PL173981B1

PL173981B1 - Sposób łączenia płyt poprzez jednostronne spawanie

Info

Publication number: PL173981B1
Application number: PL94305548A
Authority: PL
Inventors: Tadashi Kasuya; Koichi Shinada; Yukihiko Horii; Tateo Miyazaki
Original assignee: Hitachi Shipbuilding Eng Co; Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-02-04
Filing date: 1994-02-03
Publication date: 1998-05-29
Also published as: US5550347A; FI944603A; DE69430690T2; EP0647495A1; RU94045974A; FI944603A0; CN1102931A; KR0143946B1; EP0647495A4; RU2104847C1; EP0647495B1; CN1043018C; TW262422B; SG47924A1; KR950700804A; PL305548A1; DE69430690D1; WO1994017951A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób łączenia płyt poprzez jednostronne spawanie.

Znany jest sposób łączenia stalowych płyt za pomocą jednostronnego spawania, w którym stalowe płyty łączy się za pomocą na styk i wykonuje się w rowku, zwłaszcza w rowku końcowej części spawanej sczepną spoinę. Wysokość tej sczepnej spoiny jest równa grubości przeznaczonych do spawania płyt. Alternatywnie, w końcowych częściach płyt mocuje się za pomocą sczepnej spoiny płytkę o grubości równej grubości przeznaczonych do spawania płyt. Wysokość sczepnej spoiny jest taka sama jak grubość płytki. W ten sposób, przeznaczone do spawania stalowe płyty są dostatecznie przytrzymywane przed rozpoczęciem spawania.

Znany jest sposób łączenia płyt, w którym przeznaczone do spawania płyty ogrzewa się podczas procesu spawania za pomocą palników gazowych, kontrolując stany cieplne w płytach, w celu zmniejszenia odkształcenia spawalniczego.

W tych znanych sposobach na przeznaczone do spawania płyty wywierane są za pośrednictwem sczepnych spoin lub płytek duże siły podtrzymujące, w celu przygotowania przed rozpoczęciem spawania, co podnosi koszt, ponieważ konieczna jest naprawa płyt po skończeniu spawania. Także sposób kontrolowania stanów cieplnych przy użyciu gazowych palników jest niekorzystny, ze względu na to, że przyrząd spawalniczy staje się duży i trudno jest podwyższyć wydajność spawania.

173 981

Głównym celem w procesie jednostronnego spawania jest zapobieganie występowaniu pęknięć na końcach płyt i spoiny. Ando i pozostali ujawnili, że te pęknięcia są powodowane przez odkształcenia spawalnicze w procesie spawania. (Magazine of Welding Society vol. 30 (1970), nr 8, s. 792). Na podstawie wyników badań rozkładu naprężeń powstających w procesie spawania (Sato i pozostali: Theses of Japanese Ship Building Society, Vol. 136 (1974), s. 441, i Fujita i pozostali: Theses of Japanase ShipBuiling Society, Vol. 133 (1973), s. 267) stwierdzono, że w celu zapobieżenia występowaniu pęknięć na krańcach konieczne jest zmniejszenie odkształceń w procesie spawania.

W publikacji Kamichika i pozostałych (Magazine of Japanase Construction Association (JSSC), Vol, 10 ( 1974), nr 101, s. 35) opisano sposoby łączenia płyt przez jednostronne spawanie, w których w celu zapobiegania występowaniu odkształceń zostały zastosowane sczepne spoiny i płytki, a ponadto opisano sposób podtrzymywania końcowej części spawanych płyt za pomocą podnośnika hydraulicznego. Te zastosowane powszechnie techniki mają na celu zmniejszenie odkształceń spawalniczych w procesie spawania poprzez silne podtrzymywanie przeznaczonych do spawania płyt stalowych. Zgodnie ze sposobem, w którym płyty stalowe są ogrzewane za pomocą gazowych palników, nie jest możliwe zmniejszenie odkształcenia spawalniczego w takim stopniu, żeby można było zapobiec występowaniu pęknięć na ich końcach.

W japońskim zgłoszeniu patentowym nr 53-51153 ujawniono sposób spawania płyt w którym zmniejsza się ilość ciepła doprowadzanego przy spawaniu w części końcowej spawanych płyt, a w procesie prac naprawczych wytwarza się spoinę uzupełniającą, we wcześniej ukształtowanej. W publikacji Ueda i pozostałych: Theses of Japanese Ship Building Society Vol. 171 (1992), s. 335 ujawniono sposób, w którym miejscowo ogrzewa się płyty za pomocą palników gazowych wywierając wpływ na resztkowe odkształcenie, które pozostaje w płytach po zakończeniu spawania. Przy odpowiednim ogrzewaniu wielkość odkształcenia jest zmniejszona w porównaniu z przypadkiem, w którym płyty nie są ogrzewane.

Sposób łączenia płyt poprzez jednostronne spawanie według wynalazku, w którym przeznaczone do spawania płyty zestawia się ze sobą na styk, a w rowku utworzonym pomiędzy krawędziami łączonych płyt formuje się sczepną spoinę za pomocą co najmniej trzech elektrod, charakteryzuje się tym, że określa się maksymalną wysokość H (mm) sczepnej spoiny formowanej w rowku, którą dobiera się nie większą niż połowa grubości łączonych płyt oraz określa się odległość Li (mm) i-tej elektrody od pierwszej elektrody, a następnie określa się ilość ciepła doprowadzanego Qi (kJ/mm) z każdej elektrody, na podstawie wyrażenia

Qi = Ii x Ei x 6/Vi gdzie Ii jest prądem (A) i-tej elektrody, Ei jest napięciem (V) i-tej elektrody, a Vi jest szybkością spawania (cm/min) i-tej elektrody. Reguluje się ilość ciepła doprowadzanego Qi poprzez dobór wartości natężenia Ii i napięcia Ei oraz szybkości spawania Vi każdej elektrody do wartości, przy której wartość parametru P wyznaczonego z wyrażenia

X¹

H Li + k w którym Li jest określoną odległością (w mm) i-tej elektrody od pierwszej elektrody, przy czym Li = 0, n jest liczbą elektrod, a k jest stałą dodatnią, zaś Qi jest ciepłem doprowadzanym do płytek z i-tej elektrody, jest zawarta w określonym wstępnie zakresie.

Wartość stałej k do wyznaczenia parametru P dobiera się z zakresu od 10 do 150, a natężenie Ii, napięcie Ei oraz szybkość spawania Vi każdej elektrody reguluje się do wartości przy której wartość parametru P jest nie większa niż 0,14.

W innej odmianie wynalazku, w której do końcowych ich części dołącza się płytkę, po czym w rowkach utworzonych pomiędzy krawędziami łączonych płyt i pomiędzy końcowymi częściami płyt i płytką formuje się sczepną spoinę za pomocą co najmniej trzech elektrod, charakteryzuje się tym, że określa się maksymalną wysokość H sczepnej spoiny formowanej w rowkach, którą dobiera się nie większą niż połowa grubości łączonych płyt oraz określa się

173 981 odległość Li i-tej elektrody od pierwszej elektrody, a następnie określa się ilość ciepła doprowadzanego Qi (kJ/mm) z każdej elektrody na podstawie wyrażenia

Qi

Li + k w którym Li jest określoną odległością (w mm) i-tej elektrody od pierwszej elektrody, przy czym Li = 0, n jest liczbą elektrod, a k jest stałą dodatnią, zaś Qi jest ciepłem doprowadzanym do płytek z i-tej elektrody, jest zawarta w określonym wstępnie zakresie, a wartość parametru Ptab wyznaczonego z wyrażenia

Ptab _1_ A Qi

Ht ~ Li + k gdzie Li jest odległością (mm) od pierwszej do i-tej elektrody, Li jest 0, n jest liczbą elektrod, k jest stałą dodatnią i gdzie Ht (mm) jest grubością płytki lub Ht (mm) jest mniejszą wielkością spośród grubości płytki i wysokości sczepnej spoiny formowanej pomiędzy płytką i łączonymi płytami, przy czym Ht nie jest większe od połowy grubości łączonych płyt, jest mniejsza od 0,009.

