Способ получения сварных соединений Советский патент 1985 года по МПК B23K28/00 C21D9/50 

Изобретение относится к сварке и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства при производстве изделий преимущественно из А -сплавов с повышенными требованиями к механичесКИМ свойствам и герметичности сварных соединений. Цель изобретения - улучшение качества сварных соединений алюминневых сплаВОВ путем дробления второй фазы и получения мелкозернистой ориентированной кристаллографически структуры. Согласно предлагаемому способу деформированию подвергают металл шва при 370±10°С и степени деформации Е 16-180/0. При этом последовательно осуществляются два зависимых друг от друга процесса. I.Сварка стыкуемых кромок. В соответствии с известным механизмом нагрева, плавления и кристаллизации металла в твердо-жидкой фазе происходит формирование грубых выделений второй фазы, причем включения небольших размеров имеются также и внутри зерен. Особо крупные скопления второй фазы образуются в межзеренных промежутках. Такие скопления резко снижают технологическую прочность сварных соединений и конструкции в целом. II.Деформирование прокаткой роликом при температуре свыше 360°С. Формирование основных структур металла щва практически заканчивается. Однако металл нагрет и имеет высокую пластичность. При деформировании протекает сдвиговая деформация металла как в продольном, так и в поперечном направлениях. При этом происходит разрушение скопления второй фазы. Экспериментально установлено, что в интервале температур 360-380°С и степени деформации 16-18% происходит практически полное дробление второй фазы. За счет этого наблюдается существенное улучшение качества сварного соединения. На чертеже представлена схема осуществления способа. Способ осуществляется следующим образом. Перед сваркой устанавливают ролик прокатывающего устройства относительно сварочной горелки на соответствующем расстоянии А, так, что в зоне контакта ролика 1 температура равна 370±10°С. После этого включают устройство для обеспечения статического усилия с таким расчетом, чтобы при прокатке роликом цилиндр обеспечивал деформацию в пределах 16-18%. Затем возбуждают сварочную дугу 2, приводят в движение привод перемещения сварочного и деформирующего устройств и начинают подачу присадочной проволоки. При этом ролик 1, обкатываясь по поверхности металла щва, производит деформирование усилия щва при указанной выще степени деформации. Такое деформирование позволяет практически полностью раздробить вторую фазу, располагающуюся между отдельными зернами. Таким образом деформирование металла щва в определенных интервалах температур и степени деформации позволяет улучшить качество сварных соединений и конструкции в целом. Пример. Сварка плоских элементов из сплава АМгб толщиной 4,0 мм (сварочный ток 230А, скорость сварки 18 м/ч). Расстояние между осью ролика 1 и осью сварочной горелки 2 равно 50 мм, что соответствует температуре 370±10°С. С учетом степени деформации в пределах 16-18% при диаметре, ролика 40 мм усилие на ролике должно быть не более 18000 Н. Структурные изменения, вызванные. Пластическим деформированием прокаткой металла шва в процессе сварки определяются рентгеноструктурными и электронно-микроскопическими исследованиями. При этом структуры, полученные после различных вариантов ТМО, сравнивались со структурой сварных соединений в исходном состоянии после сварки и со структурой основного металла. Результаты исследований основного .металла АМгб показали, что линии на рентгенограмме сплощные, структура щва мелкозернистая, ориентированная. После сварки линии отсутствуют, видны отдельные пятна, являющиеся отражением отдельных крупных зерен. Эти отражения разбросаны по всему полю рентгенограмм. В процессе деформирования при 350 и 390°С и степени деформации 15 и 19% соответственно имеет место вторичная перекристаллизация, линии отсутствуют, видные зерна еще крупнее, чем после сварки в исходном состоянии. Пластическое деформирование при 370 ± 10°С приводит к интенсивному дроблению зерен матрицы, в результате структура - мелкозернистая, ориентированная, линии по окружности равномерные. Микроструктура после сварки состоит из зерен твердого раствора и крупных выделений оС-фазы (АМгб), которые расположены в виде прожилок значительных размеров между зернами. Пластическое деформирование при 350 и 390°С и степени деформации 15 и 19% практически не изменяет микроструктуры щва по сравнению со сваркой в исходном состоянии. Прокатка щва при 370±10°С приводит к существенному изменению микроструктуры по сравнению со структурой как после сварки в исходном состоянии, так и после прокатки щва при 350 и 390°С. При этом

выделения ос-фазы разбиваются на отдельные зерна очень малых размеров (до 1 мкм). Субструктура металла шва имеет при этом мелкоблочное строение с большой плотностью дислокаций как по границам, так и по телу субзерен.

При понижении оптимальных значений температуры и степени деформации к превышении их качество сварного соединения ухудшается, протекают процессьт вторичной перекристаллизации.

Внедрение способа при изготовлении изделий из алюминиевых сплавов позволяет полностью исключить разрушение сварных оболочковых конструкций, изготавливаемых методом штамповки из плоских карт; повысить технологическую прочность сварных конструкций, а также герметичность сварных соединений алюминиевых сплавов, которая, как правило, снижается в местах скоплений вторых фаз.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ из алюминиевых сплавов, при котором осуществляют одновременно со сваркой стыкуемых кромок пластическое деформирование сварного шва, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества сварных соединений путем дробления второй фазы и получения мелкозернистой равномерно ориентированной кристаллографической структуры, пластическое деформирование сварного шва осуш,ествляют при 370±10°С и степени деформации 16-180/0. со наЛ. ГО 00 О5 1шшшшпшттт