Способ получения образца с дефектами сварки Советский патент 1990 года по МПК B23K28/00 

Изобретение относится к сварке, в частности к получению образцов с дефектами, и может быть использовано при исследовании влияния дефектов типа вогнутости корня шва на свойства сварных соединений, преимущественно легких сплавов.

Способ обеспечивает получение дефектов в образцах с прямолинейными, круговыми и кольцевыми швами.

Целью изобретения является обеспечение возможности получения дефектов типа вогнутости корня шва в тонкостенных образцах из легких сплавов с заданным их расположением и размерами.

Собирают образец из двух пластин, которые размещают на подкладке. На поверхность подкладки наносят органическое газообразующее вещество. Сварку выполняют на токе, меньшем на 5-20% оптимального значения.

Сущность способа заключается в использовании локального избыточного давления газовой фазы на жидкую сварочную ванну. В начальный период образования сварочной ванны это избыточное давление поднимает расплав над подкладкой с последующим уравновешиванием силами поверхностного натяжения, давления дуги и гравитационными силами расплава, который кристаллизуется с образованием вогнутости корня шва. Для создания необходимого количества и состава газовой фазы выбирается высокотемпературное и высокомолекулярное органическое вещество, которое наносится на плоскую подклад- ку. Затем производятся точная сборка стыка без зазора по центру нанесенного слоя и поджим свариваемых пластин. Сварку осуществляют с присадочной проволокой при сварочном токе на 5-20% меньше и длине дуги на 50-100% выше оптимальных сварочных. Усиление верхнего валика при этом формируют на высоту 20-80% от свариваемых кромок.

ч

ON СЛ СО

Ширина наносимого слоя вещества определена исходя из ширины требуемой вогнутости и образования количества газовой фазы, достаточного для создания избыточного давления, которое приподнимает жидкую сварочную ванну и выравнивается гидростатическим давлением и силами поверхностного натяжения металла расплава. Чрезмерное увеличение ширины слоя приводит к образованию такого количества газовой фазы, которое нарушает сплошность расплава и приводит к образованию проже- гов и цепочек мелких утяжин.

Уменьшение сварочного тока на 5-20% и увеличение длины дуги на 50-100% выбрано опытно-экспериментальным путем для снижения удельного давления сварочной дуги на расплавленную ванну.

Так как выделяемая при нагреве газовая фаза приподнимает сварочную ванну над подкладкой, то для предотвращения прожеговток сварки необходимо несколько снизить. Снижение менее 5% не позволяет получить качественного стабильного результата, а более 20% - однородную сварочную ванну, без несплавлений и окисленных пленок. Увеличение длины дуги на 50-100% позволяет снизить удельное давление сварочной дуги на расплав настолько, чтобы процесс сварки проходил стабильно, без прерываний и без сильного перемешивания (нижний предел) сварочной ванны.

Усиление верхнего валика сварного шва на 20-80% толщины кромок выше поверхности свариваемых толщин установлено исходя из создания такого количества расплавленного металла шва, что давление расплава и силы поверхностного натяжения уравновешиваются давлением избыточной газовой фазы. При увеличении усиления, более 80% расплав проседает в некоторых местах, нарушая равномерность получения дефекта, а менее 20% недостаточно для формирования сплошного сварочного валика.

В качестве органического вещества, наносимого на подкладку, применяют соединения из группы высокотемпературных и высокомолекулярных спиртов. Данные органические соединения не испаряются при комнатной и повышенной (до 80°С) температурах, а разлагаются при сильном нагреве (свыше 150°С) на простые производные, большинство из которых является летучими, образующими газовую фазу, поднимающую над подкладкой металл сварочной ванны,

Осуществление сварки на подкладке с проплавоформирующей канавкой глубиной 5-50% от толщины свариваемых кромок, вдоль которой нанесено органическое в

щество, позволяет получить дефект типа прерывистой утяжины за счет частичного удаления избыточной газовой фазы через канал канавки. Так как избыточная газовая

фаза имеет возможность перемещаться по канавке при сварочном нагреве, то расплавленный металл в проплаве в некоторых местах достигает дна канавки, изолируя (закупоривая)часть газовой фазы,которая в

этих местах формирует вогнутость проплава. Это приводит к получению волнообразного формирования проплава. При глубине канавки менее 5% свариваемых толщин газовая фаза не успевает выйти из-под сва5 рочной ванны и получаются дефекты типа вогнутости проплава. Увеличение глубины свыше 50% приводит к необходимости увеличения количества подаваемой присадочной проволоки, что вызывает появление

0 непроваров при сварке на рекомендуемых режимах.

Пример, Необходимо получить дефект . типа вогнутости корня шва при сварке пластин сплава АМгб толщиной 3 мм. Рекомен5 дуемыйоптимальныйрежим

автоматической аргонодуговой сварки данного материала: 1св 180- А, VCB 18 м/ч,

1дугм - 3 мм.

При выборе режима сварки для получе- 0 ния дефекта сварку проводили на стальной плоской подкладке, скорость сварки 18 м/ч, длина дуги 3 мм. Стык собирался без зазора, на подкладку наносили слой нитроглицерина шириной до 15 мм.

5 Данные по выбору ice сварки приведены в табл. 1.

Во всех случаях со стороны проплава в основном металле образовались небольшие утяжины диаметром до 1,5 мм. 0 Данные по выбору длины дуги при сварке по режиму: ice 160 А, VCB 18 м/ч, приведены в табл. 2.