Wartość stałej k do wyznaczenia parametru P dobiera się z zakresu od 10 do 150, a natężenie Ii, napięcie Ei oraz szybkość spawania Vi każdej elektrody reguluje się do wartości przy której wartość parametru jest nie większa niż 0,26.

W obu odmianach wynalazku spawa się płyty łukiem krytym, przy czym dobiera się prąd Ii każdej elektrody nie większy niż 2400 A, a korzystnie prądy elektrod pierwszej i drugiej nie niższe niż 900 A, prądy elektrod trzeciej i dalszych nie niższe niż 600 A, szybkość spawania Vi nie mniejszą niż 60 cm/min i nie większą niż 200 cm/min, oraz stosuje się topnik typu spiekanego na powierzchni górnej i dolnej płyt.

Sczepną spoinę wytwarza się w rowku typu Y, I, V lub U. Do łączenia dobiera się stalowe płyty, których wytrzymałość na rozciąganie jest nie niższa niż 390 MPa i nie większa niż 780 MPa, a grubość zawiera się w zakresie od 8 mm do 50

Zgodnie z niniejszym wynalazkiem nie jest konieczne ogrzewanie ani silne podtrzymywanie płyt stalowych. Zmniejszenie odkształceń spawalniczych osiąga się poprzez regulację warunków spawania i utrzymanie parametrów P i Ptab, w z góry określonym zakresie. Zwiększa się wydajność pracy w procesie spawania a także zmniejszają nakłady na przyrząd spawalniczy.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania z odniesieniem do rysunku, na którym fig. 1 pokazuje przekrój przez złączone dwie płyty przeznaczone do spawania, ukazujący kształt rowka pomiędzy nimi, fig. 2 - schematycznie sposób łączenia płyt poprzez spawanie według niniejszego wynalazku, fig. 3 - urządzenie do spawania płyt sposobem według wynalazku w przekroju wzdłuż linii A - A na fig. 2, fig. 4 - wykres zależności pomiędzy parametrem P sposobu spawania według wynalazku i wielkością odkształcenia, fig. 5a - płaskie odkształcenie płyt połączonych za pomocą spawania, fig. 5b - odkształcenie niepłaskie płyt połączonych za pomocą spawania, fig. 6 - schemat ustawienia elektrod w sposobie spawania według wynalazku, fig. 7a, 7e - przedstawiają różne typy kształtów rowków pomiędzy łączonymi płytami.

Jak przedstawiono na fig. 1, 2 i 3 sposób spawania stalowych płyt 11' polega na tym, że wykonuj e się wzdłuż krawędzi płyt 1 1które mają być łączone ścięcie i zestawia się płyty 1,1' ze sobą na styk, tworząc pomiędzy nimi rowek na spoinę utrzymując je za pomocą zacisków 8

173 981 na podstawach 9. W rowku pomiędzy płytami 1, 1 formuje się sczepną spoinę 17, przytrzymującą płyty 1, 1' w styku ze sobą, a następnie kształtuje się złącza spawane tych płyt 1, Γ, przy użyciu co najmniej trzech elektrod 2a, 2b, 2c.

Korzystnie, płyty 11' przeznaczone do łączenia, przytrzymuje się w styku ze sobą za pomocą podtrzymującej płytki 4, jak to pokazano na fig, 2.

W tym przypadku płytka 4 jest połączona z końcowymi częściami łączonych na styk stalowych płyt 1, 1' za pomocą sczepnej spoiny.

Według wynalazku, przy kształtowaniu złcza spawanego określa się maksymalną wysokość H (mm) sczepnej spoiny 17 w rowku, nie większą niż połowa grubości płyt 11' przeznaczonych do łączenia oraz określa się odległości Li od pierwszej elektrody 2a do każdej z pozostałych elektrod 2b, 2c, a następnie określa się ilość ciepła doprowadzanego Qi (kJ/mm) z każdej elektrody 2a, 2b, 2c na podstawie wyrażenia

Qi = Ii x Ei x 6/Vi [1] gdzie Ii jest prądem (A) i-tej elektrody, Ei jest napięciem (V) i-tej elektrody, a Vi jest szybkością spawania (cm/min) i-tej elektrody. Ilość ciepła doprowadzanego Qi reguluje się poprzez dobór wartości natężenia Ii i napięcia Ei oraz szybkości spawania Vi każdej elektrody 2a, 2b, 2c do wartości, przy której wartość parametru P, wyznaczonego z wyrażenia

Qi

H ₁₌₁ Li + k [2] w którym Li jest określoną odległością (w mm) i-tej elektrody 2b, 2c od pierwszej elektrody 2a, przy czym Li = 0, a jest liczbą elektrod 2a, 2b, 2c, a k jest dobrana stałą dodatnią, jest zawarta w określonym wstępnie zakresie.

Na fig. 6 schematycznie przedstawiono proces spawania płyt według niniejszego wynalazku. Elektrody pierwsza 19, druga 20, trzecia 21 i czwarta 22 przemieszczają się na nieskończonej płaskiej płycie z lewa na prawo na fig. 6. Początek ruchomego układu współrzędnych (ξ,γ) określa się w miejscu usytuowania pierwszej elektrody 19.

Ruchomy układ współrzędnych (ξ,γ) przemieszcza się z szybkością równą szybkości spawania. Chociaż na fig. 6 pokazano proces spawania za pomocą czterech elektrod, wynalazek odnosi się do spawania płyt 1, 1' za pomocą dowolnej liczby n elektrod. Powodem pęknięć na krańcach złącza spawanego dwóch płyt, które stanowią poważny problem występujący przy jednostronnym spawaniu, jest odkształcenie płyt przedstawione na fig. 5a. To odkształcenie jest wywołane naprężeniem óy w kierunku osi y, które określa następujące wyrażenie:

ay

Εακ

2πλΥ η ξ + Li Σ qiV ^η

- — Σ qi exp ^2κί = 1 ν(ξ + LrJ

2κ

ΚΟ ^Vri \ 2κξ + Li ι + --ΚΙ

Vri

2κ.

[3]

E - moduł Young'a α - współczynnik rozszerzalności liniowej

K - współczynnik dyfuzji termicznej λ - współczynnik przenikania ciepła

V - szybkość spawania ri = ΐ(ξ+ Li)2 + y2 } 1/2

Li - odległość pomiędzy pierwszą elektrodą i i-tą elektrodą (LI = 0) qi - ilość ciepła emitowanego z pierwszej elektrody na jednostkę grubości ścianki w jednostce czasu

KO i Kl - modyfikowane funkcje Bessela drugiego rodzaju 0-rzędu i pierwszego rzędu

173 981

Napreżenie σγ występuje przed linią spawania, silnie oddziaływuje na pęknięcia na końcach spawu. Ponieważ w tym przypadku y = 0, r, = ζ + Li, wartości KO i KI w wyrażeniu [4] są stosunkowo małe przed linią spawania i są one pomijane, ponieważ e, a, κ i λ są stałe wprowadzono następujące wyrażenie:

v Fi ξ + Li [4]

Podczas operacji spawania, naprężenie cieplne jest tłumione przez sczepną spoinę 17 tworzoną w rowku pomiędzy płytami 11'. Jednak wysokość tej sczepnej spoiny 17 nie musi być równa grubości płytki 1, 1'. Dlatego w celu określenia naprężeń cieplnych konieczne jest oszacowanie naprężenia powstałego w sczepnej spoinie 17. Gry grubość płyt 1, Y jest λ (mm), to w kierunku osi y działa na jednostke długości, siła, wynosząca σy. λ.

Gdy siła ta jest przenoszona przez sczepną spoinę 17, której wysokość wynosi H, zachodzi zależność:

σγ. A = σγ'. H

Naprężenie w sczepnej spoinie 17 wynosi σγ a siła działająca w spoinie 17 na jednostkę długości wynosi cy'. H.

W rezultacie naprężenie cy' w sczepnej spoinie 17 może być wyrażone następującym wzorem.

σγ' = σγ. A/H

Ponieważ cyjest określone wyrażeniem [4], cy'jest proporcjonalne do wartości określonej wyrażeniem [4] pomnożonej przez λ/Η.

