Способ исправления внутренних дефектов сварных швов Советский патент 1982 года по МПК B23K28/00 

Изобретение относится к сварке меташкмЗ к их сплавов плавлением, преммуществеюо тонколистовых сплавов яа основе титана к алю&вошя, н касается решентя пробпемм нсяравления свартшх ооеоиненнй, 1шеющих внутренние дефекты в виде единичных лор, раз1|4еры которых выходят за пределы допустимых. Известен способ устранения газовых нор В швах, заключающийся в выбелке ькханическнм путем дефектного места и повторнЫ .его подварке Ц. Однако приходится применять трудоемку операцию механнообработки, при педварке дефектного места использовать присадочный материал. Подварка выбражюго участка с заполнением присадкой приводнт к значител ным местным трудноисправимым 1 еформа ПИЯМ конструкции. Известен также способ исправления внутр йих дефектов сварных швов, при котором повторно расплавляют металл шва, содержащий дефект (2. Недостатком известного способа является увеличение деформации конструкции, а повторный переплав создает опасность газонасыщення металла шва компсжентами воздуха. Кроме того, повторный переплав не всегда позволяет сразу устраннть дефект. Неизбежны случаи, когда повторный переплав приходится проводат неоднократно. Цель изобретения - повышение эффективности и качества П}Ж снижении трудоемкости способа. Поставленная «ел достигается тем, что согласно способу исправления внутренних дефектов сваршлх швов, преимущественно в виде единнздых пар в ттпсолистовых соединениях сплавсж на основе титана и алю «1ння, при котором повторно расплавляют металлы шва, содержащий дефект, при этом расплавление металла, окружающего пору, производят внут сварного соединения с прилож яюм. акяшкго давления, пртпем величину уделыкм-о давления, воздействующего на жидкий металл, выбирают из соотношения, Р - (6-8) lOC-r,

P - удельное давление, кг/см;

б - поверхностное натяжение жидкого металла, дин/см;

сЛ - толщина сварного соединения, мм;

S площадь контакта электрод-деталь,

см,

а величину ироплавления обеспечивают равной (0,82-0,86) 0 а давление снимают после кристаллизации металла, когда Р i С . где б г - предел текучести металла при заданной температуре, кгс/см.

Расплавление металла внутри сварното сое1динения с приложением внешнего давления осуществляют с помощью контактных точечных электродов.

Известно, что поры являются опасным дефектом сварных соединений и могут в зависимости от размера, расположения и количества в несколько раз ; снизить работоспособность конструкций, особенно подвергающихся действию лгаторкых нагрузок.

При изготовлеюш сварных узлов техническими условиями в соответствии с назначением этих узлов (их категории) оговариваются нормы недопустимых без исправления дефектов, оговаривается их максимальный размер, количество и др. В частности, в зависимости от ответственностя конструкции и толщины свариваемого стыка оговар1шается максимально допустимый размер единичных пор. Если диаметр единичных пор в металле шва превышает этот размер, то необходимо производить исправление дефекта одним из известшдх способов.

Физическая сущность язо6ре1ения заключается в уменьшении недопустмых размеров единичных пор, образовгюшихся при сварке плавлением, до размеров топасных (допустияшх для данного сечения сварного соеданения и KarerofHrn конструкции) за счкт воэде твия через жидкий металл на газовый давлением, способств)гю1инм смещению механического условия (равновесия) существования пузырька в жидкости в сторону уменьшения радиуса этого пузырька. Пря этом, ecjBi пузырек заполнен растворами в жидком А еталле газом (нащжмвр, воД(), то определенной величиной давления на жидкость его можно уменьшить до |таких размеров, что ок дальше :сйонтанио исчезнет (газ пузырька растворится в металяе).

В соответствии с предлагаемым способом расплавляют металл, окружающий пору, за счет злектросстротивления, а давление иа жидасий металл создают электродами контакной электросварочнсж машины.

Условие механического равновесия газового пузырька в жидкости, контактирующей

|Открытой поверхностью с атмосферой, выглядит так

.

где Р - давлеиие газа в пузырьке;

- - бараметрическое давление ня пузырек;

- ;капиллярное давление на пузырек

(0 - поверхностное натяжение жидкого металла; г радиус пузырька).

Это уравнение непригодно для рассматриваемого случая, когда жидкий металл находится внутри жесткого каркаса из нерасплавленного металла (что мы обычно имеем при 5 контактной электросварке).

