СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ ПРИ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОЙ ПРИВАРКЕ СЕТКИ ИЗ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ Российский патент 2012 года по МПК B23K11/06 

Изобретение относится к области электроконтактной роликовой сварки и приварки присадочных материалов и может быть использовано при определении качества восстановления наружных цилиндрических поверхностей изношенных деталей.

Известен способ определения прочности сварного соединения при электроконтактной приварке проволоки из углеродистой стали, при котором производят приварку проволоки роликовым электродом на цилиндрический образец по винтовой линии, определяют пластическую деформацию проволоки и по ней судят о прочности сварного соединения [1].

Известным способом производят приварку проволоки по винтовой линии с перекрытием смежных валиков металлопокрытия. При прохождении импульса тока материал присадочной проволоки разогревают до пластического состояния и осаживают усилием ролика-электрода, придавая проволоке как продольную, так и поперечную пластическую деформацию. В прототипе определяют относительную осевую пластическую деформацию проволоки ε_у как относительную разницу длин сварного валика L_В и длины присадочной проволоки L_ПР, затраченной на формирование этого валика, т.е. по формуле

Металл присадочной проволоки испытывает также поперечную деформацию, величина которой связана с осевой деформацией ε_у. Толщину металлопокрытия δ при приварке проволоки диаметром d по винтовой линии с шагом S определяют по известному выражению [2]

О величине поперечной пластической деформации присадочной проволоки судят по отношению диаметра проволоки d к толщине приваренного слоя δ. Из выражения (2) при приварке проволоки с оптимальным шагом наплавки по винтовой линии S/d=1,6…1,7 получают

В известном способе качество (прочность) сварного соединения металлопокрытия и основного металла образца оценивают по значению относительной осевой деформации присадочной проволоки ε_у по зависимости

Недостатком известного способа является то, что его можно применять только при электроконтактной приварке проволоки и нельзя применять при приварке присадочных материалов, выполненных на основе проволок из углеродистых сталей, например, тканых стальных сеток. Форма такого присадочного материала не позволяет достичь высоких значений осевой деформации. В зависимости от режимов приварки, значения ε_у составляют 3…7%.

Задача изобретения - повышение качества металлопокрытия при приварке несплошного присадочного материала.

Указанный технический эффект достигается тем, что производят приварку сетки роликовым электродом на цилиндрический образец но винтовой линии с деформированием проволок сетки до полной ликвидации просвета между ними, при этом определяют поперечную пластическую деформацию d/δ проволок сетки из условия формирования на поверхности цилиндрического образца сплошного металлопокрытия, а прочность сварного соединения определяют по формуле

где - безразмерная прочность сварного соединения; d - диаметр проволок тканой сетки; δ - толщина металлопокрытия..

На фиг.1 показана схема приварки металлической сетки на образец и процесс формирования металлопокрытия; на фиг.2 - схема несплошного присадочного материала - металлической сетки, выполненной на основе проволок из углеродистых сталей.

Металлическую сетку 1, сплетенную из проволок 2 с просветами 3, прижимают к вращающемуся цилиндрическому образцу 4, закрепленному в патроне 5 электроконтактной наплавочной установки, роликами-электродами 6 и формируют металлопокрытие 7 в твердой фазе. При приварке с образованием общей сварочной ванны вследствие специфики присадочного материала трудно удержать жидкую фазу в очаге деформации. Через просветы 3 сетки 1 неизбежно будут происходить выплески присадочного металла. Осевая деформация проволок 2 стальной сетки 1 недостаточна для обеспечения качественного сварного соединения металлопокрытия 7 с основным материалом образца 4.

При приварке несплошного присадочного материала - тканой стальной сетки 1 качество (прочность) сварного соединения обеспечивают за счет поперечной пластической деформации проволок 2 сетки 1. Для этого определяют зависимость прочности сварного соединения металлопокрытия 7 с образцом 4 от показателя (3) поперечной деформации проволок 1 d/δ. Из (3) выражают ε_у, подставляют в (1) и получают зависимость прочности сварного соединения от поперечной деформации проволок 2, изготовленных из углеродистой стали, в виде формулы

Чем больше пластическая деформация проволок 2 присадочной сетки 1, тем прочнее сварное соединение. Поэтому режимы контактной приварки выбирают таким образом, чтобы деформации проволок 2 тканой сетки 1 были максимально большими, т.е. просветы 3 сетки 1 полностью заплавляют и формируют на образце 4 сплошное металлопокрытие 7. При этом толщину δ металлопокрытия 7 определяют из условия формирования на поверхности образца 4 сплошного металлопокрытия 7 следующим образом.

Восстановление поверхности образца 4 площадью А производят присадочной сеткой 1 массой

где γ - масса 1 м² сетки 1.

Массу наваренной на образец 4 сетки также определяют как

где ρ - плотность стали (7800 кг/м³).

Таким образом, толщина слоя формируемого металлопокрытия 7 в твердой фазе при максимально возможной пластической деформации равна

Пример осуществления способа.

Наплавляют цилиндрический образец диаметром D=60 мм из стали 45 ГОСТ 1051-88, применяют в качестве присадочного материала сетку 8-3,0 ГОСТ 3306-88 длиной L=180 мм, шириной B=100 мм. Диаметр проволок сетки 3 мм, просветы 10 мм, γ=9 кг/м². Ток наплавки I=9 кА, длительность импульсов тока t_И=0,04 с, длительность пауз между импульсами t_П=0,08 с, окружная скорость вращения детали υ=0,020 м/с, шаг наплавки по винтовой линии S=5 мм/об, усилия на роликах-электродах F=1700 H. При наплавке просветы сетки полностью заплавляют. Замеряют удлинение сетки после приварки ΔL=8 мм, определяют безразмерную относительную продольную деформацию присадочной сетки ε_у=ΔL/L=8/180=0,0444. Определяют толщину металлопокрытия

δ=(1-ε_у)·γ/ρ=(1-0,0444)·9/7800=0,00110 м

Определяют прочность сварного соединения по критерию (5) поперечной деформации

Источники информации:

1. А.с. 641306, МКИ G01N 3/00. Опубл. 05.01.79, бюл. №1.

2. Пат. РФ 2220829, МПК B23K 11/06, 31/12. Опубл. 10.01.2004, бюл. №1.

Изобретение может быть использовано при определении качества восстановления наружных цилиндрических поверхностей изношенных деталей. Сетку приваривают роликовым электродом на цилиндрический образец по винтовой линии с деформированием проволок сетки до полной ликвидации просвета между ними. Определяют поперечную пластическую деформацию проволок сетки из условия формирования на поверхности цилиндрического образца сплошного металлопокрытия. Прочность сварного соединения определяют по формуле в зависимости от диаметра проволок тканой сетки и толщины металлопокрытия. Изобретение позволяет повысить качество восстановления наружных цилиндрических поверхностей изношенных деталей за счет контроля прочности сварного соединения. 2 ил., 1 пр.

Способ определения прочности сварного соединения при электроконтактной приварке сетки из углеродистой стали, включающий приварку сетки роликовым электродом на цилиндрический образец по винтовой линии с деформированием проволок сетки до полной ликвидации просвета между ними, при этом определяют поперечную пластическую деформацию d/δ проволок сетки из условия формирования на поверхности цилиндрического образца сплошного металлопокрытия, а прочность сварного соединения определяют по формуле

где - безразмерная прочность сварного соединения; d - диаметр проволок сетки; δ - толщина металлопокрытия.