Ciepło doprowadzane do spoiny przy spawaniu (w kJ) określa się wyrażeniem Qi = λ . qi/V. W związku z tym naprężenie w spoinie pomiędzy płytami 1,1' jest wyrażone następującym wyrażeniem:

Q, [5]

Napreżenie cieplne oblicza się w punkcie usytuowanym przed jeziorkiem ciekłego metalu (to znaczy gdzie ξ = k). W zwizzku z tym parametr P kkreśla się wyrażnniem [2]

Qi H Li + k

Przy rzeczywistej operacji spawania przeznaczony do spawania metal rodzimy podlega nie tylko odkształcaniu sprężystemu, lecz także odkształcaniu plastycznemu. Ponadto, nawet w zakresie odkształceń sprężystych, występuje zależność od temperatury takich wielkości fizycznych, jak moduły Young'a. Zatem parametr P może być stosowany jako praktyczny parametr do określania naprężeń cieplnych powstających w czasie spawania płyt.

Figura 4 przedstawia zależność parametru P i wielkości odkształcenia. Pionowa oś na fig. 4 wyraża wielkość odkształcenia wywołanego podczas operacji spawania w przykładzie opisanym poniżej. Jak widać parametr P określa wielkość odkształcenia wywołanego podczas operacji spawania. Utrzymywanie wartości parametru P przy spawaniu w z góry określonym zakresie, umożliwia wiec określenie wielkości odkształcenia.

W przypadku zastosowania przy spawaniu płyt 11' podtrzymującej płytki 4, wyznacza się wartość parametru Pta na podstawie wyrażenia

Ptab = — V Ht £

Qi

Li + k [6]

173 981 gdzie Mt (mm) jest grubością podtrzymującej płytki 4, lub Mt jest wymiarem mniejszym spośród grubości płytki podtrzymującej 4 i wysokości sczepnej spoiny pomiędzy podtrzymującą płytką4 i łączonymi stalowymi płytkami 1,1', przy czym Mt nie jest większe niż połowa grubości łączonych płyt 1, 1'. Parametr P określa wyrażenie [2] posiadające dwa człony: ZQi/(Li+k) wyraża, jak warunki spawania wpływaj na wielkość odkształcenia spawalniczego. Zwykle gdy ciepło doprowadzane przy spawaniu jest zredukowane, odkształcenie spawalnicze zmniejsza się. Jednak, w przypadku jednostronnego spawania płyt stalowych połączenie musi być wykonane za pomocą jednej operacji spawania i ciepło doprowadzane nie może być ekstremalnie zredukowane. Kształty jeziorka ciekłego metalu w przypadku jednoelektrodowego spawania i w przypadku wieloelektrodowego spawania są różne. Odpowiednio nawet wówczas, gdy ilość ciepła doprowadzanego jest taka sama, odkształcenie spawalnicze jest inne. Dlatego w celu określenia warunków spawania, przy których odkształcenie spawalnicze może być zmniejszone, konieczne jest uwzględnienie preparatu określającego ukształtowanie jeziorka ciekłego metalu lub parametru określającego stosowany układ elektrod.

Człon ZQi/(Li+k) może być stosowany jako skuteczny parametr określający stosowany układ elektrod, ze względów praktycznych do odległości pomiędzy elektrodami dodaje się stałą k, która umożliwia obliczenie tego członu dla pierwszej elektrody, (L1=0).

Stała k ma określony zakres. Kiedy jest ona zbyt mała, parametr P jest w przybliżeniu określony przez ciepło doprowadzane Q1 do pierwszej elektrody i wysokość spoiny H. Dlatego niemożliwe jest dokładne oszacowanie wpływu drugiej elektrody i elektrod dalszych. Dlatego stała k jest nie mniejsza niż 10. Kiedy stała k jest zbyt dużą, wpływ odległości pomiędzy elektrodami nie może być dokładnie oceniony, to znaczy, nie może być dokładnie oszacowany wpływ układu elektrod na wartość parametru P. Z tego powodu wartość stałej k jest niewiększa niż 150. Praktycznie, gdy stała k ma wartość 50, wówczas określone są warunki spawania, przy których odkształcenie spawalnicze jest zmniejszone.

W członie 1/H, parametr H określa wysokość sczepnej spoiny 17 w rowku pomiędzy płytami 11'. Związek pomiędzy zachowaniem się odkształcenia spawalniczego i warunkami spawania określa Qi i Li.

W tym przypadku, gdy łączone płyty 1, Y nie są utrzymywane w styku przez płytkę 4, ani przez sczepną spoinę 17 wówczas nie jest możliwa regulacja naprężeń sposobem według wynalazku. Konieczne jest podtrzymywanie płyt 1, 1' przez sczepną spoinę 17 o minimalnej wielkości. _

Kiedy człon ZQi/(Li+k) wyrażenia [1], określający wpływ warunków spawania jest pomnożony przez 1/H, możliwe jest wyrażenie wpływu warunków spawania, a także wyrażenie wpływu sczepnej spoiny 17 lub płytki 4. Odkształcenie spawalnicze jest najmniejsze przy największej wysokości sczepnej spoiny 17,-a więc dlatego w wyrażeniu [2] występuje maksymalna wartość H.

Podtrzymująca płytka 4 jest używana w praktyce nie tylko w celu zmniejszenia wielkości odkształcenia spawalniczego, lecz takżejest skutecznym środkiem w warunkach przemysłowych do zapobiegania występowaniu krateru na końcu spoiny spawanych płytach 11'. W przypadku, kiedy płytka 4 jest przyspawana do płyt 1, 1' jej zadaniem jest utrzymywanie przeznaczonych do spawania płyt 1,1'.

Parametrem wyrażającym wpływ płytki 4 i warunków spawania na odkształcenie spawalnicze, jest PtabSą trzy sposoby ustalania zakresu parametrów P i Ptab.

Pierwszy sposób polega na doborze odpowiednich warunków spawania, drugi sposób polega na doborze odpowiednich wartości wysokości sczepnych spoin H i Ht oraz trzeci sposób polega na doborze zarówno odpowiednich warunków spawania jak i odpowiednich wysokości H i Ht sczepnych spoin H i Ht.

Według wynalazku wysokości sczepnych spoin H i Ht są mniejsze niż połowa grubości przeznaczonych do spawania płyt 1, 1', co umożliwia zmniejszenie odkształceń spawalniczych.

W przypadku gdy formowana jest w rowku sczepną spoina 17, przeznaczona do podtrzymywania spawanych płyt 1, Y wartość P jest większa niż 0,14. Dlatego niemożliwe jest zmniejszenie odkształceń spawalniczych, jeżeli do podtrzymywania płyt stalowych nie jest

173 981 stosowana płytka 4 lub nie są stosowane palniki do kontrolowania stanów cieplnych płyt 1,1'. Powodem dla którego jako górną granicę parametru P przyjmuje się 0,14 jest to, że wartość 0,14 jest górną granicą dla zapewnienia tego samego efektu, jak przy tradycyjnym sposobie zmniejszania wielkości odkształcenia spawalniczego. Korzystnie jest, gdy warunki spawania i wysokość H sczepnych spoin 17 są określane tak, że wartość parametru P jest nie większa niż 0,04 dla k= 50.

W przypadku, gdy do przeznaczonych do spawania stalowych płyt 1, 1' przyspawana jest płytka 4, jej działanie polega na ograniczaniu swobody ruchów płyt 11'. Jednak, gdy wartość Ptab, jest mniej sza niż 0, 009, efekt jej działania jest taki sam jak w tradycyjnym sposobie zmniejszania odkształceń spawalniczych. Dlatego zakres Ptab jest określony jako nie mniejszy niż 0, 009, gdy płytki 1, 1' są podtrzymywane tylko przez płytkę 4. Górną granicą wartości parametru P, jest 0,26.

Korzystnie warunki spawania i wysokość H sczepnej spoiny określa się tak, ze Ptab jest nie mniejsze od 0,02 w przypadku k = 50, i P nie jest większe niż 0,08.

