Способ дуговой сварки стыковыхСОЕдиНЕНий Советский патент 1981 года по МПК B23K9/00 B23K28/00 

эффект по снижению уровня остаточных напряжений может быть достигнут лишь в результате взаимодействия внешних и внутренних сил тогда, когда линии их действия по направлению совпадут. Целью изобретения является новышение качества сварного соединения путем снижения остаточных сварочных напряжений и деформаций. Для этого нагрузку прикладывают в зоне температур восстановления упругих свойств металла в направлении касательных к изотермам температур восстановления упругих свойств металла в точках пересечения упомянутых изотерм с границей между сжимающими и растягивающими напряжениями, возникающими в процессе сварки. Свариваемые детали и из любого металла стыкуют утолщенными кромками и сваривают с помощью электрода. Предварительно на опытном однотипном образце с помощью термопар в процессе сварки определяют участок температур восстановления упругих свойств металла шва и строят изотермы начала и конца этого участка. К точкам пересечения изотерм с границей между сжимающими и растягивающими напряжениями проводят касательные, а также и к полученным изотермам. Проведенные касательные составляют определенные углы со свариваемыми кромками. Под этими углами к утолщенным свариваемым кромкам и в процессе сварки за дугой в зоне температур восстановления упругих свойств прикладывают усилие сжатия Р в плоскости, перпендикулярной стыку. Усилие сжатия прикладывают вдоль свариваемых кромок с помощью секционных прижимов. В результате перемещения электрода в процессе сварки изменяется положение изотерм в зоне температур восстановления упругих свойств металла. Соответственно изменяется и направление касательных, а следовательно, и направление прижимного усилия Р. В результате посредством секционных прижимов осуществляют сдавливание металла щва на участке с упругопластическими свойствами, вызывая в нем касательные напрял ения и деформацию сдвига. Известно, что пластическое течение в металле наступает при чистом сдвиге, вызываемом касательными напряжениями, которые вдвое меньще нормальных, т. е. т - ст. Следовательно, и усилия, вызывающие касательные напряжения, должны быть вдвое меньше нормальных усилий. Известно также, что растягивающие напряжения в остывающем теле имеют направление, совпадающее с градиентом температуры. А изотермы имеют направление, перпендикулярное к направлению градиента температуры. Поэтому с целью получения касательных напря510 15 20 25 3Q 22 40 5 50 55 (JQ 65 жений усилия сжатия долЖНь быть приложены по касательной к изотермам. А величина прилагаемых усилий должна быть вдвое меньще, чем для получения необходимых нормальных напряжений. Последнее способствует простоте устройства, необходимого для осуществления этого способа. Касательные напряжения вызывают на участке щва с температурой восстановления упругих свойств сдвиговые деформации, что способствует снижению послесварочных остаточных напряжений, а следовательно, и послесварочных деформаций конструкции. Пример. При сварке встык пластин размером 100X300 из алюминиевого сплава АМГ6 толщиной 3 мм с утолщенными кромками до 5 мм и с щириной утолщения 10 мм зона восстановления упругих свойств находится между изотермами 350-250°С, а касательные к точкам пересечения этих изотерм с границей между сжимающими растягивающими напряжениями проходят под углом 40-60° с плоскостью стыка. Поэтому на участке стыкуемых кромок с температурой 350-250°С прикладывается давление Р к утолщенным кромкам посредством секционных прижимов, расположенных в плоскости перпендикулярной стыкуемым кромкам и под углом к ним, изменяющимся от 40 до 60° по мере перемещения изотерм вдоль стыка, т. е. по мере охлаждения металла щва. Приложенное усилие вызывает касательные напряжения и деформацию сдвига, что уплотняет металл сварного щва, предотвращая свободную усадку, а следовательно, и послесварочную деформацию сварного соединения. Эксперименты показали, что деформация сварных пластин практически отсутствовала. При этом усилия сдавливания кромок составляло 4-5 кг на 1 погонный см. А для получения такого же эффекта при приложении давления принятым способом перпендикулярно кромкам необходимо усилие 8-10 кг на 1 погонный см. Следовательно, при предлагаемом способе усилие сжатия кромок на 50% ниже, что имеет больщое значение при сварке высокопрочных материалов. Повышение качества сварных соединений при отсутствии сварочных деформаций исключает процесс их правки после сварки, что приводит к экономии рабочей силы, времени изготовления узлов, а также и к увеличению ресурса работы конструкции. Формула изобретения Способ дуговой сварки стыковых соединений, преимущественно с утолщенными свариваемыми кромками, при котором в процессе сварки к соединению прикладывают сжимающую нагрузку в плоскости, перпендикулярной стыку, отличающийся тем, что, с целью повыщения качества сварного соединения путем снижения остаточ56

ййх сварочных напряжений и Д1еформаций,Ийочнйки информации,

нагрузку прикладывают в зоне температурпринятые во внимание при экспертизе

восстановления упругих свойств металла в1. Авторское свидетельство СССР

направлении касательных к изотермам тем-№ 454976, кл. В 23К 9/16, 1974.

ператур восстановления упругих свойств5 2. АЁторское с1виДетельство СССР

металла в точках пересечения упомянутых№ 218349 кл. В 23К 9/16, 1968.

изотерм с границей между сжимающими и3. Патент Японии № 52-22932, Кл. 12 В1,

растягивающими напряжениями, возника-заяв. 1.11.71, № 46-87296, опублИк. 21.06.77. ющими в процессе сварки.

818785