В связи с этим была экспериментально определена зависимость между основными параметрами, определяющими эффективность уменьшения радиуса пуэырька, т.е. давлением, которое нужно передать электродами на жидкость, поверхиостш 1м натяжением жидкости, толщиной сварного соединения и площадью контакта электрод-деталь. Полученная зависимость

IР(Ь-6).

включает в себя оптимальный коэффициент, равный (6-8)-10.

Величину мощности импульса сварочного

0 тока, пропускаемого через металл шва, имеющий дефект и подвергаемый расплавлению электросопротивлением, выбирают такой, чтобы проплавить металл шва на величину 0,82-0,86 еЛ- от толщины сварного соедаше2 кия. Если металл проплавлять ,на меньшую величину, чем 0,82-0,86 сО, то пора может не сказаться в жидком металле, кроме того эатрудаяется передача давления необходимой величины на ю1дкость из-за жесткости метал- лического каркаса окружающего металл (жк,акий металл). При увеличеюш гфошгавз сверх 0,82-0,860 появляется вероятность выштесков из зон контакта деталь-электрод, чрезмерное окисление (подгорание) металла шва в этих зонах (что особенно недопустимо для титана и его сплавов), а также появляются вмятины от электродов.

Экспе жмеитальио получеюше соотношения партметров в яредяожеиист способе гарантируют умеиьшеиие. газовых пузырьков до размеров, когда (жи в ряде случает могут спонтанно раствориться в жидком металле (если были заполнены растворимьпи газом, например, водородом), либо до ничтожно малых , соответствующих нормам

5 дяя данн( категории конструкции к толщине металла (в случае, если в газовом пузырьке присутствует часть нерастворимых в жидком металле газов, например, СО).

На чертеже показано устройство для осуществления предлагаемого способа (где 1 сечение участка сварного шва детали, имеющего дефекты в ввде пор; 2 - электроды сваро шой контактной машины; 3 - образуемая электросопротивлением ванночка жидкого металла; 4 - газовый пузырек относительно твердого металла-пора).

Способ осуществляют следующим образом.

В металле сварных швов по рентгенограммам отмечают участок с дефектом (порой), размер которой выходит за пределы, оговоренные техническими условиями (ииструкцнями). Поверхность сварного шва в месте расположения дефекта зачишают с двух сторон до чистоты V 2,5- VlO . Затем подбирают дааметр электрода для контактного нагрева (по существующим инструкциям на контакткую сварку в зависимости от толщины детали), по которому определяют площадь S. По приведен-1.)му соотношению устанавливают велнчту удельного Давления Р (таблица). Затем на образце при установленном диаметре электрода и удельном давлении подбирают величину сварочного. тока и длительность его им-ульса при условии обеспеч шя протшава величиной 0,32-0,86 Л-. Удельное давление снимают по истечении некоторого кмени с

, момента 1фштуска шя импульса тока (порядка нескольких секунд), когда Р (т .

В противном случае давление газа в уменьшенном пуялрьке (поре) может деформировать нагретый металл и увеличивать нору в размерах.

В таблице приведеиы примеры выполнения

:предлагаемого способа.

0,2

1510

0,6

1,0

0,785

1510

1,2

3,0

Примечание: Титановый сплав ОТ4. Формула изобретения

. Способ исправления внутренних. дефектов сварных швов, пренмушественно в виде едиючных пор в тонколистовых соединениях сшшвов на основе титана и алюминия, при Котором повторно расплавляют металлы шва, содержащий дефект, отличающийс я тем, что, с целью повышения эффективности и качества при снижении трудоемкости, расплавление металла, окружающего пору, производят внутри сварного соединения с приложением внешнего давления, причем величину удельного давлеЮ1я, воздействующего на жидкий металл, выбирают из соотнсяиения

Р (6-8). 10 ,

где Р - удельное давление, кгс/см ;

S поверхностное натяжение жидкого металла, дин/см;

Поры не

615 обнаружено

То же

470

С/ - толщина сварного соединения, мм;

S - площадь контакта электрод-деталь; см, при этом величину проплавления обеспечивают равной 0,82- 0,860 а давление снимают после тсрнстал-

где

лизацни металла при

Сзт предел текучести металла при заданной температуре кг/см. 2. Способ по п. , о т я и ч а ю щ и й0 я тем, что расплавление металла внутри сварного соединения с приложением внешнего давления осуществляют с помощью контактных точечных электродов.

информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Никифоров Г. Д., Редчиц В. В. О механизме о€| аэовага1я пор при сварке титановых сплавов. Сваро«шое производство. К 3, 1971, с. 49 (прототип).