Występują dwa rodzaje odkształceń spawalniczych w płaszczyźnie płyt 1,1' i odkształcenie niepłaskie. W przypadku spawania płyt 1, 1' odkształcenie niepłaskie wywoływane jest wówczas, gdy stany cieplne płyty 1,1' podczas spawania na powierzchni górnej, to jest od strony elektrod, i na powierzchni dolnej, to jest od strony przeciwnej do elektrod są różne. Odkształcenie niepłaskie jest także wywoływane wówczas, gdy ilości spoiwa na powierzchni górnej i dolnej są różne. Odkształcenie płaskie jest określane jako odkształcenie istniejące w tej samej płaszczyźnie. Typowe odkształcenie płaskie jest pokazane na fig. 5a. Odkształcenie spawalnicze pokazane na fig. 5a jest formowane wówczas, gdy rowek z przodu tworzonej sczepnej spoiny 17 jest otwarty podczas procesu spawania. To odkształcenie spawalnicze jest formowane tak, jak gdyby przeznaczone do spawania płyty 11' były obracane wokół łuku spawalniczego. To odkształcenie powoduje pęknięcia na końcach płyt 1,1'. Typowym przykładem odkształcenia niepłaskiego jest odkształcenie pokazane na fig. 5b. To niepłaskie odkształcenie jest wywoływane wówczas, gdy wielkości odkształceń na powierzchni górnej i dolnej są różne. W przypadku ukazanym na fig. 5b na przeznaczonych do spawania stalowych płytach nastąpiło odchylenie i odkształcenie rogów.

Podczas operacji spawalniczych mających na celu łączenie płyt stalowych przy użyciu elektrod, których liczba nie jest większa od 2, ciepło doprowadzane z każdej elektrody jest większe, ponieważ także jest większa ilość stopiwa przypadająca na każdą elektrodę. W przypadku, gdy używa się nie mniej niż 3 elektrody, różnica pomiędzy szerokością spoiny na powierzchni górnej i szerokością spoiny napowierzchni dolnej jeslmniejsza, mniejsze jest ciepło doprowadzane z każdej elektrody. Nawet gdy parametry P i Ptab są ustalone w zakresach według niniejszego wynalazku, w przypadku, gdy liczba elektrod nie jest większa od 2, chociaż płaskie odkształcenie spawalnicze może być zmniejszone, nie można zmniejszyć odkształcenia niepłaskiego. Dlatego też według wynalazku stosuje się co najmniej trzy elektrody.

Pierwsza i druga elektroda, są elektrodami poprzedzającymi. Z punktu widzenia praktycznego zastosowania bardzo ważne jest utworzenie za pomocą tych elektrod ściegu graniowego spoiny. W celu utworzenia ściegu graniowego konieczne jest utworzenie otworu klinowego. Wartości prądów elektrod pierwszej i drugiej są nie mniejsze niż 900 A, ponieważ minimalny prąd wymagany do utworzenia klinowego otworu przy użyciu ciśnienia łuku wynosi 900 A. Górna granica wartości prądu elektrod pierwszej i drugiej wynosi 2400 A ponieważ, przy prądzie wyższym niż 2400 A traci się kontrolę nad jeziorkiem stopionego metalu i nie można utworzyć spoiny o wysokiej jakości. Trzecia elektroda i dalsze tworzą ścieg powierzchniowy spoiny. Z tego powodu wartość prądu elektrod trzeciej i dalszych jest mniejsza niż elektrod pierwszej i drugiej. Górna granica wartości prądu dla trzeciej elektrody i dalszych wynosi 2400 A.

Duża szybkość spawania jest korzystna z uwagi na podwyższenie wydajności pracy. Jednak, gdy szybkość spawaniajest zbyt dużą powstają wady spawalnicze takie, jak podtopienie. W związku z tym maksymalna szybkość spawania wynosi 200 cm/min, poniżej której nie występują wady spawalnicze takie, jak podtopienie. Ponieważ dolna granica dla prądu elektrody poprzedzającej wynosi 900 A i dolna granica dla prądu elektrody następnej korzystnie wynosi 600 A, w przypadku gdy szybkość spawania jest mniejsza niż 60 cm/min, ilość stopiwa jest

173 981 nadmiernie zwiększona. Ponieważ ścieg graniowy poprzedniej elektrody jest formowany przy użyciu ciśnienia łuku, nawet wówczas, gdy szybkość spawania jest większa może być uformowana dostatecznie doskonała spoina graniowa. Z opisanego powyżej powodu przyjęto za dolną granicę szybkości spawania 60 cm/min. Szybkość spawania ma wpływ na doprowadzane ciepło spawania. Jednak, gdy ciepło doprowadzane jest mniejsze, konieczne jest zmniejszenie parametru P.

O występowaęio odniztałceń spcwalniczycn dzcyhują warun w spawania, a dobór topnika nie ma związku z odkształceniami spawalniczymi. Zgodnie z warunkami spawania według wynalazku, dolna granica prądów elektrod pierwszej i drugiej wynosi 900 A, a górna granica wynosi 2400 A. W przypadku, gdy spawanie przeprowadza się przy dużym prądzie, wymagany jest topnik 10 o dużej ognioodporności, na przykład typu spiekanego. Dlatego w niniejszym wynalazku ograniczono stosowany topnik 10 do topnika typu spiekanego.

Z punktu widzenia praktycznego stosowania, ukształtowanie rowka nie ma wpływu na odkształcenia spawalnicze przy jednostronnym spawaniu w celu łączenia płyt. Jednak, aby powstała spoina o doskonałej jakości korzystnie rowek ma odpowiedni kształt. Na fig. 7a - 7e ukazano rowki typu Y, V, I i U, zapewnieniająde doskonały ścieg spoiny przy jednostronnym spawaniu płyt. W tym przypadku rowek typu U nie ogranicza się do przykładu pokazanego na rysunku, lecz obejmuje także rowek typu U zmodyfikowany, pokazany na fig. 7e. Dobór kształtu rowka zapewnia zmniejszenie odkształceń spawalniczych i zapewnia ścieg mający doskonały kształt.

Sposób spawania według wynalazku stosuje się do płyt stalowych różnych typów. Jednak, płyta stalowa, której wytrzymałość na rozciąganie jest mniejsza niż 390 MPa nie jest odpowiednia dla konstrukcji spawanej. Zatem dolna granica wytrzymałości na rozciąganie spawanych płyt 1, 1' ma wartość nie mniejszą niż 390 MPa. Spawane płyty 1, 1' mają wytrzymałość na rozciąganie nie większą niż 780 MPa. W przypadku stalowej płyty, której wytrzymałość na rozciąganie jest większa niż 780 MPa istnieje możliwość, że obniżona jest ciągli wość spoiny.

Do łączenia jednostronnego poprzez spawanie stosuje się płyty stalowe, których grubość jest nie mniejsza niż 8 mm. Maksymalna grubość płyty wynosi 50 mm, ponieważ grubsze płyty poddawane jednostronnemu spawaniu w celu łączenia, wymagają zastosowania zbyt dużego prądu dla każdej elektrody. Nie można wtedy zapewnić ściegu spawanego o doskonałym kształcie. Gdy grubość płyty 11' zwiększa się, wzrasta ilość nakładanego stopiwa i maleje szybkość spawania, a więc operacja spawania nie może być przeprowadzana efektywnie. Ponadto, gdy do przeznaczonej do spawania płyty 11' stosowana jest nadmierna ilość doprowadzanego ciepła, wówczas ulega pogorszeniu jej ciągliwość.

Przy ograniczeniach parametrów spawania, jak wyjaśniono powyżej, parametr P może być obniżony. Zmniejsza się wtedy wielkość odkształcenia spawalniczego i jest zapewniona spoina mająca doskonały kształt przy stosunkowo dużej wydajności spawania, przy której szybkość spawania utrzymywana jest w zakresie od 60 do 200 cm/min.

Przeprowadzono spawanie jednostronne płyt 11' przy zastosowaniu urządzenia przedstawionego na fig, 2 i 3. Jak pokazano na fig. 2, 3, dwie przeznaczone do zespawania za pomocą jednostronnego spawania stalowe płyty 11' łączono ze sobą na styk i unieruchomiono zapomocą dwóch par zacisków 8 przymocowanych do podstawy 9. Boczne końce złączonych na styk krawędzi stalowych płyt 11' unieruchomiono za pomocą płytki 4. Części rowka uformowane na krawędziach płyt 1, 1' połączono najpierw sczepną spoiną 17, a potem przyspawano jednostronnie łącząc płyty 1, 1' przy użyciu dwóch, trzech, czterech, pięciu lub sześciu elektrod 2a, 2b, 2c, 2d. Na fig. 2 pokazano cztery elektrody 2a, 2b, 2c, 2d. Jak pokazano na fig. 3 pod spawanymi płytami 1, 1' jest umieszczona płyta podpierająca 15, pod którą znajduje się wąż powietrzny 14. Za pomocą ciśnienia powietrza w wężu powietrznym 14 reguluje się siłę dopychającą płyty podpierającej 15, do spawanych płyt 11'.

Elektrody spawalnicze 2a, 2b, 2c, 2d są odpowiednio połączone ze spawalniczymi źródłami zasilania 11 a, 11b, 11c, 11d. Spawalnicze źródła zasilania 11a, 11 b, 11c, 11d są połączone z zespołem kontrolującym warunki spawania 12 i zespołem do obliczania parametrów 13. Do obliczenia parametru P z wyrażenia [2] zostały użyte poniższe wielkości: maksymalna wysokość H sczepnej spoiny 17, która jest uprzednio mierzona, ciepło doprowadzane Qi

173 981 wyznaczone za pomocą wyrażenia [1] na podstawie pomiaru prądu, napięcia i szybkości spawania i-tej elektrody, odległości Li od pierwszej elektrody do i-tej elektrody i przyjętej stałej k. Przy wysokości spoiny H równej połowie grubości płyty 1, 1' przeznaczonych do spawania, warunki spawania takie, jak prąd i napięcie każdej elektrody spawalniczej, szybkość spawania i odległość pomiędzy elektrodami wyznaczono tak, że wartość P była nie większa niż 0,14.

W przypadku stosowania płytki 4, jest ona uprzednio przyspawana do końcowych części łączonych na styk stalowych płyt 1, 1'. W tym przypadku warunki spawania takie, jak prąd i napięcie na każdej elektrodzie 2a, 2b, 2c, 2d, szybkość spawania i odległość pomiędzy elektrodami 2a, 2b, 2c, 2d są określone przy użyciu parametru Ptab tak, że przy H i Ht nie większym niż połowa grubości przeznaczonych do spawania płyt 1,1', wartość P jest nie większa niż 0, 26, a wartość Ptab jest nie mniej sza niż 0,009. W tym przypadku parametr Ptabjest obliczany za pomocą wyrażenia [3] dla maksymalnej wysokości H sczepnej spoiny 17 złączonych na styk przeznaczonych do spawania płyt 11', dla danej grubości płytki 4 i maksymalnej wartości Ht sczepnej spoiny pomiędzy płytką 4 i przeznaczonymi do spawania płytami 11'.

W Tablicach 1 i 2 przedstawiono warunki spawania przyjęte w sposobie według niniejszego wynalazku takie jak prąd I, napięcie E, szybkość spawania V i odległość pomiędzy elektrodami L. W Tablicach 1 i 2 pokazano także grubość H płyt 1, 1', maksymalną wysokość sczepnej spoiny 17 utworzonego w rowku w miejscu styku, parametr P określony wyrażeniem [2] obliczony zgodnie z warunkami spawania i kształt rowka. Dobrano trzy wartości stałej k: 10, 50, 150. Kąt rowka 0 i próg Rf ukształtowania rowka pokazane w Tabelach 1 i 2 odpowiadają odpowiednio 0 i Rf pokazanym na fig. 1. W przypadku, gdy przeznaczone do spawania płyty 1 1' są przytrzymywane przez płytkę 4, płytka 4 jest przyspawana do przeznaczonych do spawania płyt 1, 1 jak przedstawiono na fig. 2 i 3.

W przypadku, gdy przeznaczone do spawania płyty 1, 1' nie są podtrzymywane przez płytkę 4, pomiędzy płytką 4 i przeznaczonymi do spawania płytami 11' rozrzucono kawałki pociętego drutu.

Płyty 11' poddano jednostronnemu spawaniu przy warunkach spawania pokazanych w Tabelach 1i 2, i mierzono wielkości trzech rodzajów odkształceń, to jest wielkość odkształcenia płaskiego wywołanego przez proces spawania, wielkość poprzecznego skurczu pozostającego po spawaniu i wielkość odkształcenia kątowego. Wielkość odkształcenia płaskiego mierzono w następujący sposób. Jak pokazano na fig. 2, do końca płyt 1, 1 w położeniu odległym od środka rowka o 20 mm przymocowano końcówkę 5 do mierzenia odkształcenia, której długość wynosiła 300 mm i mierzono odkształcenie tej końcówki 5 za pomocą czujnika zegarowego 3. Jako wartość zmierzoną przyjmowano odkształcenie końcówki 5 zmierzone w momencie, gdy pierwsza elektroda 2a przyszła w położenie odległe o 50 mm od końca płyty 11'.

Skurcz poprzeczny resztkowego odkształcenia mierzono za pomocą dwóch kul stykowych 6, które były odpowiednio umieszczone uprzednio w położeniu odległym od końca płyt 1, 1' o 50 mm a także odległym od środka rowka o 50 mm. Mierzone były odległości pomiędzy kulami stykowymi 6 przed i po operacji spawania i określano różnicę pomiędzy nimi. Te różnice przyjmowano jako skurcz poprzeczny. Wielkość odkształcenia kątowego określano poprzez pomiar kąta płyty 1, 1' za pomocą płytki kątowej i różnicę pomiędzy pomiarami przed i po operacji spawania przyjmowano jako odkształcenie kątowe. W Tabelach 3 i 4 pokazano wyniki pomiarów wielkości tych trzech rodzajów odkształceń dla spawania sposobem tradycyjnym i sposobem według wynalazku.

W przypadkach nr nr 1 do 16, w których przeznaczone do spawania płyty 1, 1' nie były podtrzymywane przez płytkę 4 i ponadto nie prowadzono ogrzewania palnikiem gazowym, wielkości odkształceń podczas spawania zostały ograniczone tak, że nie były większe niż 1,00 mm, gdy parametr P był nie większy niż 0,14. W przypadkach nr nr 8 i 9, w których parametr P był większy niż 0,140, wielkość odkształcenia podczas spawania była większa niż 1,00 mm.

Przy prowadzeniu spawania sposobem tradycyjnym (nr 17 i 18) stosowano ogrzewanie palnikami gazowymi w położeniu 7 pokazanym na fig. 2. Wielkość odkształcenia podczas spawania była zmniejszyła się do wartości nie większej niż 1,00 mm. We wszystkich przykładach

173 981 według niniejszego wynalazku wielkość odkształcenia podczas spawania jest ograniczona do wartości nie większej niż 1,00 mm w ten sam sposób, jak przy sposobie tradycyjnym. Odpowiednio, w przypadkach nr nr 12 i 13, w których parametr Pjest duży, wielkości odkształceń podczas spawania wynoszą odpowiednio 3,25 mm i 2,55 mm, a w przypadkach nr nr 19 i 20, w których prowadzono ogrzewanie palnikami, a wartość parametru P była taka sama jak w przypadkach nr nr 12 i 13, wielkości odkształcenia spawalniczego podczas spawania były większe niż 1,00 mm. W przypadkach nr nr 12 i 13, wielkości odkształcenia były zmniejszone do wartości nie większej niż 1,00 mm tylko wówczas, gdy przeznaczone do spawania płyty 1 1' były podtrzymywane przez płytkę 4 w ten sam sposób, jak przy tradycyjnych sposobach nr nr 38 i 39. W przypadku nr 1, w którym parametr P był obniżony, wielkość odkształcenia podczas spawania była ograniczana, jednak, ponieważ stosowano spawanie dwuelektrodowe, wielkość odkształcenia kątowego była zwiększona do 0,12 rad, co jest dość dużym odkształceniem. W przykładach według niniejszego wynalazku wszystkie wielkości odkształceń kątowych były mniejsze niż 0,10 rad w taki sam sposób jak przy tradycyjnych metodach.

W przypadkach nr nr 21 do 39, w których przeznaczone do spawania płyty 11' były podtrzymywane przez płytkę 4, kiedy parametr P nie był większy niż 0,26, wielkości odkształceń były dostatecznie małe nawet wówczas, gdy parametr Ptab był nie mniej szy niż 0,009, przy czym siła ograniczająca podtrzymująca płyty 11' była mała. Jednak, w przypadku nr 21, w którym parametr P był nie większy niż 0, 26 i parametr Ptab był nie mniejszy niż 0, 009, ponieważ prowadzono spawanie dwiema elektrodami, wielkość odkształcenia kątowego wynosiła 0,11 rad, co było wielkością dużą. W przypadkach nr nr 30, 33 i 34, w których parametr P był większy niż 0,26, wielkości odkształceń podczas spawania były ograniczane do wartości nie większej niż 1,00 mm, jednak wielkości skurczu poprzecznego wynosiły 0,63 mm, 0,75 mm i 0,65 mm, były więc większe niż 0,60 mm. W przykładach niniejszego wynalazku wszystkie wielkości skurczu poprzecznego były nie większe niż 0,60 mm w· ten sam sposób jak przy konwencjonalnych metodach i te wielkości skurczu poprzecznego były zmniejszone do wartości stosunkowo mniejszej niż wartości skurczu poprzecznego w przypadkach nr nr 37,38 i 39, które były sposobami tradycyjnymi, w których siła ograniczająca mająca powstrzymywać płyty stalowe była duża.

Odkształcanie spawalnicze wywoływane w procesie jednostronnego spawania płyt może być zmniejszone za pomocą ogrzewania płyt palnikami gazowymi lub silnie ograniczając ich ruchy za pomocą płytek podtrzymujących. Jednak, zgodnie ze sposobem według niniejszego wynalazku można to osiągnąć również poprzez określenie warunków spawania na podstawie z góry ustalonych parametrów P i Ptab w określonym zakresie. Wynalazek niniejszy jest więc bardzo skuteczny i podwyższa wydajność pracy w procesie spawania oraz zmniejsza koszty ponoszone na przyrząd spawalniczy.

173 981 'U '« C o -H 6 ja >\ 6

N U cn — moocoomooooomoomoooomooooooo ωο'Λΐ/ιηωιηωΝΝοιησιΗΐτοοωωοωιόσιοοο

Η H f—I rN i—Ir-ir-t r-C Η Η r—I i—1 r-ł r-ł w

CO

ID

ιιιιιιιιι^¹¹¹?¹¹?¹¹?¹¹?¹??

W ω

•rł

O •rł &

ro ω

N*

Cd cn , . tn . m . m . m m m mm .mm .mm .mmmmm ¹ 'Ί· V **3* *3· *3* tJ« *3* tj< Ti* tJ· ' rj< τ}· *3* 3* 3* 3* tP . m o . omocoooocooocooooooocoooooo • 3* 3· ¹ 33333nⁱ33333333^,33333333

Tabela 1

Warunki spawania

U

CN ω

co

Cd m

Cd

TT

OOOCNOCNOCNOOOCNOO<NOO<NOO<NOOOOO

Τ3^,τ1^,'4'τ3’τ3<τ}<τ3'τί<τ3’τ3«τ1'^'·<3·τ3^,·<ϊ^,·<3''9^,τί'τ3<τ3’τ3’τ}'’3’τ3«·«3^,τί<

cNmmcomoomcommmcommcommcommmmmmmm (ntnmmm<nmfntnfnm<ninmfnmmfn<n<nm<ncn<nmm o

m co o

m

CO o

o

Q0 o o o I1^1^° t r-ł

I {2 I I co o

o

CN o

' ¹ s r-ł o o o o oc cn o o m m σι co •n

Ό cff¹

5-,

CL

Cd tn

Cd

CN

Cd

Ό ——. ‘«1,1 e

o.

5-,

OJ

E

P

O o m m co co o o o o r~ o r—ł r-ł

O o m m CN r-ł o o o o o m m o o m H *3 >O H oooooooooooooooooooooo mocamommmmo<*oommoommooo cor-r^cocNcor^ococycocor-iofncNCNCNcnco^ccN r-ł r-ł rłHHrCHHHrlrCHHH

OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO momoomommoomommmmoommmmmmm COmOCDHOroO'3'i'3'r(*3miLCOCDtN'3T'CNę'>COlOr' r-¹i r-( r—ł r—'I t—I r-ł r-ł r-ł H rJ H rj rJ H rJ r-ł r—ł t—I f—i r—ł r—ł r-ł r-ł

OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO ommmomomomomooooomoomooooo cnoroo*3Hr'Ncomr'm>coMoiw*3r'H*3'r*HcrimH I—i r-ł r-ł rN r“ł r-ł r—ł r—ł rł 1—I r-ł r—ł r-ł rH r*ł r—( r—ł r-ł CN f—ł r—ł CN r—ł r-ł CN occrioccNCNcocooooommmooommtnooooom η η η η n cs n cNCNCNCNmmmmmmTr^^rntnm

HCNm^mmrOimor-iNrwmeor-amoHCNri^mic r-ł rN rH r-i i-4 r-ł ł r-ł r—ł r-ł CN CN CN CN CN CN CN

Uwagi: Znaki 1E: 2E: 3E: 4e, 5i i 6i oznaczali odpowiednii elektrod: pierwszą: drugą, trzecią: czwartą: piąti i szóstą.

173 981

Pm o

un n

♦X cn o\ ko o un o o co ko' σ\ »-ł r-M O Ή o o o o o o ιη (N in σ\ <h CN kO kO »—ł r4 CN r—ł i—ł O O O O O tt m co -<3· en r* ko o o\ en »—i CN cn »-{ en o o o o o «—ł rj· LD CD **· m 'r en cn o ko en fN CN ΓΊ CN in o o o o o o kO CN lA rN CO C?I Η N* N* Ul CO Π r-ł ,-ł r-ł o o o o o oooooooooooooooooooooooooo ^kor^kocnkOkor^kOt-MfHcooococriko·—łio^roo^romkoo C^kOOCNCNC^r^COCOC^CNCOCO^CncOCNCNOCOkOr-łr^CNrNŁD CNCNCN^rcN^fCNmenen^ko^^r-mmoc^incNaikoencnen OOOOOOOOOOOOOOOOOr-łOOr-HOOOOO oooooooooooooooooooooooo

CN m

σ\ o

Ν^,σι(ΝθουΊΐη^ΜΐΠΗθΗωωιηουΊθησ^>υ:>

>υοωΓΌσ>ω(ΝυΊ{ΝΜ^ω>>'Χ)Ν^,σιωΗΗθθΗ

OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO o

Ό ό

Φ

N w

Ξ

P

Φ •H a

>1 ό

o

Ł,

4->

Pa

OJ ε

ω c

Ό

O ft rM

CO •H

P

OJ +->

ω εκ) 'W o

X)

P

J3

C\l enenencnenenenenenenenenenenenenenenenenenenenicimm

Ta be 1 a 2

Warunki spawania

Αχ-,

5g oC.

p

- M-ł ^φΡί •r-r c

CO o

cO*·

4->

N° tfl

Z ε

co

+->

Φ

Φ >TTJ<

Ό <LH •H ε

o en

Oh3 'W o

bO

O

Φ ε

Z mcocommromrocOromminifiLnmiAkor^kokor^kotnŁnko ooooooooooooomooomomtnmmoom kokoinkomkommintnintninTrin^-^^^m^rnm^r^co o

t tr> i •«r o o i en l i η i

TT o o O en l cn m tj. <r <*

O

CN

O O O

CN I I O* L I O <· rr o o I | kO I kO

CN CN

O O O O

I kO | kO ko ko

CN CN CN CN

O o I -e ko

CN CN o o o o ! x x | <*

CN CN CN CN o o o o O

I

CN CN CN CN CN

O O i m rn r-ł CN

O en o

ΓΌ

O en ονηοιποοοχηοοίΛοοίποοοοοοοο i ninninnnninden^HHuiHHindHddd

CNrHCNf-CCNCNCNi-łCNCNr-łCNCNf-łCNCNr-łCNCNCNCNCN un o en en m o en en m

en o

en o o rn o o (*) O C*) v> o m en o

en m

en o o en en o

en o o en en o o o en en rn rNCNen^inkop^coaiOfHCNen^mkor^cookCr-MCNen^inko r4r-Mr-łr-łr-«r-ł-M^4^r-łCN<NCNCNCNCNCN

Ό

O •H υ

'W o

iM taC 0) i—I T3 O tU Ή c

0) tafl-N aj

U >» to pa s

o

P

Λ a

'3 o

pa o - o ‘ ε ε o

en ° taO co l!-O •H '3 W o (0 Pa N ar

O ϊ M o a> ε 3 n

-p O taO CO ar a aj -N X, -Η -H CO O r-I N 'tn J3 Ό ar a) co C P C o c oaj N υ w o

•H c

o Ό r-J Q) OJ -H

O

N O H O-rH

C Ό aj

H -p S en O Ό

Ο,Νχ)3 -O en o o O •h ara ar O'en o-o a) o (0 Φ NP N -P O P o ar a) a) C £

Pi N O CO

CO · c

N o

•o a) <0 aj Pa 3p S

U o

CO P en n co o.· •H taO aj H o 'en o bO O aj bO a co en a

C pa N O

P O c aa » - <0 co <r -o ? c 3 aj on •H -P ·> a rM · en aj aj rP n-p .

