Способ сварки металлов Советский патент 1987 года по МПК B23K28/00 B23K9/00 

1130

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к способу дуговой сварки, и быть ис- .пользовано в различных отраслях народного хозяйства при производстве сварных конструкций, I

Цель изобретения - уменьшение

уровня остаточных сварочных напряже

НИИ, повьпиение технологической и эксплуатационной прочности сварного соединения.

Способ осуществляют следующим об- разом,

В процессе сварки металлов, включающем нагрев, расплавление металла и формирование сварного шва через металл сварного шва в процессе его- кристаллизации пропускают импульсный электрический ток в режиме, обеспечивающем возникновение электропластического эффекта в интервале температур от темпера.туры начала кристаллизации до температуры, при которой в сварном шве заканчиваются пластичес кие деформации.

При сварке металлов осуществляют перегруппировку дислокаций в более энергетически выгодное состояние (уменьшение уровня остаточных свароч ных напряжений) путем непосредственного воздействия потоком электронов, которым сообщена дрейфовая скорость (электрический ток в импульсе) на дислокации металла сварного шва в режиме, обеспечивающем возникновение электропластического эффекта, при котором дислокациям сообщается энергия достаточная для преодоления ими энергетического барьера. М1 Ним;ш.ьная плотность тока в импульсе, при которой возникает электропластический эффект, составляет для разлр чных ме- т-аплов 10 - 10 А/мм. При этом увеличение плотности тока в импульсе эквивалентно увеличению действующего на дислокации напряжения. Это и обеспечивает преодоление дислокациями энергетического барьера и перегруппировку в состояние с минималь- Hbw уровнем свободной энергии, т.е. уменьшение уровня остаточных сварочных напряжений.

Эффективному протеканию процесса способствует то, что пропускание импульсного электрического тока через металл сварного шва в режиме, обеспечивающем возникновение электропластического эффекта, осуществля

5

0

f5

0

25

JQ -, Q

45

50

55

42

ют в процессе кристаллизации.металла сварного шва, т,е, с момента образования и начала движения дислокаций. Энергия активации (энергия, необходимая для преодоления дислокациями энергетического барьера) в этот момент минимальна, Это связано с тем, что взаимное торможение дислокаций минимально, так как плотность дислокаций в этом момент значительно ниже, чем в оставшем металле сварного шва, претерпевшем в процессе остывания деформацию (плотность дисшокаций в металле, подвергавшем- ся деформированию, значительно выше, чем в недеформированном металле), ,

Кроме того, в процессе кристаллизации металла сварного шва атомы ди глокаций и окружающие их атомы термоактивированы, что увеличивает подвижность дислокаций и уменьшает необходимую энергию активации.

При температуре начала кристаллизации металла сварного шва в нем содержится максимальное количество вакансий, также облегчающих перегруппировку дислокаций.

Возможность образования остаточных сварочных напряжений в процессе сварки сущест1зует до тех пор, пока в сварном шве протекает пластическая деформация (носителями которой являются дислокации), I

При сварке металлов происходит взаимодействие электронов, которым сообщена дрейс1ювая скорость (пропусканием электрического импульса тока через металл сварного шва в режиме, обеспечивающем возникновение электропластического эффекта) с атомами примеси в метсшле сварного шва. При этом происходит ускорение диффузии атомов примеси (явление электропереноса) , что обеспечивает более полисе протекание диффузионных процессов на межфазной границе, а также в твердой фазе (кристаллизующейся металл сварного шва), и обеспечивается получение сварного шва с меньшим уровнем химической неоднородности и более высокими прочностными свойствами. Эффективному протеканию процесса способствует то, что взаимодействие электронов, которым сообщена дрейфовая скорость, с атомами примеси осуществляют в процессе кристаллизации металла сварного шва, т.е. в момент.

313

когда атомы примеси термоактивиро- ваны.

Пример. Сваривают листовую низколегированную сталь марки ЮХСНД толщиной 2 мм в углекислом газе, сила сварочного тока 150 А, напряжение 19 В, скорость сварки 18 м/ч, через металл сварного шва в rtpouecce его кристаллизации пропускают импульсный электрический ток в режиме: плотность тока в импульсе

лп

5x10 А/мм (амплитуда тока в импульсе 10 А), длительность одного импульса 10 с, частота импульсов 1 Гц Подвод импульсного электрического тока осуществляют от блока конденсаторов через подвижные контакты, дви- жупщеся по сварному шву со скоростью сварки: один по кромке хвостовой части сварочной ванны (в зоне, где начинается кристаллизация металла), другой на расстоянии от него 40 мм, т.е. в зоне, где температура сварного шва соответствует окончанию пластических деформаций.

Сварку осуществляют так же при других значениях плотностей тока и частот импульсов, данные приведены в табл.1,

Проводят механические испытания. Результаты сведены в табл.2.

Образцы, сваренные по предлагаемому способу, обладают лучшими механическими свойствами.

O

5

0

0

5

144

Использование предлагаемого спосо-. ба сварки металлов обеспечивает при производстве сварных конструкций снижение уровня остаточных сварочных напряжений, повышение технологической и эксплуатационной прочности сварных соединений и, следовательно, повышение надежности эксплуатации сварньк конструкций в целом. Формула изобретения

1, Способ сварки металлов, включающий нагрев, расплавление металла, формирование сварного шва и пропускание через него электрического тока, отличающийся тем, что, с целью уменьшения уровня остаточных напряжений, повышения технологической и эксплуатационной прочности. сварного соединения, через формирующийся сварной шов пропускают импульсный электрический ток в режиме электропластического эффекта в интервале температур от температуры начала кристаллизации до температуры, при которой в сварном шве заканчиваются пластические деформации,

2, Способ по п.1, отличающий с я тем, что пропускают импульсный электрический ток плотностью 10 - 10 А/мм , продол- 4 5

жительностью импульса 10 - 10 с, i частотой следования .импульсов 1 - 20 с .

Таблица 1

11

j

6

5

4,7 11

Редактор И.Рогулич

Составитель Л.Назарова Техред Н.Глущенко

Заказ 1183/15 Тираж 976 .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

37

40 41

41,2 37

51

55 56 56 51

Корректор Л.Патай

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к способам сварки металлов, и может быть использовано в различньпс отраслях народного хозяйства при производстве сварных конструкций. Цель изобретения - уменьшение уровня остаточных сварочных напряжений, повьшение технологической и эксплуатационной прочности сварного соединения. Способ включает нагрев, расплавление и формирование сварного шва, пропускание импульсного электрического тока через металл сварного шва в процессе его кристаллизации в режиме, обеспечивающем возникновение электрхэплас- тического эффекта в интервале температур преимущественно от температуры начала кристаллизации до температуры, при которой в металле сварного шва заканчиваются пластические деформации. При этом осуществляют воздействие на дислокационную структуру металла сварного шва, обеспечивая перегруппировку дислокаций в более энергетически выгодное состояние, управление диффузионными процессами на межфазной границе и в кристаллизующемся металле сварного шва. Это позволяет получить металл сварного шва с меньшим уровнем химической неоднородности. 1 з.п. ф-лы. 2 табл. i (Л со О 35