СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ МЕТАЛЛОВ Российский патент 2015 года по МПК B23K37/00 C21D10/00 

Описание патента на изобретение RU2547066C1

Изобретение относится к области технологии сварки, а именно к способам снятия остаточных напряжений, возникающих в сварных соединениях в процессе сварки и, как следствие, приводящих к снижению показателей прочности и надежности всей конструкции в целом.

Возникновение остаточных напряжений в зоне сварных соединений в первую очередь связано с неравномерностью нагрева свариваемой детали, а также с неодновременностью протекания процессов кристаллизации металла сварного шва.

На сегодняшний день традиционным способом снятия остаточных напряжений и повышения качества сварных соединений является проведение различных типов термических операций: отпуска, отжига, нормализации. Недостатками данного типа операций является их неэкологичность и высокая энергоемкость. Также они труднореализуемы для обработки крупногабаритных конструкций.

Одним из альтернативных способов снятия остаточных напряжений является вибрационная обработка конструкций, суть которой заключается в наложении на обрабатываемую конструкцию вибрационных колебаний, параметры которых (амплитуда и частота), а также время наложения колебаний (в процессе сварки или после) определяются эффектом, которого требуется достичь, и способом сварки.

В качестве прототипа принят способ снятия напряжений сбегающей кромкой, включающий наложение циклической вибрационной нагрузки на сварной шов в процессе сварки (Pat. 6223974 USA Trailing edge stress relief process (TESR) for welds / Madhavji A. - Publ. 01.05.2001). Наложение вибрационной нагрузки с частотой 400 Гц осуществляется с помощью пневматического вибрационного устройства.

Данный способ имеет следующий существенный недостаток:

вследствие наложения колебаний на одной определенной частоте существенно ограничивается диапазон достигаемых эффектов, а иногда и эффективность обработки в целом.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности снятия остаточных напряжений, а также расширение диапазона достигаемых эффектов обработки.

Технический результат достигается тем, что в способе дуговой сварки металлов, включающем наложение циклической вибрационной нагрузки на кристаллизующийся металл сварочной ванны посредством вибрационного устройства согласно изобретению частоту вибрационной нагрузки в течение одного цикла ее наложения изменяют по линейному закону в диапазоне от 50 до 250 Гц. Цикл наложения вибрационной нагрузки при ручной дуговой сварке штучными электродами составляет 1 секунду. Цикл наложения вибрационной нагрузки при полуавтоматической сварке в среде защитных газов составляет 0,7 секунды.

Так, при проведении исследований по влиянию вибрационных колебаний в диапазоне 50-200 Гц (всего было проведено 5 опытов с шагом частоты 50 Гц) на свойства сварных соединений из стали 09Г2С толщиной 10 мм нами было установлено, что максимальное снижение дисперсности структуры различных участков сварного шва, а также размеров зерна зоны термического влияния наблюдается при частоте 200 Гц, а максимальное увеличение прочностных свойств металла сварного шва и максимальное снижение уровня остаточных напряжений 3-го рода при частоте обработке 150 Гц [Каретников Д.В. Повышение надежности сварного нефтегазового оборудования из низколегированных сталей, работающего в условиях значительного перепада температур / Д.В. Каретников, Р.Г. Ризванов, A.M. Файрушин, К.С. Колохов // Сварочное производство. - 2012. - Т6. - С. 40-48].

Способ поясняется чертежом, на котором представлен график изменения частоты вибрационного устройства. Частота колебаний вибрационного устройства f за один период его работы t изменяется в диапазоне от 50 до 250 Гц. Период работы вибрационного устройства t определяется исходя из физико-химических особенностей сварочного процесса (длины сварочной ванны, частоты ее гидродинамических колебаний и т.д.) и для ручной дуговой сварки штучными электродами составляет 1 секунду, для полуавтоматической сварки в среде защитных газов - 0,7 секунды.

Таким образом, проведение вибрационной обработки с изменением частоты колебаний вибрационного устройства по линейному закону в диапазоне от 50 до 250 Гц позволяет расширить диапазон достигаемых эффектов обработки и повысить ее результативность.

