; второй этап подачи текучей среды через гибкую подающую трубку в по меньшей мере один расширительный элемент с обеспечением надувания расширительного элемента и перекрытия внутренней полости трубы по меньшей мере с одной стороны нагреваемого участка трубы; третий этап нагрева участка трубы путем подачи электрического тока к индукционной катушке, расположенной на внешней поверхности нагреваемого участка трубы при одновременном перекрытии по меньшей мере с одной стороны нагреваемого участка внутренней полости трубы с помощью расширительного элемента.

Изобретение относится к сварочному производству. Для снижения остаточных сварочных напряжений изготавливают серию образцов, формируют сварной шов, состоящий по длине, например, из двух частей с установленным между этими частями рабочим элементом, проводят отпуск при температуре, постоянной для всех образцов и в течение различного для всех образцов временного интервала.

Изобретение может быть использовано при изготовлении длинномерных рельсов и бесстыковых плетей для путей железнодорожного, городского и промышленного транспорта.

Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при получении износостойких покрытий на деталях из углеродистых и низколегированных сталях, работающих в условиях абразивного износа.

Изобретение относится к стыковой сварке металлопродукции, в частности к сварке продольных швов труб большого диаметра, кольцевых швов трубопроводов, а также швов трубопроводных изделий (отводов, тройников и т.д).

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стальным трубам, получаемым электрической контактной сваркой. Труба имеет химическую композицию, содержащую, в мас.%, С: от 0,03 до 0,59, Si: от 0,10 до 0,50, Mn: от 0,60 до 2,10, Al: от 0,01 до 0,35, Са: от 0,0001 до 0,0040, Cr: от 0,01 до 1,09, при этом содержание Si и содержание Mn удовлетворяют массовому отношению Mn/Si, находящемуся в диапазоне от 6,0 до 9,0, и остальное составляет Fe и неизбежные примеси.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве труб. Способ индукционной термической обработки сварного соединения бурильных труб включает нагрев под аустенизацию до температуры не более 970°С с выдержкой 15-30 с на 1 мм поперечного сечения сварного соединения, охлаждение и отпуск при температуре Aс1 ± 30°С с выдержкой, увеличенной до трёх раз по отношению к выдержке при аустенизации.

Изобретение относится к технологиям упрочнения деталей авиационных двигателей с помощью дробеструйной обработки. Способ включает дробеструйную обработку поверхности контрольной пластины квадратной формы, изготовленной из материала обрабатываемой детали, измерение стрелы прогиба деформированной контрольной пластины.

Изобретение относится к оптимизации остаточного напряженного состояния и может быть использовано при производстве сварных конструкций. Для повышения долговечности сварных изделий, стабильности их геометрических форм у сварного шва по разные от него стороны определяют положение концентратора растягивающих остаточных сварочных напряжений с двумя изотропными точками замкнутого типа, расположенными симметрично. Эти точки принимают за вершины равностороннего треугольника. Третью вершину треугольника отмечают непосредственно на оси шва с той стороны от концентратора, которая противоположна запланированному направлению перемещения концентратора. В третьей вершине шов простреливают навылет пулей. Пробоину, если необходима герметичность, заваривают или заглушают заклепкой. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх