СПОСОБ ОЦЕНКИ СОПРОТИВЛЯЕМОСТИ СПЛАВОВ ОБРАЗОВАНИЮ ГОРЯЧИХ ТРЕЩИН ПРИ СВАРКЕ Российский патент 1994 года по МПК B23K31/12 

Изобретение относится к сварке, в частности к способам оценки технологической прочности сплавов при сварке.

Известен способ испытания металлов на сопротивление образованию горячих трещин при сварке, основанный на деформировании ряда свариваемых образцов внешне приложенными силами [1]. Скорость деформации при этом различна для разных образцов, применяемых для оценки сопротивляемости образованию горячих трещин.

Недостатком известного способа является большая трудоемкость испытаний из-за необходимости подготовки и испытания 10-15 образцов для получения искомой информации.

Целью изобретения является сокращение времени и трудозатрат при проведении испытаний путем получения результатов на одном образце.

Это цель достигается тем, что в известном способе оценки сопротивляемости сплавов образованию горячих трещин при сварке, включающем изготовление образца, наложение сварного шва с одновременным нагружением свариваемого образца растягивающим усилием, скорость сварки образца и скорость его деформирования внешними силами поддерживают постоянными, измеряют деформацию и перемещение образца и скорость изменения этих параметров в процессе испытаний, а за критерий сопротивляемости образованию горячих трещин принимают расстояние от точки на образце, в которой скорость деформации равна скорости перемещения, до точки начала возникновения трещины.

Таким образом, сущность способа заключается в том, что критическая скорость деформации достигается не только перемещением захватов испытательной машины, но и внешней деформацией самого свариваемого образца.

Сущность способа иллюстрируется чертежом, где представлены сварной образец и схема протекающих в нем деформационных процессов.

Образец 1 удлиненной формы (L:b=6-10) проплавляется вдоль оси ОХ электрической дугой (или другим источником тепла). При этом образец будет изменять свою длину между захватами машины на величину ε. Скорость изменения длины ε′= имеет характер, представленный кривой ε'=f(x). При постоянных значениях скорости сварки, тепловложения и типа образца ε' сохраняется постоянной. При этом свариваемый таким образом образец начинают растягивать внешне приложенными силами в режиме постоянства скорости перемещения захватов, это перемещение изображается кривой δ, а его скорость - кривой δ'.

В образцах заданного состава при постоянстве условий сварки протяженность зоны температурного интервала хрупкости (ТИХ) будет постоянна, а скорость испытанной деформации в этой зоне будет пропорциональна разности δ^'-ε^'.

На чертеже представлены функции δ₁ δ₁^'=ε и ε^' от Х. Из схемы следует, что на различных участках образца разность δ^'-ε^' будет иметь различные знаки. На участке ОХ₁ δ^'>ε^' и значение δ^'-ε^' будет положительным. На этом участке в соединении образца с захватом машины будет происходить выборка первоначального зазора.

На участке Х₁-Х₂ δ^'-ε^' имеет отрицательное значение и зазор между образцом и захватом будет изменяться в другом направлении. Из чертежа следует, что на этом участке образец удлиняется быстрее, чем перемещаются захваты, т.е. образец удлинится на большую величину в сравнении с перемещениями захватов.

В предлагаемом способе в захватах испытательной машины должно быть предусмотрено клиновое устройство, которое автоматически выбирает зазор на участке Х₁-Х₂ так, что на участке Х₂- ∞, где δ^'-ε^' имеет положительное значение, а зазор в захватах отсутствует образец будет принудительно растягиваться с нарастающим значением δ^'-ε^'. Характер изменения величины δ^'-ε^' представлен на чертеже заштрихованной областью. Величина δ^'-ε^' прогрессивно возрастает и достигает критического значения при Х_к, когда возникает трещина.

За показатель сопротивляемости сплавов образованию горячих трещин при сварке принимается величина длины участка Х_к-Х₁. Чем эта длина больше, тем больше сопротивление данного сплава образованию горячих трещин при сварке.

Следует отметить, что на участке Х_к-∞ разность δ^'-ε^' возрастает более монотонно, чем в области Х₂-Х_к, таким образом в этой зоне разность δ^'-ε^' почти постоянна. Это приводит к тому, что в области Хк-∞ трещины могут образовываться при многих значениях. При этом возможны два случая: или трещина прорастает в зону Хк-∞ или образуется ряд трещин в этой зоне. Количество трещин за пределами Х>Х_к привносит дополнительную информацию. Подбором условий сварки и ширины образца можно определять сопротивляемость металла шва как продольным, так и поперечным трещинам. Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Для данного сплава и режима сварки экспериментально определяется ε и ε^' , δ и δ^' до образования горячих трещин. При известных значениях ε, ε^', δ, δ^'определяется значение Х₂, при котором ε^'= δ^'.

Значения ε, ε^' определяются на основе экспериментальных исследований и расчетов на ЭВМ для различного класса сплава, размеров образцов и режимов сварки. Таким образом, при испытании сплавов имеются предварительные сведения о величине Х₂ и, следовательно, можно назначить режим сварки, необходимый для обеспечения условия ε^'=δ^' на заданном значении Х.

Использование: изобретение относится к сварке, в частности к способам оценки технологической прочности сплавов при сварке. Сущность изобретения: способ включает изготовление образца, наложение продольного сварного шва с одновременным нагружением образца растягивающим усилием. Скорость сварки образца и скорость его деформирования внешними силами поддерживают постоянными. Определяют деформацию и перемещения образца и скорость изменения этих параметров. За критерий сопротивляемости образованию горячих трешин принимают расстояние от точки на образце, в которой скорость деформации равна скорости перемещения, до точки начала возникновения трещины. 1 ил.

СПОСОБ ОЦЕНКИ СОПРОТИВЛЯЕМОСТИ СПЛАВОВ ОБРАЗОВАНИЮ ГОРЯЧИХ ТРЕЩИН ПРИ СВАРКЕ, включающий изготовление образца, закрепление его в захватах нагружающей машины и наплавку сварного шва с одновременным нагружением свариваемого образца растягивающим усилием, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени и трудозатрат при испытаниях за счет получения искомых данных на одном образце, скорость сварки образца и скорость его деформирования растягивающими силами поддерживают постоянными, измеряют деформацию образца, перемещение захватов нагружающей машины и скорость изменения этих параметров в процессе испытаний и за критерий сопротивляемости образованию горячих трещин принимают расстояние от точки на образце, в которой скорость деформации равна скорости перемещения, до точки начала возникновения трещины.