Способ сварки кольцевых швов оболочковых конструкций Советский патент 1985 года по МПК B23K31/06 B23K28/00 

Изобретение относится к сварке реимущественно тонкостенных констукций с минимальными остаточными еформациями, в частности к способу варки кольцевых швов оболочковых онструкций и может быть использовао в различных отраслях промьпиленности.

Цель изобретения - повышение производительности и снижение трудоемкоси изготовления сварных конструкдай.

Указанная цель достигается тем, то электрод располагают в верхней зоне растянутых кромок, находящейся между вертикальной осью первоначального диаметра и большой осью овала.

На чертеже представлена схема реализации способа, разрез по свариваемому стыку.

Способ осуществляют следующим образом.

Между роликами 1 устанавливают свариваемые детали 3. Затем сближают ролики 1 и 2 в положение l и 2 до образования овала свариваемыми кромками деталей 3. Деформацию овализации производят в упругой деформадаи на величину лВ (D,r-D), а D определяют из соотношения

лБ к|:,

где D - диаметр свариваемых деталей (известен),

. еГ - толпщна свариваемых деталей (известна),

.К - козффи191ент, учитьшающий

пластические свойства свариваемого металла, К 0,10,5.

. .

Проведенные эксперименты показали, что для металлов с малой пластичностью К 0,1-0,2, а для пластичных, материалов К 0,3-0,5. Если для : хрупких материалов (например углеродистых сталей с высокой прочное тью) взять К больше 0,2, то деформация выходит за область упругой и при снятии нагрузки овал не возвращается к первоначальному диаметру, кроме того наблюдается растрескивание кромок деталей. Если же для хрупкого материала К взять меньше 0,1, то растяжения вфомок недостаточно, чтобы предотвратить усадку шва и свариваемьтй узел имеет остаточную деформацию « Однако для пластичных материалов (например нержавеющих сталей; К не должно быть меньше 0,3, так как в-противном случае растяжение кромок мало и не предотвращает усадки, которая на пластичных материалах больше. Если же К будет боль- . ше 0,5, то деформация кромок выходит за упругую и детали теряют форму кольца.

Когда устанавливают ДВ, становится известно на какую величину овализовать свариваемые кромки для данного материала и размеров деталей. Ролики 1 и 2 сближают на рас(тояние ЛВ и овализируют стык деталей. Затем

5 детали перемещают вместе с роликами так, чтобы большая ось овала соста,вила с вертикальной осью угол ot 30-45°. При угле ot меньше 30° вертикально расположенная горелка находится вблизи вершины овала, следовательно, остывающий металл шва .проходит зону спада растягивающих напряжений.

Лучший эффект предотвращения усадки сварного шва выявляется тогда, когда остывающий от высоких температур металл шва находится в зоне возрастающих растягивающих напряжений от овализации. В противном случае наблюдается остаточная деформация после сварки. Если же угол об между вертикальной и большой осью овала больше 45 , то горелка находится в самом начале растягивающих

5 напряжений, когда они еще очень малы и металл шва закристаллизуется раньше, чем достигнет нужных растягивающих напряжений. Следовательно, усадка шва не будет предотвращена. А переместить горелку в этом случае в зону больших растягивающих напряжений нельзя, так как свариваемые кромки по отношению к горелке располагаются под углом, жидкий металл стекает, что вызывает плохое формирование шва. После того, как большую ось овала располагают под углом «. 30 45 в вертикальной оси, горелку располагают в верхней зоне растянутых

0 кромок, находящейся между вертикальной осью первоначального диаметра и большой осью овала так, что участок свариваемых кромок перпендикулярен вертикально расположенной горелке.

5 Затем заяигают дугу, роликам сообщают вращакнцееся движение и начинают сварку. В процессе сварки производят овализацию всех последующих участков 3 стыкуемых кромок, а кристаллизующийся металл шва и разогретые свариваемые кромки испытывают деформацию рас тяжения, обратную усадочной. Это предотвращает усадку сварного соединения, а значит и остаточную деформа1даю. Пример.. При автоматической аргоно-дуговой сварке кольцевого шва диаметром 100 мм обечайки из стали Х18Н10Т толщиной 1,5 мм степень овализации определяют гго формуле: AD K: - 22 мм. Для нержавеклдих стелей К 0,3. Сва риваемые детали устанавливают на р.олики сборочно-сварочного стенда, прихватывают и рвализируют, сближая ролики на величину лТ) 22 мм. Затем устанавливают узел с роликами так, чтобы большая ось овала находилась относительно вертикальной оси под углом oi 40 . .Горелку устанавливают на горизонтальном участке растянутых кромок, находящемся между этими осями. Зажигают дугу и сообщают вращение роликам. Сварку проводят при режиме 1. 90 А, V Юм/ Сваривают кольцевые швы диаметром 60, 80 мм. Сварные узлы, вьшолненные пред. лага,емым способом, в основном не име 404 ют остаточных деформаций или имеют незначительные отклонения в пределах допустимых инструкциями без исправления. Трудоемкость изготовления сварных конструкций предлагаемым способом снижается на 50% по сравнению с базовым, согласно которому детали перед сваркой подвергают выштамповке свариваемых кромок. Величину вьпптамповки определяют величиной усадки сварного узла, которую проводят предварительно без выштамповки кромок. После вьпаамповки детали устанавливают в сборочно-сварочное приспособление и производят прихватку и сварку на том же режиме. По известному способу гораздо сложнее подобрать величину выштамповки, приходится сваривать несколько узлов прежде, чем экспериментально определяют нужный размер. Затем изготавливают .оправку, причем для каждого диаметра узла и его т.олщины величина вьш1тамповки другая, а следовательно и другая оправка. Выштамповку производят в другом цехе, детали нужно транспортировать туда и обратно на сварку. Все перечисленное в большой степени увеличивает трудоемкость, снижает производительность изготовления сварных узлов и повышает их стоимость.

СПОСОБ СВАРКИ КОЛЬЦЕВЫХ ШВОВ ОБОЛОЧКОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ, включающий деформирование свариваемых кромок и сварку вертикально расположенным электродом, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и снижения трудоемкости, деформацию в свариваемых кромках создают в процессе сварки путем непрерывной овализации свариваемых торцов в упругой области деформации, располагая большую ось образующегося овала под углом cL 30-45° к оси электрода, величину овализации задают из соотношения ,, D ЛВ мм. коэффициент, учитьшающий где К пластические свойства свариваемого металла (К 0,10,5), D - диаметр свариваемых деталей, мм, сГ - толщина свариваемых деталей, мм, а электрод располагают в верхней (Л зоне растянутых кромок, находящейся между вертикальной осью первоначального диаметра и большой осью овала. ел со -ч1