Способ стабилизации геометрических размеров сварных соединений Советский патент 1980 года по МПК C21D9/50 

Известный способ стабилизации структуры сварных соединений из сталей не позволяет существенно повысить стабильность геометрических размеров сварных соединений во времени, так как вызывает-в процессе обработки напряжения сжатия как в зоне мартенсита, так и аустенита, поскольку практически невозможно обеспечить требуемый градиент термических напряжений с изменением их знака в довольно узкой зоне обработки. При реализации известного способа происходит стабилизация мартенсита без стабилизации, аустенитной структуры, что не позволяет стаби- лизировать структуру сварного соединения в полном объеме и, следовательно, обеспечить неизменяемость их геометрических размеров во времени.

Цель изобретения разработка эффективного и экономичного способа обработки сварных соединений, направленного на повышение стабильности их геометрических размеров с течением времени.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе стабилизации геометрических размеров сварных соединений, включаквдем температурное воздействие на зону шва, которое вызывает появление сжимающих напряжений, на зону сварного соединения накладывают поле переменных напряжений от внешней нагрузки, причем амплитуда знакопеременных напряжений должна превышать сжимакцие термические напряжения в зоне с аустенитной фазой на 12,5-15,5 кгс/мм.

Для полного распада остаточного аустенита в сварных соединениях из сталей 35, 25ХГСА, ЗОХГС необходимый уровень растягивающих напряжений при с. целью более полной стабилизации геометрических размеров во времени составляет (1215)± 0,5 кгс/мм в зависимости от химического состава стали. Например, для сварных соединений из стали 25ХГСА этот уровень оптимальных растягивагацих напряжений составляет 12tO,5 кгс/мм, стали ЗОХГС 13,5 ±0,5 кгс/мм стали 35 15iO,5 кгс/мм2. Увеличение оптимального уровня растягивающих напряжений до 25% не влияет на эффективность стабилизации как структуры,так и геометрических размеров сварных сое нений. Таким образом, уровень растягивающих напряжений для сварных соединений среднеуглеродистых и низколегированных сталей равный (1215)± 0,5 кгс/мм, является минимальным, обеспечивающим стабилизацию геометрических размеров.

В зависимости от конфигурации изделия и сварного соединения знакопеременное на.гружение наиболее рационально может создаваться различными способами, например вибрацией, знакопеременным статическим нагруже нием, ультразвуком и др.

Проводилась техническая обработка сварных-узлов реальных конструкций точных приборов из стали 35 по известнрму и предлагаемому способам. Известный способ реализован при параметрах: температура нагрева зоны шва 250°С, что обеспечивало создание сжимающих напряжений в области мартенситной структуры 20 кгс/мм, а в зоне с аустенитной структурой - 10 кгс/мм. Время обработки составляло 15 мин.

Предлагаемый способ осуществлялся при тех же параметрах режима, причем сварное соединение точного прибора, представляющего собой тонкостенную цилиндрическую оболочку с вваренными днищами, дополнительно подвергали знакопеременному нагружению путем создания избыточного давления попеременно снаружи и изнутри оболочки в центральной ее части сжатым воздухом. Регистрация напряжений в зонах сварного соеди.нения осуществлялась тензометрированием. Амплитудные значения напряжений от переменной нагрузки составляли: в области мартенсита ±15 кгс/мм, в области аустенита ±25 кгс/мм

Последовательность операций при реализации предлагаемого способа следующая: установка на основной металл изделия медных охлаждаемых проточной водой накладок-охладителей, локальный нагрев зоны сварного соединения до температуры в соляной ванне путем окунания кромки сварного соединения, знакопеременное нагружение сварноЛ) соединения напряжениями оптимального уровня при 250с, прекращение нагружения и снятие охладителя.

Последовательность выполнения операций для остальных сварных соединений изделия аналогична.

Критерием оценки размерной стабилности точных приборов являлось приращение линейных деформаций сварных узлов с течением времени. При обработке по известному способу стабилизации структуры максимальное приращен11е линейного размера составляет от начального уровня за 30 суток вылеживания. При обработке реальных узлов сварных конструкций по предлагаемому способу максимальное приращение линейного размера составило 0, от первоначальной величины за тот же период вылеживания.

Использование предлагаемого способа обеспечивает, по сравнению с известными способами, следующие преимущества: повышение стабильности геометрических размеров сварных соединений из сталей в 2 раза, более полное снижение остаточных напряжеНИИ (в 1,3-1,6 раз), что повышает качество и надежность сварных конструкций ответственного назначения.

Формула изобретения

Способ стабилизации геометрических размеров сварных соединений во времени, включагаций локальный нагрев зоны сварного соединения и одновременное охлаждение основного металла, отличающийся тем, что, с целью более полной стабилизации геометрических размеров,зону сварного соединения подвергают воздействию знакопеременной нагрузки с амплитудой напряжений, превышаквдей:термические напряжения в зоне с аустенитной фазой на 12,515,5 кгс/мм.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 276123 С 21 О 1/00, 1968.

0

2.Сагалевич В.М. Методы устранения сварочных деформаций и напряжений. М., Машиностроение, 1974,

с. 242-244.