RU2193954C2

RU2193954C2 - Fusion welding method

Info

Publication number: RU2193954C2
Application number: RU2001106278A
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Казаков; А.С. Климов; О.И. Нижегородцева
Original assignee: ЗАО "Авиационные технологии"
Priority date: 2001-03-05
Filing date: 2001-03-05
Publication date: 2002-12-10

Abstract

FIELD: welding of framework structures. SUBSTANCE: method comprises steps of heating up welded part by means of additional heat source until temperature of plastic deformation of metal. Part surface is heated up at side opposite relative to welded butt. Heat source for heating up is arranged in plane passing through butt and normal relative to heated surface. EFFECT: enhanced quality of welded article due to lowered residual stresses and deformations. 2 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть применено при изготовлении сварных каркасных конструкций, преимущественно из профильных труб из деформируемых алюминиевых сплавов. The invention relates to mechanical engineering and can be used in the manufacture of welded frame structures, mainly from shaped pipes from wrought aluminum alloys.

Известен способ сварки плавлением (авторское свидетельство СССР 1611656, от 8.08.1988 г., МКИ В 23 К 31/00). По этому способу осуществляют подогрев деталей со стороны поверхности, прилегающей к корню стыка деталей. Это позволяет повысить качество сварных соединений путем снижения в шве остаточных растягивающих напряжений. Однако этот способ эффективен при сварке толстостенных деталей, когда при наложении сварного шва имеет место градиент температуры по толщине детали. При сварке деталей из тонкостенных труб градиент температуры по толщине практически отсутствует, так как обеспечивается проплавление за один проход. Кроме того, подогрев поверхности со стороны корня шва при сварке труб затруднен. A known method of fusion welding (USSR author's certificate 1611656, from 08/08/1988, MKI V 23 K 31/00). According to this method, the parts are heated from the side of the surface adjacent to the root of the joint of the parts. This allows you to improve the quality of welded joints by reducing residual tensile stresses in the seam. However, this method is effective in welding thick-walled parts, when when applying the weld there is a temperature gradient across the thickness of the part. When welding parts from thin-walled pipes, the temperature gradient across the thickness is practically absent, since penetration in one pass is ensured. In addition, heating the surface from the side of the weld root when welding pipes is difficult.

Известен также способ дуговой наплавки труб (авторское свидетельство СССР 645789, 7.12.1990 г., МКИ В 23 К 9/04), который принят за прототип. По этому способу в процессе наплавки осуществляют дополнительный подогрев трубы в ее поперечном сечении в зоне наплавки, обеспечивая возникновение пластических деформаций в сечении трубы. Это позволяет снизить угловые деформации в процессе винтовой наплавки, что улучшает качество деталей. Однако при сварке конструкций из профильных труб подогрев всего поперечного сечения трубы в зоне сварки неэффективен, поскольку нет необходимости в нагреве стенок трубы, расположенных перпендикулярно стенке, на которой производится сварка. Нагрев этих стенок увеличит расход тепловой энергии и усложнит операцию сварки, поскольку потребует дополнительных источников нагрева боковых стенок трубы. There is also known a method of arc welding of pipes (USSR copyright certificate 645789, 12/07/1990, MKI B 23 K 9/04), which is adopted as a prototype. According to this method, in the process of surfacing, additional heating of the pipe is carried out in its cross section in the surfacing zone, ensuring the occurrence of plastic deformations in the pipe section. This allows you to reduce angular deformation in the process of helical surfacing, which improves the quality of parts. However, when welding structures from profile pipes, heating the entire cross section of the pipe in the welding zone is inefficient, since there is no need to heat the pipe walls located perpendicular to the wall on which the welding is performed. Heating these walls will increase the consumption of thermal energy and complicate the welding operation, since it will require additional sources of heating of the side walls of the pipe.

Технический результат предлагаемого способа - повышение качества сварного соединения путем снижения остаточных напряжений и деформаций при упрощении процесса сварки и экономии тепловой энергии. The technical result of the proposed method is improving the quality of the welded joint by reducing residual stresses and strains while simplifying the welding process and saving heat energy.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что при сварке преимущественно каркасных конструкций подогревают свариваемую деталь дополнительным источником тепла до температуры, при которой происходит пластическая деформация металла. В отличие от прототипа осуществляют подогрев поверхности детали со стороны, противоположной свариваемому стыку. Подогревающий источник тепла располагают в плоскости, проходящей через стык и перпендикулярной подогреваемой поверхности. The essence of the proposed method lies in the fact that when welding mainly frame structures, the welded part is heated with an additional heat source to the temperature at which plastic deformation of the metal occurs. In contrast to the prototype, the surface of the part is heated from the side opposite to the welded joint. A heating source of heat is placed in a plane passing through the joint and perpendicular to the heated surface.

Такая совокупность известных и новых признаков предлагаемого способа позволяет снизить сварочные напряжения и деформации, упростив процесс сварки и уменьшив расход тепловой энергии на подогрев свариваемых деталей. This combination of known and new features of the proposed method allows to reduce welding stress and strain, simplifying the welding process and reducing the consumption of thermal energy for heating the parts to be welded.

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 показана схема процесса сварки с использованием местного подогревающего источника тепла, а на фиг.2 - схема процесса с использованием распределенного источника тепла. The proposed method is illustrated in the drawing, where figure 1 shows a diagram of a welding process using a local heating source of heat, and figure 2 is a diagram of a process using a distributed heat source.

