Способ обработки металлических конструкций Советский патент 1990 года по МПК C21D8/00 

Изобретение относится к способам обработки металлов вибрацией и может быть использовано в черной металлу гии при изготовлении сварных конструкций и закалке стальных изделий.

Цель изобретения - улучшение качества изделий путем предотвращение образования холодных трещин.

Сущность изобретения заключается в том, что согласно способу обработки металлоконструкций, заключающемуся в проведении термодеформационной об- работки и отпуска, конструкцию подвергают вибрации в период интенсив-- ного изменения физических и механических свойств материала после завершения термодеформационной обработки.

Способ осуществляется следующим образом.

После сварки или закалки процесс полного охлаждения металлоконструкции сопровождается существенным интенсивным изменением физических и механических свойств материалов. Это может быть зафиксировано изменением размеров металлоконструкций во времени; известной зависимостью повышения критического напряжения сопротивления к образованию холодных трещин сварных соединений от величины интервала времени после сварки образцов до нагружения их в испытательной машине (ориентировочное время повышения величины данного параметра до стабилизации - 30 мин); изменение таких физических величин, как коэрцнетивная сила, намагниченность насыщения, декремент затухания и т.д. Сразу поссл

Ј 0 СЛ СЛ

е сварки или закалки происходит астичный или полный распад закалочных структур с образованием большого количества неустойчивых промежуточных фаз типа промежуточных неустойивых карбидов. При наложении вибрации распад ускоряется, но промежуточные карбиды не образуются из-за активизации процесса ухода выделяюегося углерода и атомов примесей на егкоподвижные дислокации с последую им их полным насыщением и закреплеием. В результате достигается стабильное состояние микроструктуры сплавов, при котором дальнейший распад прекраи ается, а увеличение плотности легкоподвижных дислокаций под ействием внутренних остаточных и внешних эксплуатационных нагрузок невозможно. Таким образом эффективно стабилизируются свойства сплавов в начальный после сварки или закалки период времени. Сплав в стабилизированном вибрацией состоянии мржет находиться неограниченно долго при отсутствии появления холодных треп(ин. На последующий отпуск, в данном случае s уже не возлагают задачу стабилизации свойств в ограниченный после сварки или закалки интервал времени, а проводят отпуск только с целью дополнительного улучшения свойств сплава. В результате снимаются ограничения по времени проведения отпуска после сварки или закалки, накладываемые условием предотвращения холодных трещин, достигаемое стабилизацией микроструктуры и свойств сплавов вибрацией в ограниченный после сварки или закалки интервал времени.

Пример 1. Испытание эффективности предлагаемого способа реализовали на сварных соединениях из высокопрочной конструкционной стали типа ЗОХГСА. Критическое время появления холодных трещин, в течение которого должен быть произведен отпуск сварных соединений из этой стали, составляет 24 часа. Для нахождения интервала времени после сварки интенсивного изменения свойств стали измеряли длительную (Зк и кратковременную прочность GQ сварных соединений после сварки, а для определения эффективности вибрационного воздействия сравнивали эти характеристики после различных этапов обработки (сварки, вибрационной обработки, низкотемпературного отпуска); сравнительную оцен

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ку устанавливали процентным отношением этих величин к кратковременной прочности на изгиб G0 сварного соединения, прошедшего низкотемпературный отпуск (250°С, 3 ч). Критическое напряжение разрушения G., составляло 42%

GK. 0 для сварных образцов, подвергнутых нагружению в испытательной маши-- не через 4 мин после сварки. Для об- разцов, подвергнутых нагружению через 30 мин после сварки эта величина возросла до GK 49% 60 . Дальнейшее увеличение интервала времени от момента окончания сварки до момента нагружения образцов в испытательной машине не приводило к существенному изменению значения критического напряжения разрушения G K (длительной прочности). Таким образом определен интервал времени после сварки (0- 30 мин) интенсивного изменения свойств данного материала.

