Способ дуговой односторонней сварки Советский патент 1986 года по МПК B23K28/00 B23K33/00 

Изобретение относится к области сварки и может быть использовано при автоматической и ручной дуговой сварке стыковых швов, выполняемых с одной стороны на металле толщиной 0,5-3,0 мм, Целью изобретения является уменьшение сварочных деформаций путем сов мещения центра тяжести поперечного сечения зоны пластической деформации металла со срединной поверхностью свариваемых листов. На фиг, 1 показано поперечное сечение зоны пластических деформаций сварного соединения, центр тяжести которой совмещен со срединной поверхностью свариваемых листов, путем формирования выпуклости с обратной стороны шва; на фиг, 2 - схема определения размеров формирующей канавки обеспечивающей совмещение центра тяжести поперечного сечения зоны пласти 1еских деформаций со срединной поверхностью свариваемых листов; на фиг, 3 - схема определения величины отбортовки и ее размещение, обеспечивающее совмещение центра тяжести поперечного сечения зоны пластических деформаций со срединной поверхностью свариваемых листов, Способ заключается в следуюш;ем. Неравномерность ширины зоны пластических деформаций металла 1 по тол щине при односторонней сварке приводит к смещению центра тяжести поперечного сечения этой зоны, являющегося точкой приложения результирующей действующих в ней внутренних усилий, относительно срединной поверхности 2 свариваемых листов, что является одной из причин продольного .прогиба сварного соединения. Для сни жения величины продольного прогиба производят совмещение центра тяжести поперечного сечения зоны пластических деформаций 1 со срединной поверхностью 2 свариваемых листов путем формирования во время сварки выпуклости с обратной стороны сварного шва 3 таких размеров, которые обеспечивают зто совмещение, Размеры поперечного сечения выпуклости с обратной стороны шва определяют из условия совмещения центра тяжести 4 поперечного сечения зоны астических деформаций 1 со срединной поверхностью 2 свариваемых листов при известных размерах названной зоны и 8 выпуклости с лицевой стороны шва 5, При односторонней сварке металла небольших толщин поперечное сечение зоны пластических деформаций при исключении из нее выпуклостей щва с лицевой и обратной сторон имеет форму, близкую к форме равнобедренной трапеции, большее основание которой располагается на лицевой поверхности свариваемых листов. Тогда условие совмещения центра тяжести поперечного сечения зоны пластических деформаций со срединной поверхностью листов в системе координат с центром О, располагающимся на срединной поверхности, запишется ,-i-s. соответственно площади поперечных сечений выпуклостей шва с обратной и лицевой сторон; соответственно расстояния от центра тяжести выпуклостей шва с обратной и лицевой сторон до срединной поверхности свариваемых листов; часть зоны 6 пластических деформаций, наличие которой обусловлено неравномерностью нагрева листов по толщине (фиг, 1); толщина листов. Размеры выпуклости с обратной стороны шва, обеспечивающей снижение .) продольного прогиба, определяются из соотношения где Ь, д, Ьд - ширина зоны пластических деформаций с лицевой и обратной iCTOpoH сварного соединения, Выпуклость с обратной стороны указанных размеров может быть сформирована путем использования подкладки 7 с канавкой 8, размеры которой определяют из выражения (ак+ J«-DO г: Т2 где F - площадь поперечного сечения канавки:

а - расстояние от центра тяжести поперечного сечения канавки до ее поверхности Другим путем формирования выпуклости с обратной стороны сварного соединения, обеспечивающей снижени продольного прогиба, является выполнение отбортовки кромок 9 на величину, определяемую из выражения

Ь.5.(Ь+5)Рд. а,.Г,

где h - величина отбортовки, размещение ее с обратной стороны стыка и нагрев при сварке до температур, лежащих в диапазоне от температурь; утраты металлом упругих свойств до температуры плавления. При этом металл отбортовки удерживает сварочную ванну от вытекания и позволяет снижать величину продольного прогиба в условиях, когда применение какой-либо оснастки затруднено или невозможно.