P N bflaj »-P en P ε ca pa a PI -3 -ra co I ΟΉ C pa p cd as u C 3 P N P -o a>

aj c a en aj >> N 3= O en aT

C co co c ε ω ><-n en o pa μ o a aj ·α N O a co ε c ε

N o o en

X taO a β οχ C P SJN en pa co

N aj c co N a) co >,p pa tio-o pa o pa co o co ? p c 3PN pa <υ

173 981

Przykład pomiaru odkształcenia spawalniczego

s- 3 □	ί5·5· i i ł I \| 2 0-0-0 U· u w O 0 O cu cu o. •g-g-g 222 iii	iiiiiiii -223-223-3-323-3 Hkmi acico&odua&etjeeeci 11111 -g 1 -g 33233222222 iiiiiiii	s· 3 β I -o fe CU o	1 i > * tu otj £ £ gg 3 3 ii	3 3 H 0 0 u< U 0 0 CU CU g i 2 3 ii	1 Ί Oi. Ϊ HO β 1	s- & * & łtłł 3 h 3 fc 0 £ 3 S 8 N S CU CU 0. Cu «3 oe ło «
0 3 u ‘2 \| £ \| fr ei o.	4> Ί ? ?s 1 gl	Η Η H O O © O O O	© © CN H «-1 Η Η H OOOOOOOO OOOOOOOO V	© O O	© © O O O O	© © O O O O	© O 0 V	CN © © © OOOO OOOO
cJ *** s κ i 3 §· ~ © cu	CO CO CO © <r © o o o	o©©©©©cm© vjininu*i4-inicui OOOOOOOO	© © 0	cn cm © © 0 0	© © Γ* l£ł O O	Ol © O	© Ol © Ol © © © © OOOO
•^J * ^,e έί B « 3 a B •Hn & ~ C* o o a. 5·	o © o οι oi © CN © O	7r^o©o©7fN ΓχΌΐΛ'Δ'Ώ'ί’ί'Τ OOOOOOOO	© r> 0	r* 7 7 7 O O	0 r* © © 0 0	© <r 0	© © r* © © © © CN OOOO
_t J iii	•a-a* HH 2	οονονυοΛ) z z z z z z z z	c Z	0 u 2 2	0 V Z Z	φ Z	U 4* V 0 '2 2 2 2
α u CU	o © © 1 X	O © ^{1 1} o o	©©-7©O»fM©<7 7©ocMOicic»ci ©©©©OOOO OOOOOOOO OOOOOOOO	© 7 © O O	© Oi O Ol © O O O O O	© 01 © © © © O O O O	7 Oi O O O	Γ* © 0 Ol © r* © © OOOO OOOO OOOO
o © X	© CM ’ · s o	p»cn©7©o©o ©<N©o©©©© ©©cn©cncncncn OOOOOOOO OOOOOOOO	© 7 © 0 0	O Ol *7 © CM CM O O O O	O 7 © r* © cm 0 0 0 0	<M O CM O O	0 © 0 r* © r*. oi © © © © © 0000 OOOO
o H 1 X	CM Ol • · 5 O	ci7CN©©©©© Nf^HNHHHO CNHC»O©f>»f*f. ©©OHOOOO OOOOOOOO	7 7 CN © O	O CM CM © © r* 0 0 0 0	© O Ol 7 CM Ol © O O O	Ol © © O O	© © © 0 © cn 7 r* © © © 7 OOOO OOOO
O-S xJ g »«<»	o ł	000©©©©© -7©©©©©r»r«-	© ©	© 0 © ©	O O O O © ©	O O ©	0 © 0 0 © r* 0 O © © CN CN
CU	o © © B X	© © o © o © © © © o o o o o o	ϋΊΝ?ΆΟ<σΗ«ί cicnf©ooi7© HNHNNHNN OOOOOOOO OOOOOOOO	© CM 7 O O	© 7 O © © cm 0 0 O O	© © © o» © © 0 0 0 0	CM © © O O	© © © © © CM © Ol © © © OOOO OOOO
O © X	co < © Ό Η N N Ol x? © O O O O O	©r*©©ooci© a»©cn©©7©cn OOOOOOOO OOOOOOOO	© CM O © O	© 7 0 © r* © 0 0 0 0	© 7 © © CM Oi © O O O	© r·» © O O	© © © *T Ol CM © © r> 0 cm σι o © © o OOOO
o © 1 X	m < n o © ci © © © 7 <n © o o o	ιη>Οχ?<·Γ>ΝΟ» O©CN©©O©© r*ci©cNf>©r»r* HHHNrlrłiHH OOOOOOOO	O © © © 0	© © O © *T Ol CM © O O	© 7 0 © © © 7 © O O	© Ol © CM O	«7 O © < © © 0 © © © © © CM © «7 © OOOO
\|-a u -i § ε 11 2 i e-	© cm 7 CM CM	©©©CM©7©P^ Η Η Η Η Η H	© ©	Ol O © CM	© CM CM CM	© CM	© © r-4 CM © © CN CN
fc a 3 2	Cl O © © CM CM	N(n<*lA\ONCC^ CNCMCMCNCMCNCMCN	O (*1	© CM © ©	© 7 © ©	© ©	© r* © σι © © © ©

173 981

Tabela 4

Przykład pomiaru odkształcenia spawalniczego

’5j SC Ξι	1 § o u O o.	•i *a 1 -a 11 p a p a 3 p ΐ r r ? r ? eo oti ou «i au oti 5 3 i ł ? 3 111111 332222 mm	ί i 5* δ’ ί S 3 3 3 3 3 3 e as « es <s te p c ą p a a f 3 £ 3 £ 3 O 0 0-0-0-0 fe o S o o S cu cu cu o* cu a. 111111 223222 mm	Ili Ul Ob ot, 3-3 3 111 2 2 2 m	s· £· ’?·? -fr-S' 3 «3 £ * -gś s s CU CU co oa
«j o ’2 ’ I 11 Βά 0.	4) I ? i II o 3	PM »i O	ό m 3 pt pm pm o o o o o o o o o o o o	fH fi Η Η Η H O O O O O O o o o o o o V V	rd rd rd O O O O O O	<r m o o o o
ί Ϊ il “ co cu	l“ł m o	σι 1Λ ιη Η O N V) m 3 3 ιΑ o o o o O o	σι σι o m pt h 3 3 ό m r* to o o o o o o	PM 3 3 m m m o o o	O OK 3 PT o o
•O i .2 21.5 Ϊ Hut ~	o r*» O	CO PM CO W O CO \o m m r*» o σι O O O O rd O	ul in te m vi h m o co pm m rd H PM rd «η PM	m pm σι co co CO o o o	co σι co σι o o
Ogrze- wanie palnikiem	4/	V 4, O 4) O O	O 44 V O O 41	U O 4>	8 -8 Η H
Z	z z z z z ż	z z z z z ź	ź z z
J3 ca Cd	o »n »d 8 Λ		t ł 1 \| 1 1	1 1 1 1 t 1	i 1 1	1 1
O 8 Ji		t i 1 ł 1 1	1 1 1 1 ł 1	ł 1	t 1
O •-i 0 Ji		1 1 1 1 ł 1	1 1 1 1 1 1	1 1	1 1
	•	1 1' 1 I 1 1	ι ι ι ι i t	1 I	1 1
Om	O *A rd 8 Ji	PM O rd O o	σι κο ιπ ·3 ι/Ί 3 Ο 00 σι Η Ό Ό Κ ο Ο Η rd η ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο	<r co pt co m ό Γ*» O ΡΊ O PT Ol H PM fi PT m PT o o o o o o o o o o o o	*A rd CO «3 3 m d d d O O O o o o	«3 CO r* O rd CM O O o o
O a	3 r* PM O O	ιο γ* σι ό ιο γμ Ό Ο ΡΜ Γ* CO rs PM PM CN CM <1 m o o o o o o o o o o o o	f-t σι co m co 3 PM 03 Ol O IO rd 3 3 f· r» pm σι O O O O rd O o o o o o o	d Ό O PM d m pt m <*r o o o o o o	rd σι PM CO •3 3 o o o o
o »d B Ji	co o łd o	cm σι σι cm \o io Ά 3 PM O Ul Ό σι r*» co o po pm O O O rd H rd o o o o o o	o 3 3 «0 m 3 PM H d o o «η m f CO 3 fl rd *d rd PM PM 3 PT o o o o o o	PM rd rd NON O O rd d d d O O O	O 3 PM rd ιΛ Γ* rd rd O O
i - Π - Z » fr	*d	pm m m r* d o cM	Η (Ώ m Οι Η fM rd r-ł rd rd PM PM	3 m ko PM PM PM	H PT •d rd
SJ i z	rd	pm ci < m ό r	CO Ol O rd PM m rd H rd rd	3 m ko d d d	r*. co rd rd

