Способ снятия внутренних напряженийв металлических изделиях

 

827563

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.07.78 (21) 2636251/22-02 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень № 17 (45) Дата опубликования описания 07.05.81 (51) М. Кл.

С 21D 1j30

Государственный комитет (53) УДК 621.785.79 (088.8) по делам изобретений и открытий

И. А. Левин, О. А. Мягков, Ю. В. Шабанов и М. К.

Государственный союзный завод по механической и х очистке котлоагрегатов ф м А Т .1т . 11 3 ЧФХНВЧВС11 """ ичесущ и (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ СНЯТИЯ ВНУТРЕННИХ НАПРЯЖЕНИЙ

В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЯХ

Изобретение относится к снятию внутренних напряжений в металлических конструкциях после предшествующей обработки, например после сварки.

Известен способ снятия внутренних напряжений в металлических изделиях путем нагартовки и устройство для его осуществления, представляющее собой рубильный молоток с последовательно используемыми двумя тупыми зубилами различной формы (1).

Механическая нагартовка позволяет снизить величину остаточных напряжений в сварных изделиях, что повышает усталостную выносливость.

Недостатком известного способа является наличие остаточных напряжений в поверхностном слое металла вследствие нагартовки, а также вмятины и канавки от зубил, уменьшающие эксплуатационные характеристики изделий.

Известен также способ снятия внутренних напряжений в металлических изделиях путем воздействия на них импульсного электромагнитного поля и устройство для его осуществления (2).

Недостатками известного способа и устройства являются высокие затраты электроэнергии при его реализации, в частности при обработке изделий с низкой электропроводностью, неэффективное снятие внутренних напряжений вследствие появления остаточной деформации при использовании электромагнитных импульсов с высокой

5 энергией, а также ограниченное применение — для обработки деталей с замкнутым контуром.

Цель изобретения — уменьшение уровня остаточных напряжений и снижение затрат

10 электроэнергии.

Поставленная цель достигается тем, что при обработке металлических изделий с низкой электропроводностью на обрабатываемую поверхность периодически воздей15 ствуют одиночными импульсами электромагнитного поля энергией 60 — 200 Дж, длительностью 10 — — 10 — а сек и продолжительностью паузы между импульсами, в

10 — 10" раз превышающей длительность

20 импульса. Воздействие импульса на изделие осуществляют посредством индуктора через промежуточный элемент — пластину из материала с высокой электропроводностью.

25 На фиг. 1 схематично изображено устройство, реализующее предлагаемый способ, общий вид; на фиг. 2 — электрическая схема устройства.

Устройство содержит расположенный

30 вблизи конструкции 1, имеющей сварной

827563

25

35

50

55 шов, источник 2 электромагнитных импульсов, выполненный, например, в виде соленоида 3, намотанного на диэлектрический каркас 4 и содержащий болты 5 токопровода. Источник 2 импульсов закреплен на диэлектрическом кронштейне 6. Соленоид

3 соединен через управляемый полупроводниковый ключ-тиристор 7 с электроразрядным источником тока 8, содержащим накопительный конденсатор 9 и элементы его зарядки, трансформатор 10, выпрямитель

11. Тиристор 7 соединен с блоком управления 12. Источник тока 8 соединен с электросетью через выключатель 13, Устройство работает следующим образом.

При включении выключателя 13 при помощи элементов 10 и 11 происходит заряд конденсатора 9. По команде блока управления 12 тиристор 7 открывается и происходит разряд конденсатора 9 на соленоид

3. Разряд тока, проходя по соленоиду 3, вызывает вблизи него импульсы электромагнитного поля. Импульсы электромагнитного поля вызывают в металлической конструкции, расположенной рядом с соленоидом 3, вторичный ток. Взаимодействие первичного и вторичного тока возбуждает импульсную силовую деформацию конструкции. В результате ее воздействия остаточные деформации снимаются или даже меняют знак, становясь вместо растягивающих сжимающими.

В случае, если материал конструкции 1 имеет малую электрическую проводимость, между соленоидом 3 и конструкцией 1 размещают электропроводящую прокладку.

Пример. Обработке подвергались образцы, изготовленные из двух сваренных встык стальных листов. Размеры образца

300);170)<10 мм. Сварной шов соединения листов с полным приплавлением был получен ручной дуговой сваркой с металлическим электродом. Измерение остаточных напряжений в образцах осуществлялось прибором, позволяющим получить эпюру распределения остаточных напряжений в сварном образце. Образец располагали на столе. Под края образца, параллельные сварному шву, подкладывали небольшие пластины для того, чтобы сварной шов и околошовная зона не соприкасались с поверхностью стола. На образец укладывали медную пластину толщиной 1,2 мм и вплотную к ней подводили электромагнитный индуктор, подключенный к электроразрядному источнику тока.

На образец воздействовали 20 импульсами электромагнитного поля энергией

= 60 Дж. Длительность каждого импульса — 10 — сек, продолжительность паузы между импульсами — 3 ик. Таким образом, продолжительность всего процесса обработки со ставил а 60 се к.

После обработки вновь были измерены остаточные напряжения в образце, Г1олученная эпюра показала, что предлагаемый способ изменяет величину и характер распределения остаточных напряжений в сварных швах. Например, в точке, расположенной на расстоянии 50 мм от места стыка листов, остаточное напряжение после сварки до обработки было равно 75 кг/мм, а после обработки — 25 кг/мм, т. е. остаточное напряжение снизилось на 70 .

Применение предлагаемого технического решения позволяет существенно снизить уровень внутренних напряжений в металлических изделиях при сравнительно низких энергозатратах.

Формула изобретения

1. Способ снятия внутренних напряжений в металлических изделиях, преимущественно, обладающих низкой электропроводностью, включающий воздействие на изделие импульсным электромагнитным полем, о тл и ч а ющий ся тем, что, с целью уменьшения уровня остаточных напряжений и снижения затрат электроэнергии, на поверхность изделия периодически воздеиствуют одиночными импульсами электромагнитного поля энергией 60 — 200 дж, длительностью импульса 10 — " — 10 — сек и продолжительностью паузы между импульсами, в

10 — 10" раз превышающей длительность импульса.

2. Способ по п. 1, отлич ающий ся тем, что импульсное воздействие на изделие с низкой электропроводностью осуществляют посредством индуктора через промежуточный элемент — пластину из материала с высокой электропроводностью.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Труды американского общества инже. неров-механиков, 1970, № 1, с. 83.

2. Гринченко Г. Г. и др. Вестник Харьковского политехнического института, 1973, № 81, с. 65.

827563 юг. 1

1

/

Д

Составитель И. Разумовский

Редактор И. Гохфельд Техред Л. Куклина Корректоры: В. Хам и А. Галахова

Заказ 645/13 Изд. № 300 Тираж 634 Подписное

НПО «Поискь Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2