Похожие патенты RU2547066C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ СНЯТИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В КОЛЬЦЕВЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ МЕТАЛЛОВ ПРИ СВАРКЕ ПОД ФЛЮСОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2011
  • Каретников Денис Владимирович
  • Ризванов Риф Гарифович
  • Файрушин Айрат Миннуллович
  • Ибрагимов Ильдус Гамирович
  • Колохов Ким Сергеевич
RU2477202C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ МЕТАЛЛОВ 2018
  • Стрельников Илья Владимирович
RU2683990C1
СПОСОБ СНЯТИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ ТРУБОПРОВОДОВ 2012
  • Болобов Виктор Иванович
  • Хафизова Олеся Фралитовна
  • Файрушин Айрат Миннуллович
  • Юсупов Григорий Адамбаевич
RU2492037C1
СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ МЕТАЛЛОВ 2009
  • Файрушин Айрат Миннуллович
  • Каретников Денис Владимирович
  • Зарипов Марс Зульфатович
  • Абдуллин Тимур Зуфарович
  • Ахтямов Редик Мугамирович
  • Фазылов Марат Рифович
RU2424885C1
СПОСОБ СВАРКИ ТРУБОПРОВОДОВ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНЫХ ТРУБ С КОНТРОЛИРУЕМЫМ ТЕПЛОВЛОЖЕНИЕМ 2014
  • Ревель-Муроз Павел Александрович
  • Ченцов Александр Николаевич
  • Колесников Олег Игоревич
  • Гончаров Николай Георгиевич
  • Зотов Михаил Юрьевич
  • Шотер Павел Иванович
RU2563793C1
СПОСОБ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ НАПЛАВКИ МОДУЛИРОВАННЫМ ТОКОМ 2006
  • Селиванов Юрий Викторович
RU2333083C2
СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ ТОЛСТОСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ 2015
  • Файзуллин Артур Венерович
  • Файрушин Айрат Минуллович
  • Фаткуллин Марат Рафисович
  • Зарипов Марс Зульфатович
RU2605888C1
СПОСОБ АДАПТИВНОЙ ИМПУЛЬСНО-ДУГОВОЙ СВАРКИ 2008
  • Сараев Юрий Николаевич
RU2410216C2
Способ дуговой сварки трубопроводов 2015
  • Зинченко Кирилл Александрович
  • Колесников Олег Викторович
  • Юшин Алексей Александрович
  • Гончаров Николай Георгиевич
  • Михайлов Игорь Игоревич
RU2643120C2
СПОСОБ АРГОНОДУГОВОЙ ОБРАБОТКИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ДЛЯ СНЯТИЯ ОСТАТОЧНЫХ СВАРОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ 2007
  • Арефьев Иван Васильевич
  • Лапин Игорь Евгеньевич
  • Пермяков Игорь Львович
  • Лысак Владимир Ильич
  • Савинов Александр Васильевич
  • Потапов Александр Николаевич
RU2376345C2

Реферат патента 2015 года СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к области сварки. Способ сварки металлов включает наложение циклической вибрационной нагрузки на кристаллизующийся металл сварочной ванны, частота которой за один цикл ее наложения изменяется по линейному закону в диапазоне от 50 до 250 Гц. Схема ввода колебаний посредством вибрационного устройства определяется, исходя из размеров детали и ее геометрических особенностей. Использование изобретения позволяет повысить эффективность снятия остаточных напряжений, возникающих в сварных соединениях в процессе сварки и, как следствие, улучшить показатели прочности и надежности всей сварной конструкции в целом. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 547 066 C1

1. Способ дуговой сварки металлов, включающий наложение циклической вибрационной нагрузки на кристаллизующийся металл сварочной ванны посредством вибрационного устройства, отличающийся тем, что частоту вибрационной нагрузки в течение одного цикла ее наложения изменяют по линейному закону в диапазоне от 50 до 250 Гц.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что цикл наложения вибрационной нагрузки при ручной дуговой сварке штучными электродами составляет 1 секунду.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что цикл наложения вибрационной нагрузки при полуавтоматической сварке в среде защитных газов составляет 0,7 секунды.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2015 года RU2547066C1

US 6223974 B1, 01.05.2001
СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ МЕТАЛЛОВ 2009
  • Файрушин Айрат Миннуллович
  • Каретников Денис Владимирович
  • Зарипов Марс Зульфатович
  • Абдуллин Тимур Зуфарович
  • Ахтямов Редик Мугамирович
  • Фазылов Марат Рифович
RU2424885C1
СПОСОБ СНЯТИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В КОЛЬЦЕВЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ МЕТАЛЛОВ ПРИ СВАРКЕ ПОД ФЛЮСОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2011
  • Каретников Денис Владимирович
  • Ризванов Риф Гарифович
  • Файрушин Айрат Миннуллович
  • Ибрагимов Ильдус Гамирович
  • Колохов Ким Сергеевич
RU2477202C1
СПОСОБ СНЯТИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ МЕТАЛЛОВ 2010
  • Минин Сергей Иванович
  • Кудрявцев Евгений Александрович
  • Вавилов Виктор Васильевич
RU2451583C2
US 5242512 A, 07.09.1993
СПОСОБ Л.А.ПРОТАСОВСКОЙ СУГГЕСТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ В ТЕРАПЕВТИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ 1996
  • Протасовская Любовь Антоновна
RU2088269C1

RU 2 547 066 C1

Авторы

Латыпов Альберт Айратович

Файрушин Айрат Миннуллович

Каретников Денис Владимирович

Хафизова Олеся Фралитовна

Ибрагимов Ильдус Гамирович

Колесников Яков Александрович

Даты

2015-04-10Публикация

2013-09-13Подача