Пример, Сваривали листы из сплава АМгб толщиной 2 мм неплавящимся электродом в среде аргона. Сварочный той 135 А, скорость сварки 17,2 м/ч, Поперечньй прогиб устраняли при сборке. Ширина зоны пластических деформаций, определенная с помощью механического деформометра, составила: с лицевой стороны 32 мм, с обратной стороны 28 мм, Ширина сварного щва с лицевой стороны составляла 8 мм при высоте выпуклости 0,8 мм. Уменьшение величины продольного прогиба производили путем формирования выпуклости с обратной стороны сварного соединения, размеры которой определяли по приведенной выше формуле, считая попереченое сечение.зтой выпуклости сегментом с хордой, равной ширине шва с.обратной стороны и составляющей 4,0 мм. Тогда высота выпуклости с обратной стороны составляла 1,6 мм при ширине 4,0 мм. При этом величина стрелки продольного прогиба для стыкового соединения длиной 500 мм составила 0,8 мм и снизилась, по сравнению с базовым вариантом, на 8,5 мм,

Такой же результат достигнут и при сварке на весу на указанном режиме по кромкам, предварительно отбортованным на величину, определенную из приведенного выражения и составившую 1,1 мм, при расположении

748884

отбортовки с обратной стороны стыка.

При этом не потребовалось силового воздействия для прижима охлаж5 дающих устройств к поверхности листов и их размещения в непосредственной близости от сварочной дуги.

Использование предлагаемого способа сварки позволяет уменьшить сварочные 10 деформации при односторонней сварке, снизить величину продольного прогиба сварного соединения, снизить трудоемкость производства конструкции, увеличить срок службы сборочно-сва 15 рочной оснастки.

Формула изобретения

I, Способ дуговой односторонней 20 сварки, преимущественно тонколистового металла, при котором сварной шов формируют с выпуклостью с лицевой стороны и со стороны корня шва, отличающийся тем, 25 что, с целью уменьшения сварочных деформаций путем совмещения центра тяжести поперечного сечения зоны пластических деформаций металла со срединной поверхностью свариваемых 30 листов, выпуклости с обратных сторон сварного шва формируют с размерами, которые определяют из соотношения

FO а„ F, . а, + 12

где F, F - соответственно площади поперечного сечения выпуклостей с обратной и лицевой сторон шва;

а, а - соответственно расстояния от центров тяжести поперечных сечений выпуклостей с обратной и лицевой сторон шва до

серединной поверхности

свариваемых листов; bg, Ьд - ширина зоны пластических деформаций металла с обратной и лицевой

сторон шва соответственно;

о- толщина свариваемых листов,

2, Способ поп, 1, отличающий с я тем, что формирование выпуклости осуществляют путем использования подкладки с формирующей

канавкойI размеры которой определяют из выражения

5ч „ J. Ьд-Ъо 5f

(ак- ад- -То- - I

12

где F|. - площадь поперечного сечения

канавки;

а - расстояние от центра тяжести поперечного сечения канавки до ее поверхности.

3, Способ поп, 1,отлича.ю щ и и с я тем, что формирование

выпуклости производят путем отбортовки кромок на величину, определяемую из выражения

h.5(h+S)-F,. a.- ij-где h - величина отбортовки, и размещения отбортовки с обратной стороны стыка с последующим нагревом ее при сварке до температур, лежащих в диапазоне от температуры утраты свариваемым металлом упругих свойств до температуры плавления.

Изобретение относится к области сварки, в частности к автоматической и ручной дуговой сварке металла малых толщин. Цель изобретения - снижение трудоемкости производства сварных конструкций, увеличение срока службы сборочно-сварочной оснастки и устранение продольного прогиба сварного соединения. Изобретение состоит в том, что при односторонней сварке листов производят совмещение центра тяжести поперечного сечения зоны пластических деформаций металла со срединной поверхностью свариваемых листов путем формирования выпуклости с обратной стороны сварного шва, размеры которой определяют из соотношения FO . . ад+Ь,-Ьо/125 , где Рд, F - соответственно площади поперечного сечения выпуклостей с обратной и лицевой сторон шва; а, а - соответственно расстояния от центров тяжести поперечных сечений выпуклостей с обратной и лицевой сторон шва до срединной поверхности свариваемых листов; Ь, Ъц ширина i зоны пластических деформаций металла с обратной и лицевой сторон шва соW ответственно; 8 толщина свариваемйх листов. Формирование вьтуклосС ти с обратной стороны шва осуществляют путем использования подкладки с формирукицей канавкой. Для этого также используют отбортовку кромок на определенную величину. Металл отбортовки удерживает сварочную ванну от вытекания и позволяет снизить величину продольного прогиба, когда применение оснастки невозможно. 2 з.п. ф-Лы, 3 ил.