Способ исправления внутренних дефектов сварных швов

 

53 (72) Авторы изобретения

В. В. Редчиц и Г. Д. Никифоров (7 I } Заявитель (54) СПОСОБ ИСПРАВЛЕНИЯ ВНУТРЕННИХ ДЕФЕКТОВ СВАРНЫХ

ШВОВ

Изобретение относится к сварке метаялой н их сплавов цлавлеиием, преимущественно тонколистовых сплавов на основе титана н алюминия, и касается решения проблемы исправления сварных соединений, имеющих внутренние дефекты в виде единичных газовых пор, размеры которых выходят за пределы допустимых.

Известен способ устранения газовых цор в ивах, заключающийся в выборке механическим путем дефектного места и повторной его подварке f l ), Однако приходится применять трудоемкую операцию механнообработки, прн подварке

IS дефектного места использовать присгдочный материал. Подварка выбранного участка с заполнением присадкой приводит к значительным местным трудноисправимым деформа циям конструкции.

Известен также способ исправления внутренйия дефектов сварных швов, при котором повторно расплавляют металл шва, содержащий дефект (2).

Недостатком известного способа является увеличение деформации конструкции, а повторный переплав создает опасность гаэонасыщения металла шва комнонентамн воздуха.

Кроме того, повторный нерецлав не всегда позволяет сраэу устранить дефект. Неизбежны случаи, когда повторный переплав приходится проводить неоднократно.

Цель изобретения — повышение эффективности и качества при снижении трудоемкости способа.

Поставленная цель достигается тем, что со. гласно способу исправления внутренних дефектов сварных швов, преимущественно в виде еднниааых пар в тонколнстовых соединениях сплавов на основе титана и алюмн. ння, при котором. повторно расплавляют металлы шва, содержащий дефект, прн этом расплавление металла, окружающего пору, производят внутри сварного соединения с приложением. виещнего давления, причем величину удельного давления, воздействующего на жидкий металл, выбирают иэ соотношения, Р - (б-8) Ю 6, где P — удельное давление, кг/см ; (— поверхностное натяжение жидкого металла, дин/см; о" — толщина сварного соединения, мм;

5 площадь контакта электрод-деталь, см, а величину проплавления обеспечивают раиной (0,82 — 0,86) о а давление снимают после кристаллизации металла, когда р 4 6 где 5 г- — предел текучести металла при заданной температуре, кгс/ем .

Расплавление металла внутри сварного соединения с приложением внешнего давления осуществляют с помощью контактных точечных электродов.

Известно, что поры являются опасным дефектом сварных соединений и могут в зависимости от размера, расположения и количества в несколько раз снизить работоспособность конструкций, особенно подвергающихся действию повторных нагрузок.

При изготовлении сварных узлов техническими условиями в соответствии.с назначением этих узлов (их категории) оговариваются нормы недопустимых без исправления дефектов, оговаривается их максималъньтй размер, количество и др. В частности, s зависимости от ответственности конструкции и, толщины свариваемого стыка оговаривается максимально допустимый размер единичных пор. Если диаметр единичных пор в металле шва превышает этот размер, то необходимо производить исправление дефекта одним из известных способов.

Физическая сущность изобретения заключается в уменьшении недопустимых размеров единичных нор, образовавшихся при сварке плавлением, до размеров неопасных (допустимых для данного сечения сварного соединения и категории конструкции) за счет воздействия через жидкий металл на газовый пузырек давлением, способствующим смещению механического условия (равновесия) существования пузырька в жидкости в сторону уменьшения радиуса",этого пузырька.

При этом, если пузырек заполнен растворами в жидком Металле газом (например, во.дородом), то определенной величиной давления на жидкость его можно уменьшить до таких размеров, что он далыпе .спонтанно исчезнет (газ пузырька растворится в металNe).

В соответствии с предлагаемым способом расплавляют металл, окружающий кору, за счет электросопротивления, а давление на жидкий металл создают электродами контактной электросварочной машины.

Условие механического равновесия газового пузырька в жидкости, контактируницей

899307 а

,,открытой поверхностью с атмосферой, выглядит так

t0

25

3S

И

РФ Р0.4 1 т где P — давление газа в пузырьке;

Ря. — бараметрическое давление н пузырек; — — капиллярное давление на пузырек (5 — поверхностное натяжение жидкого металла; — радиус пузырька) .

Это уравнение непригодно для рассматриваемого случая, когда жидкий металл находится внутри жесткого каркаса йз нерасплавленного металла (что мы обычно имеем при контактной электросварке).

В связи с этим была экспериментально определена зависимость между основными параметрами, определяющими эффективность уменьшения радиуса пузырька, т.е. давлением, которое нужно передать электродами на жидкость, поверхностным натяжением жидкости, толщиной сварного соединения и плоШадью контакта электрод-деталь.