Другую партию аналогичных образцоь подвергали вибрации через 4 мин после окончания сварки. Обработку вибрацией проводили в течение 10 мин. Затем снова подвергли испытаниям на стойкость сварных соединений к образованию холодных трещин. Критическое напряжение разрушения G сварных образцов, подвергнутых вибрации, возросло до 64% (Т0 . Аналогичные испытания провели для сварных образцов, подвергнутых низкотемпературному отпуску (250 С, 3 ч) в интервале времени после сварки 24 ч. СГ составило 65% G0. Таким образом, вибрационное воздействие в интервале интенсивного изменения свойств материала достигает эффективности, сравнимой с эффективностью низкотемпературного отпуска при температуре 250°С в течение 3 ч проводимого в интервале 24 ч после сварки.

В дальнейшем сварные образцы, дополнительно подвергнуть вибрации в 30-минутный период интенсивного изменения свойств материала (длительной прочности) после сварки, проходили низкотемпературный отпуск (250°С, выдержка 3 ч) через 48 ч после вибрации. Испытания на длительную прочность показали, что критическое напряжение разрушения GK возросло до 75% . В результате достигнуто дополнительное улучшение свойств сварных соединений и расширены технологические возможности обработки материа5. -15

лов для обеспечения стойкости сварных соединений образованию холодных трещин.

Пример 2. Для сварных деталей из стали 12ХГН2МЮФДРА назначают время начала проведения отпуска после сварки не более чем через 4 мин. В противном случае наблюдают появление холодных трещин в сварном соединении.

Определяли интервал времени изменения размеров и величину магнитной проницаемости сразу после окончания сварки изделия из стали 12ХГН2МЮФДРА, обусловленный процессом интенсивного дисперсионного твердения металла сварного соединения. Интервал времени интенсивного изменения магнитных свойств стали и размеров конструкции составил 20 мин. Далее существенных изменений этих характеристик не происходит при условии полного отсутствия внешних эксплуатационных нагрузок.

Испытуемые изделия подвергали вибрации через 8-10 мин после сварки. Время обработки составляло 20 мин. Последующую термическую обработку (отпуск) проводили более чем через 24 ч после сварки. За время пролежи- вания изделий после вибрации до пос- тупления в печь трещин не обнаруживалось.

свойств материалов и одновременно расширить технические возможности обработки.

Проведение вибрационной обработки , в указанном интервале времени обеспечивает повышенную стабильность микроструктуры и свойств материала, а совместно с последующим отпуском - дополнительное улучшение последних, т.е. повышение стойкости образованию холодных трещин.

Стабилизация микроструктуры на промежуточном этапе обработки придает гибкость построению технологического процесса, так как вибрационная обработка может быть проведена на сварочном участке изготовления металлоконструкции, а последующая транспортировка в термический цех и загрузка металлоконструкции в печь - в любое удобное для промышленного производства время.

Таким образом, предложенный способ устраняет сложности подготовки термич- ского оборудования к заданном;, времени, определяемому предшествующей обработкой (сваркой, закалкой), исключается время холостого простоя термопечей и транспортных средств. Дополнительное улучшение свойств материалов повышает работоспособность металлоконструкций.

Изобретение относится к обработке металлов вибрацией и может быть использовано в черной металлургии при изготовлении сварных конструкций и закалке стальных изделий. Цель изобретения - улучшение качества изделий путем предотвращения образования холодных трещин. Сущность изобретения заключается в том, что изделие подвергают термодеформационному воздействию, затем проводят выдержку не более 30 мин, осуществляют вибрацию в период интенсивного изменения физических и механических свойств материала и проводят отпуск.

Таким образом, повышена стойкость сварных соединений изделия из стали 12ХГН2МЮФДРА к образованию холодных трещин и увеличен возможный интервал времени до начала проведения отпуска.

Использование предлагаемого способа позволяет повысить эффективность обработки металлоконструкций наложением вибраций в интервале времени интенсивного изменения после сварки или закалки физических и механических

Редактор Л.Пчолинская

Составитель А.Кулемин

Техред Л.Сердкп-.овз Корректор Т „Палий

Заказ 1759

Тираж 504

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.. 4/5

35

Ф

Р м у

изобретения

Способ обработки металлических конструкций, включающий термодефор- мачиснное воздействие, выдержку в течение заданного времени, вибрацию и отпуск, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества изделий путем предотвращения образования холодных г:ре:1дк, выдержку осу ществляют не более 30 мин.

Подписное