Способ уменьшения остаточных деформаций и напряжений при сварке Советский патент 1976 года по МПК B23K28/00 

1

Изобретение относится к электродуговой сварке металлов, а именно к способам уменьшения сварочных деформаций и напряжений в процессе сварки изделий, установленных в приспособлении.

Получение сварных узлов и деталей с оптимальной стабильной точностью в процессе их производства является одной из актуальных задач современного машиностроения.

Известен способ уменьшения величины сварочных деформаций в процессе сварки изделия, установленного в приспособлении, путем непрерывного замера вознпкаюшпх сварочных деформаций, сравнения их с заданным значением и воздействия сигналом рассогласования на исполнительные механизмы. Если определенные во время сварки деформации превышают заданные, сварку приостанавливают И выполняют ее с обратной стороны сварпваемых деталей.

Этот способ, однако, вызывает необходимость попеременного наложения сварных швов с нижней и верхней стороны изделия, для этого требуется или производить потолочную (горизонтальную) сварку, или применять поворотные приспособления, что усложняет ,процесс сварки и влияет на точность сварной конструкции. Следовательно, область использования способа узкая, он нригоден в основном в производстве простых сварных

конструкции, доступных для одновременной двусторонней сварки; необходимо многократно доводнть конструкцию до определенной степени деформации и многократно ее исправлять методом попеременной двусторонней сварки.

Такое регулирование текущей точности конструкции в конечном итоге влияет на работоспособность сварных изделий, а необходимость многократного прерывания процесса сварки снижает общую производительность и ухудшает качество сварных швов.

Известен также способ уменьшения угловых остаточных сварочных деформаций при сварке листов встык путем введения под пластическую зону, образующуюся при сварке, ряда сосредоточенных опор с перемешением точек приложения их сил в направлении и со скоростью сварки.

Однако в известном способе фактор скорости охлаждения не учитывается - точки нриложения сил онор перемещают с постоянной скоростью, синхронной со скоростью сварки.

Поэтому при сварке встык, например, металлических листов средней толщины и достаточной протяженности такой способ не решает задачи получения минимальных угловых остаточных деформаций после сварки.

Скорость охлаждения зоны сварки и образования нластической области по длине стыка будет неодинакова и поэтому для получения минимальных деформаций (напряжений) необходимо применить более сложный закон вводимой скорости пластической деформации. Известный способ применим только для случая равномерного охлаждения зоны сварки, поскольку в общем случае сварки деталей, когда скорость охлаждения неравномерна по длине детали, необходимо провести опытные сварки деталей, установить закономерность возникающих (или остаточных) деформаций опор под пластическую околощовную зону.

Целью изобретения является уменьщение остаточных деформаций и напряжений при сварке любых конструкций при любых условиях охлаждения.

Это достигается уменьшением остаточных деформаций и напряжений при сварке путем воздействия на образующуюся при нагревании пластическую зону внешними силами, точки приложения которых перемещают в процессе сварки.

Отличительными признаками является то, что в процессе сварки непрерывно замеряют возникающие в изделии сварочные напряжения, сравнивают их с заданным уровнем допустимых напряжений и затем точки приложения сил перемещают по сигналу рассогласования между текущими значениями сварочных напряжений и заданным их уровнем.

На фиг. 1 изображена схема установки свариваемого изделия в приспособлении; на фиг. 2 - блок-схема устройства для осуществления способа.

Изделие 1, свариваемое электродом 2, устанавливают в приспособление с базирующими элементами 3 и -прижимами 4. Количество и конструкция базирующих элементов и прижимов зависит от габаритов и конструкции свариваемого изделия и требований, предъявляемых к его точности. На поверхности изделия 1 устанавливают датчики 5 сварочных напряжений. Количество и место установки датчиков определяется также особенностями изделия.

Датчиками-сигнализаторами текущего значения сварочных напряжений могут быть любые известные устройства - механические, электрИ|Ческие, ультразвуковые, магнитные, электромагнитные.

В процессе сварки возникающие в изделии 1 сварочные напряжения непрерывно регистрируются датчиками 5. Сигнал от датчика

через усилитель 6 поступает в решающее устройство 7, где сравнивается с заданным уровнем допустимого напряжения. При рассогласовании текущего значения сварочного напряжения и допустимого поступает команда в исполнительный механизм 8, например, силовой цилиндр прижима 4 или устройство, изменяющее местоположение базирующих элементов 3 приспособления. Прижимы и базирующие элементы оказывают воздействие на свариваемое изделие 1, изменяя еличину сварочного напряжения, измеряемую датчиком 5, до установленного уровня. Как известно, величина сварочных напряжений регистрирует возможную деформацию контролируемого участка изделия как по величине, так и по знаку. Следовательно, отсутствие сварочных напряжений однозначно связано с отсутствием возможных деформаций сварного изделия в свободном состоянии после сварки.

Заданные допустимые сварочные напряжения могут иметь величину, не вызывающую сварочных деформаций, что позволяет воздействовать на изделие до изменения его размеров и формы.

Предлагаемый способ дает возможность производить сварные конструкции с любыми характеристиками и сочетаниями входящих

элементов с заданной степенью точности. Это снижает объем необходимой после сварки механической обработки и позволяет исключить трудоемкие процессы снижения сварочных деформаций.

Формула изобретения

Способ уменьшения остаточных деформаций и напряжений при сварке путем воздействия на образующуюся при нагревании пластическую зону внещни)ми силами, точки приложения которых перемещают в процессе сварки, отличающийся тем, что, с целью уменьшения остаточных деформаций и

напряжений при сварке любых конструкций при любых условиях охлаждения, в процессе сварки непрерывно замеряют возникающие в изделии сварочные напряжения, сравнивают их с заданным уровнем допустимых

напряжений и затем точки приложения сил перемещают по сигналу рассогласования между текущими значениями сварочных напряжений № заданным их уровнем и изменяют величину приложенных сил.