Данные по выбору ширины наносимого слоя глицерина при сварке по режиму: ice 5 160 А, VCB 18 м/ч, 1дуги 5 мм, приведены в табл. 3.

Данные по выбору высоты усиления сварного шва при сварке по режиму: ice 160 А, VCB 18 м/ч, 1дуги 5 мм, и ширине 50 слоя глицерина не больше ширины проплава приведены в табл. 4.

На основании результатов испытаний, приведенных в табл. 1-4, видно, что гарантированное получение стабильного дефекта 55 типа вогнутости корня шва обеспечивается при предлагаемых пределах параметров.

Сравнительные данные по предлагаемому и известному способам приведены в табл. 5.

Данные по выбору органического вещества приведены в табл. 6.

Kak видно из табл. 5, предлагаемый способ получения дефектов типа вогнутости корня шва позволяет гарантированно получать данный дефект по всей длине сварного шва или на заданных участках. Способ позволяет значительно (в 2-4 раза) экономить в ис- следовательской работе материал, электроэнергию и трудозатраты.

Формул а и 3 о бретен и я

1. Способ получения образца с дефектами сварки, при котором образец сваривают из двух пластин, которые располагают на подкладке, собирают их без зазора и свари- вают с присадочной проволокой, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности получения дефектов типа вогнутости корня шва в тонкостенных образцах из легких сплавов с заданным их расположением и размером, выполняют

разметку подкладки и пластин, наносят на поверхность подкладки, обращенную к пластинам, органическое газообразующее при нагреве вещество на ширину не менее расчетной ширины корня шва, сварку ведут на сварочном токе, меньшем на 5-20%, и длине дуги, большей на 5-100% оптимальных значений этих величин, формируя усиление сварного шва на высоту 20-80% толщины пластин.

2.Способ поп, 1,отличающийся тем, что в качестве органического вещества берут вещество из группы высокотемпера- Typflfcix и высокомолекулярных спиртов.

3.Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и- й с я тем, что, с целью обеспечения получения дефекта прерывистой утяжки корня шва, сварку ведут на подкладке с формирующей канавкой глубиной 5-50% толщины пластин с нанесением газообразующего вещества на канавку.

Таблица 1

Изобретение относится к сварке, в частности к способам получения образца с дефектами сварки, и найдет применение при исследовании свойств сварных конструкций. Цель изобретения - обеспечение возможности получения дефектов типа вогнутость корня шва в тонкостенных образцах из легких сплавов с заданным расположением и размерами дефектов. Образец сваривают на подкладке с нанесенным на ее поверхность слоем органического газообразующего вещества. Сварку ведут на токе, меньшем на 5-20% оптимального, и при длине дуги, на 50-100% большей оптимальной для заданных условий сварки. Способ позволяет в 2-4 раза сэкономить в исследовательской работе материалы, электроэнергию и трудозатраты. 2 з.п. ф-лы, 6 табл.

1св, А

Результаты визуального и рентгеновского контролей

Вогнутость очень глубокая, в некоторых местах прожоги

Вогнутость глубокая, равномерная по длине образца

То же

Вогнутость неглубокая и неровная, в некоторых местах несплавления до 5 мм длиной и окисные пленки до 7 мм длиной

дуги, ММ

Результаты визуального и рентгеновского контролей

Вогнутость неровная, в некоторых местах прожоги сварного шва

Вогнутость ровная, прожоги сварного шва Вогнутость ровная по всей длине сварного шва То же

Вогнутость неровная, в отдельных участках несплавления до 4 мм длиной

Таблица 2

Ширина слоя b

Результаты визуального контроля

Более 5 мм на сторону от зоны сплавления со стороны проплава

На 1-2 мм шире корня шва

Не шире корня шва

Вдоль границы зоны сплавления со стороны проплава шириной 3 мм зона с мелкими утяжинами (диаметром до 1,5 мм)

Вдоль границы зоны сплавления мелкие утяжины в основном металле, вогнутость ровная

Вдоль границы зоны сплавления со стороны проплава в основном металле утяжин не обнаружено; вогнутость ровная, стабильная

Высота усиления h, мм

Результаты визуального контроля

Вогнутость неровная, прожоги

Вогнутость ровная, прожогов не наблюдается

То же

Вогнутость неровная, складки в проплаве

Способ

Режим сварки

мый

А м/ч

1ду М М

Ь ширины проплава

А

м/ч

1дуги 5 мм

Ь ширины проплава

А м/ч

1дуги 5 мм

Ь ширины проплава

А

м /ч

1дуги 3 мм

Ь ширины проплава

А

м/ч

дуги 3 мм

Ь ширины проплава

Таблица 3

Таблица 4

Таблица 5

Результаты осмотра

Вогнутость нестабильная, несплавления и поры в сварном шве

Вогнутость стабильная, ровная

Вогнутость неровная, прожоги

Вогнутость нестабильная, прожоги в сварном шве

Вогнутость ровная, стабильная, прожогов нет, вдоль зоны сплавления в основном металле утяжины диаметром до 1.2 мм

Органическое вещест- во

Вакуумное масло ВМ 6

Парафин

Глицерин

1611653

10 Таблица 6

Результаты

Загрязнение усиления, поры и несплавления

Загрязнения сварного шва, поры, несплавления длиной до 7 мм, окис- ные пленки длиной до 5 мм

Качество шва ровное, без загрязнений