Предлагаемый способ заключается в том, что при сварке конструкций из профильных труб 1, помимо нагрева сварочным источником тепла 2, в процессе сварки трубу 1 подогревают другим источником тепла 3. Подогрев ведут до температуры, при которой происходит пластическая деформация металла свариваемой трубы 1. Подогревают стенку трубы, противоположную стенке, на которую накладывают сварной шов. Подогревающий источник тепла может быть местным (фиг. 1), тогда его перемещают со скоростью V_и синхронно со сварочным источником тепла, движущимся со скоростью V_св. Можно использовать источник тепла, распределенный по линии (фиг.2). Подогревающий источник тепла располагают в плоскости, проходящей через стык свариваемых деталей и перпендикулярной подогреваемой поверхности. В результате снижается градиент температурного поля по поперечному сечению свариваемой детали между противоположными стенками трубы. Уровень временных напряжений снижается, в результате понижаются остаточные напряжения и деформации в сварной конструкции. Расположение подогревающего источника тепла в плоскости проходящей через стык свариваемых деталей и перпендикулярной подогреваемой поверхности обеспечивает симметричность температурного поля подогрева температурному полю сварки на противоположной стенке трубы. Предлагаемый способ исключает необходимость подогрева всего поперечного сечения свариваемых труб, что упрощает процесс сварки и уменьшает потребное для подогрева количество тепловой энергии.The proposed method consists in the fact that when welding structures from profile pipes 1, in addition to heating by a welding heat source 2, during the welding process, pipe 1 is heated by another heat source 3. Heating is carried out to a temperature at which plastic deformation of the metal of the pipe being welded occurs 1. The wall is heated pipes opposite the wall on which the weld is applied. The heating source of heat can be local (Fig. 1), then it is moved with speed V _and synchronously with the welding heat source moving with speed V _sv . You can use a heat source distributed along the line (figure 2). A heating source of heat is placed in a plane passing through the joint of the parts to be welded and perpendicular to the heated surface. As a result, the gradient of the temperature field decreases over the cross section of the welded part between the opposite walls of the pipe. The level of temporary stresses is reduced, as a result, residual stresses and deformations in the welded structure are reduced. The location of the heating heat source in the plane passing through the joint of the welded parts and the perpendicular heated surface ensures the symmetry of the temperature field of the heating to the temperature field of welding on the opposite wall of the pipe. The proposed method eliminates the need for heating the entire cross section of the pipes being welded, which simplifies the welding process and reduces the amount of thermal energy required for heating.

Примером применения предлагаемого способа может служить сварка каркасных конструкций из алюминиевого сплава. Тавровые соединения двух труб 1 с размером поперечного сечения 70•70 мм из сплава Амг6 сваривали аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом 2 с подогревом и без подогрева стенки горизонтальной трубы, противоположной стенке, на которой накладывали сварной шов. Подогрев осуществляли с помощью источника тепла по линии, лежащей в плоскости, проходящей через стык деталей и перпендикулярной подогреваемой поверхности (фиг.2). В качестве подогревающего источника тепла 3 была использована многосопловая газовая горелка. An example of the application of the proposed method can be the welding of frame structures made of aluminum alloy. T-joints of two pipes 1 with a cross-sectional size of 70 • 70 mm from Amg6 alloy were welded by argon-arc welding with a non-consumable electrode 2 with and without heating the wall of the horizontal pipe opposite the wall on which the weld was applied. Heating was carried out using a heat source along a line lying in a plane passing through the junction of parts and perpendicular to the heated surface (figure 2). As a heating source of heat 3, a multi-nozzle gas burner was used.

Можно использовать местный подогревающий источник (как это показано на фиг. 1), которым может служить любая известная кислородно-ацетиленовая горелка. Ось наконечника такой горелки также должна быть расположена в плоскости, проходящей через стык свариваемых деталей 1. Наконечник горелки должен находиться против сварочного источника тепла 2 и перемещаться со скоростью V_и синхронно с ним.You can use a local heating source (as shown in Fig. 1), which can serve as any known oxygen-acetylene burner. The axis of the tip of such a torch should also be located in a plane passing through the joint of the parts to be welded 1. The tip of the torch must be opposite the welding heat source 2 and move with speed V _and synchronously with it.

Подогрев вели до температуры потери материалом упругих свойств, в данном случае до 350^oС. Уровень напряжений измеряли тензодатчиками. При использовании подогрева по предлагаемому способу напряжения уменьшились на 70%. Деформации сваренных труб после сварки уменьшились на такую же величину.Heating was carried out to a temperature where the material lost its elastic properties, in this case, up to 350 ^o C. The stress level was measured by strain gauges. When using heating by the proposed method, the voltage decreased by 70%. Deformation of welded pipes after welding decreased by the same amount.

Таким образом, использование предлагаемого способа повышает точность сварных конструкций из профильных труб путем снижения остаточных напряжений и деформаций, что улучшает качество сварных конструкций. При этом процесс сварки упрощается и расходуется минимальное количество тепловой энергии. Thus, the use of the proposed method improves the accuracy of welded structures from shaped pipes by reducing residual stresses and strains, which improves the quality of welded structures. At the same time, the welding process is simplified and a minimum amount of thermal energy is consumed.

Прелагаемый способ обеспечивает технический эффект и может быть применено с помощью известных в технике средств, следовательно, он обладает промышленной применимостью. The proposed method provides a technical effect and can be applied using means known in the art, therefore, it has industrial applicability.

Claims

The method of fusion welding of parts, mainly frame structures, in which during welding the welded part is heated with an additional heat source to a temperature at which plastic deformation of the metal occurs, characterized in that the surface of the part is heated from the side opposite to the welded joint, and a heating heat source is located in a plane passing through the joint and perpendicular to the heated surface.