Полученная зависимость

Р=(ь-В).<0 5—

S включает в себя оптимальный коэффициент, равный (6 — 8) ° 10 .

Величину мощности импульса сварочного тока, пропускаемого через металл шва, имевший дефект и подвергаемый расплавлению электросопротивлением, выбирают такой, чтобы проплавить металл шва на величину

0,82 — 0,86 о" от толщины сварного соединения. Если металл проплавлять,на меньшую величину, чем 0,82 — 0,86et", то пора может ие оказаться в жидком металле, кроме того затрудняется передача давления необходимой величины на жидкость из-за жесткости металлического каркаса окружающего металл (ж дкий металл). При увеличении проплава сверх

0,82 — 0,86 о появляется вероятность вывтесков из зон контакта деталь-электрод, черезмерное окисление (подгорание) металла шва в этих зонах (что особенно недопустимо для титана и его сплавов), а также появляются вмятины от электродов.

Экспериментально полученные соотношения параметров в предложенном способе гарантируют уменьшение. газовых пузырьков до размеров, когда они в ряде случаев могут спонтанно раствориться в жидком металле (если были заполнены растворимым газом, например, водородом), либо до ничтожно малых размеров, соответствующих нормам дяя данной категории конструкции к толщине металла (в случае, если в газовом пузырьке присутствует часть нерастворимых в жидком металле газов, например, СО).

На чертеже показано устройство для осуществления предлагаемого способа (где 1 сечение участка. сварного шва детали, имеющего дефекты в виде пор; 2 — электроды сварочной контактной машины; 3 — образуемая злектросопротивлеиием ванночка жидкого металла; 4 — газовый пузырек относительно твердого металла-пора).

Способ осуществляют следумнцим образом.

В металле сварных швов по рентгенограммам отмечают участок с дефектом (порой), размер которой выходит эа пределы, оговоренные техническими условнямн (инструкциями). Поверхность сварного шва в месте расположения дефекта зачишают с двух сторон до чистоты У 22,5 — V70 . Затем подбирают диаметр электрода для контактного нагрева (по существующим инструкциям на контакт899307

Ь ную сварку в зависимости от толщины детали), по которому определяют плошадь $.

По приведен эму соотношению устанавливают велищпту удельного давления Р (таблица). Затем на образце при установленном диаметре электрода и удельном давлении подбирают величину сварочного. тока и длительность его им-ульса нри условии обеспечения проплава величиной 0,32 — 0,86d". Удельное давление

10 снимают но истечении некоторого времени с момента пропускаиия импульса тока (поряд ка нескольких секунд), когда P < бг

В противном случае давление газа в умень-. шенном пузырьке (поре) может деформиротз вать нагретый металл и увеличивать пору в размерах.

В таблице приведены примеры выполнения

;предлагаемого способа.

Световой Длительность Р, кгс/см Результаты ток, кА.: импульсов, рентгенос контроля

0,22

615

Поры не обнаружено

1,0

0,6

1510 0,2

То же

1510 0,785

0,4

470

3,0

1. Способ исправления внутренних дефектов сварных швов, преимущественно в виде единичных пор в тонколистовых соединениях сплавов на основе титана и алюминия, прн котором повторно расплавляют металлы шва, содержащий дефект, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, с целью повышения эффективности и качества при снижении трудоемкости, 46 расплавление металла, окружающего пору, производят внутри сварного соединения с приложением внешнего давления, причем величину удельного давления, воздействующего на жидкий металл, выбирают из соотношения

Р = (6 — 8) ° 10е — 1

8 (5"

Толщина Диаметр б, днн/см S, см о",мм пор, мм

Примечание: Титановый сплав ОТ4.

Формула изобретения

1 где Р— удельное давление, кгс/см;

2. поверхностное натяжение жидкого металла, дин/GM; с — толщина сварного соединения, мм;

S — плошадь контакта электрод-деталь;

2 см, при этом величину проплавления обеспечивают равной 0,82-0,86о а давление снимают после кристаллизации металла при р <6 где бт — предел текучести металла при заданной температуре кг/см .

2, Способ по н. 1, о гл н ч а ю щ и йс я тем, что расплавление. металла внутри сварного соединения с приложением внешнего давления осуществляют с помощью контактных точечных электродов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Дуговая сварка титана в среде защитных газов, ПИ 126 — 67 НИАТ, 1968, с. 63.

2. Никифоров Г. Д., Редчиц В. В. О меха. низме образования пор при сварке титановых снлавовРСварочное производство", М 3, 1971, с. 49 (прототип).

8 307

Св е т. С ро

Техред J1. Пекарь

Корректор М. Мароши

Редактор F; Волкова

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна», 4, Заказ. 12019/18 тирж»5O

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открмтий

»3035, Москва, 1й — 35, Рйунккаи наб., д. 4/5