•13

173 981

Fig.2

173 981

Fig.3

Wielkość odkształcenia (mm)

Fig.4

0005 001 002 005 01 02 ^—** P(kJ/mm³)

173 981

Fig 5 (a)

I

Fig. 5(b)

Prędkość v

Fig. 6 y

21 20 19

Fig.7 (a) Fig.7(b)

Fig.7(c) Fig.7 (d) Fig.7(e)

173 981

Fig.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób łączenia płyt poprzpz jednostronne snnwania, w etórym przeznazezna Zo spawania płptp zestawia się ze sobą na stpk, a w rowku utworzonym pomiędzy krawędziami łączonych płyt formuje się sczepną spoinę za pomocą co najmniej trzech elektrod, znamienny tpm, że określa się maksymalną wysokość H (mm) sczepnej spoiny (17) formowanej w rowku, którą dobiera się nie większą niż połowa grubości łączonych płyt (1,1') oraz określa się odległość Li (mm) i-tej elektrody od pierwszej elektrody (2a), a następnie określa się ilość ciepła doprowadzanego Qi (kJ/mm) z każdej elektrody (2a, 2b, 2c,) na podstawie wyrażenia

Qi = Ii x Ei x 6/Vi gdzie Ii jest prądem (A) i-tej elektrody, Ei jest napięciem (V) i-tej elektrody, a Vi jest szybkością spawania (cm/min) i-tej elektrody, przy czym reguluje się ilość ciepła doprowadzanego Qi poprzez dobór wartości natężenia Ii i napięcia Ei oraz szybkości spawania Vi każdej elektrody (2a, 2b, 2c) do wartości, przy której wartość parametru P, wyznaczonego z wyrażenia

H Fi Li + k w którym Li jest określoną odległością (w mm) i-tej elektrody (2b, 2c) od pierwszej elektrody (2a), przy czym Li= 0, n jest liczbą elektrod (2a, 2b, 2c), a k jest dobrana stałą dodatnią, jest zawarta w określonym wstępnie zakresie.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wartość stałej k do wyznaczenia parametru P dobiera się z zakresu od 10 do 150, a natężenie Ii, napięcie Ei oraz szybkość spawania Vi każdej elektrody (2a, 2b, 2c) reguluje się do wartości przy której wartość parametru P jest nie większa niż 0,14.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że spawa się płyty (1,1) łukiem krytym, przy czym dobiera się prąd Ii każdej elektrody (2a, 2b, 2c) nie większy niż 2400 A, a korzystnie prądy elektrod pierwszej (2a) i drugiej (2b) nie niższe niż 900 A, prądy elektrod trzeciej (2c) i dalszych nie niższe niż 600 A, szybkość spawania Vi nie mniejszą niż 60 cm/min i nie większą niż 200 cm/min, oraz stosuje się topik (10) typu spiekanego na powierzchni górnej i dolnej płyt (1, 1').
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że szzepną spoinę (17) wytwarza się w rowku typu Y, I, V lub U.
5. Sposób zastrz. 1, znamienny tym, że do łączenia dobiera się stalowe płyty (1, 1'), których wytrzymałość na rozciąganie jest nie niższa niż 390 MPa i nie większa niż 780 MPa, a grubość zawiera się w zakresie od 8 mm do 50 mm.
6. Sposób łączenia płyt poprzez jednostronne spawanie, w którym przeznaczone do spawania płyty zestawia się ze sobą na styk, a do końcowych ich części dołącza się płytkę, po czym w rowkach utworzonych pomiędzy krawędziami łączonych płyt i pomiędzy końcowymi częściami płyt i płytką formuje się sczepną spoinę za pomocą co najmniej trzech elektrod, znamienny tym, że określa się maksymalną wysokość H sczepnej spoiny (17) formowanej w rowkach, którą dobiera się nie większą niż połowa grubości łączonych płyt (11') oraz określa się odległość Li i-tej elektrody od pierwszej elektrody (2a), a następnie określa się ilość ciepła doprowadzanego Qi (kJ/mm) z każdej elektrody (2a, 2b, 2c) na podstawie wyrażenia

Qi = Ii x Ei x 6/Vi gdzie Ii jest prądem (A) i-tej elektrody, Ei jest napięciem (V) i-tej elektrody, a Vi jest szybkością spawania (cm/min) i-tej elektrody, przy czym reguluje się ilość ciepła doprowadza173 981 nego Qi poprzez dobór wartości natężenia Ii i napięcia Ei oraz szybkości spawania Vi każdej elektrody (2a, 2b, 2c) do wartości, przy której wartość parametru P wyznaczonego z wyrażenia p = ¹ Y ^QiH Li + k w którym Li jest określoną odległością (w mm) i-tej elektrody (2b, 2c) od pierwszej elektrody (2a), przy czym Li = 0, n jest liczbą elektrod (2a, 2b, 2c), a k jest stałą dodatnią, zaś Qi jest ciepłem doprowadzanym do płytek (1, 1') z i-tej elektrody (2a, 2b, 2c), jest zawarta w określonym wstępnie zakresie, a wartość parametru P_tab, wyznaczonego z wyrażenia

Ptab

1 y Qi Ht Li + k gdzie Li jest odległością (mm) od pierwszej do i-tej elektrody, Li jest 0, n jest liczbą elektrod, k jest stałą dodatnią i gdzie Ht (mm) jest grubością płytki (4) lub Ht (mm) jest mniejszą wielkością spośród grubości płytki (4) i wysokości sczepnej spoiny formowanej pomiędzy płytką (4) i łączonymi płytami (1, 1'), przy czym Ht nie jest większe od połowy grubości łączonych płyt (1,1'), jest mniejsza od 0,009.
7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że wartość stałej k do wyznaczenia parametru P dobiera się z zakresu od 10 do 150, a natężenie Ii, napięcie Ei oraz szybkość spawania Vi każdej elektrody (2a, 2b, 2c) reguluje się do wartości przy której wartość parametru jest nie większa niż 0.26.
8. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że spawa się płyty (1,1') łukiem krytym przy czym dobiera się prąd Ii każdej elektrody (2a, 2b, 2c) nie większy niż 2400 A, a korzystnie prądy elektrod pierwszej (2a) i drugiej (2b) nie niższe niż 900 A, prądy elektrod trzeciej (2c) i dalszych nie niższe niż 600 A, szybkość spawania nie mniejszą niż 60 cm/min i nie większą niż 200 cm/min, oraz stosuje się topnik (10) typu spiekanego na powierzchni górnej i dolnej płyt (1,1').
9. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że sczepną spoinę (17) wytwarza się w rowkach typu Y, I, V lub U.
10. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że do łączenia dobiera się stalowe płyty (1,1'), których wytrzymałość na rozciąganie jest nie niższa niż 390 MPa i nie większa niż 780 MPa, a grubość zawiera się w zakresie od 8 mm do 50 mm.