RU2378098C1

RU2378098C1 - Repair method of cracks of metallic structures

Info

Publication number: RU2378098C1
Application number: RU2008142897/02A
Authority: RU
Inventors: Юрий Александрович Кузьмин (RU); Юрий Александрович Кузьмин
Priority date: 2008-10-28
Filing date: 2008-10-28
Publication date: 2010-01-10

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: usage relates to method of crack repair of metallic structures. Method includes filling-in of cracks by means of local dotted heating and remelting of main metal lengthwise crack by contact dotted or seam welder. Filling-in is implemented from the top of crack lengthwise it by overlapping of previous formed core as a minimum for 30%. For removing of welding tensions formed core is heated in mode of heat processing and hammered on contact dotted or seam welder.

EFFECT: it can be used in different industries at repair and recovery works.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к сварке и может быть использовано в различных отраслях при ремонтных и восстановительных работах листовых металлоконструкций с трещинами.The invention relates to welding and can be used in various industries during the repair and restoration work of sheet metal structures with cracks.

Известны способы для восстановления металлоконструкций с трещинами, заключающиеся в том, что вставляют в дополнительные отверстия выполненные по разные стороны от трещины, крепежные болты, соединяют между собой либо системой стяжных элементов, либо специальными пластинчатыми пружинными вставками, которые охватывают трещину с обеих сторон конструкции (см. а.с. СССР №1366343, кл. В23Р 6/00, 1986; а.с. СССР №1442354, кл. В23Р 6/00, 1988; патент РФ №1343689, кл. В23Р 6/00, 1985; а.с. СССР №1496980, кл. В23Р 6/04, 1987).Known methods for the restoration of metal structures with cracks, which include inserting into the additional holes made on opposite sides of the crack, mounting bolts, are interconnected either by a system of clamping elements, or by special plate spring inserts that cover the crack on both sides of the structure (see USSR AS No. 1366343, class B23P 6/00, 1986; USSR AS No. 1442354, class B23P 6/00, 1988; RF patent No. 1343689, class B23P 6/00, 1985; a S.S. USSR No. 1496980, class B23P 6/04, 1987).

Недостатками всех известных способов являются значительная трудоемкость реализуемого способа восстановления металлоконструкций, их предельно малая эффективность, низкая надежность конструкции после восстановления.The disadvantages of all known methods are the significant complexity of the implemented method for the restoration of metal structures, their extremely low efficiency, low reliability of the structure after restoration.

Известны также способы для восстановления металлических конструкций с трещиной, реализующие сварные методы, которые используют накладные пластины для заварки трещины (см. Вощанов К.П. Ремонт оборудования сваркой. М.: Машиностроение, 1967. С.74-76).There are also known methods for the restoration of metal structures with cracks that implement welded methods that use patch plates to weld a crack (see KP Voshchanov. Repair of equipment by welding. M: Mechanical Engineering, 1967. P.74-76).

Недостатками известных способов являются значительная сложность, громоздкость и низкая производительность реализуемого ими способа, предельно ограниченные функциональные возможности и области применения.The disadvantages of the known methods are the significant complexity, bulkiness and low productivity of the method they implement, extremely limited functionality and applications.

Известны способы ремонта металлических конструкций с трещиной, при которых удаляют дефектную зону и приваривают заплаты в виде набора стальных листов с бортами, близкими к прямому углу (см. а.с. СССР №1498598, кл. В23Р 6/00, 1989; а.с. СССР №2012474, кл. В24Р 6/00, 1994; а.с. СССР №1539035, кл. В23Р 6/04, 1990; а.с. СССР №1391856, кл. В23Р 6/04, 1988), либо приваривают к кромкам набор отдельных пластин в порядке увеличения их размеров (см. а.с. СССР №1077160, кл. В23Р 6/04, 1984).Known methods for repairing metal structures with cracks in which the defective zone is removed and patches are welded in the form of a set of steel sheets with sides close to the right angle (see AS USSR No. 1498598, class B23P 6/00, 1989; a. S. USSR No. 20142474, class B24P 6/00, 1994; A.S. USSR No. 1539035, class B23P 6/04, 1990; A.S. USSR No. 1391856, class B23P 6/04, 1988), or a set of individual plates is welded to the edges in the order of increasing their size (see AS USSR No. 1077160, class B23P 6/04, 1984).

Недостатком всех известных способов является значительная трудоемкость реализуемого ими способа восстановления металлоконструкций. Это объясняется необходимостью удаления дефектной зоны и зачистки кромок листового материала, изготовления и подгонки заплат, надобностью плавящихся электродов для сварки и т.д. Данный способ практически может быть применен только в исключительных случаях для ограниченного типа конструкций.The disadvantage of all known methods is the significant complexity of their method of restoring metal structures. This is explained by the need to remove the defective area and strip the edges of the sheet material, manufacture and fit patches, the need for melting electrodes for welding, etc. This method can practically be applied only in exceptional cases for a limited type of structure.

Известны способы ремонта металлических конструкций с трещиной, при которых удаляют дефектную зону газовым резаком или фрезой, строганием или другими способами. По кромке выреза снимают фаски с раскрытием их в удобную для сварки сторону с последующей зачисткой. Заплату выбирают с размерами, превышающими габариты трещины, или заплату-вставку вырезают точно по контуру подготовленного выреза с фасками по кромкам или приваривают заплату в виде набора стальных листов с бортами, близкими к прямому углу. Чашеобразные элементы приваривают, накладывая друг на друга (см. а. с.СССР №1754398, кл. В23Р 6/04, 1992).Known methods of repairing metal structures with a crack, in which the defective area is removed with a gas cutter or milling cutter, planing or other methods. At the edge of the cut, chamfers are removed with their opening in the direction convenient for welding, followed by stripping. The patch is chosen with dimensions exceeding the dimensions of the crack, or the patch insert is cut exactly along the contour of the prepared cut with bevels along the edges or the patch is welded in the form of a set of steel sheets with sides close to the right angle. The cup-shaped elements are welded by superimposing on each other (see A.C. USSR # 1754398, class B23P 6/04, 1992).

Недостатками способа ремонта конструкций с трещинами являются значительная сложность, низкая производительность, высокая трудоемкость выполнения ремонтных работ, материалоемкость, а также ограниченная область применения.The disadvantages of the method of repairing structures with cracks are significant complexity, low productivity, high complexity of the repair work, material consumption, as well as a limited scope.

Это объясняется тем, что при сварке каждой пластины или чашеобразного элемента-заплаты увеличиваются общий объем наплавленного металла, расход электродов, появляются значительные по величине сварочные напряжения. Чашеобразные элементы-заплаты по диаметру все разные. Это значит, что для каждого типоразмера для формообразования требуются пуансон и матрица, прессовое оборудование. Если учесть, что дефектные зоны могут быть разных диаметров, то потребуется широкая гамма пуансонов и матриц различных габаритов.This is due to the fact that when welding each plate or cup-shaped patch element, the total volume of deposited metal increases, the consumption of electrodes, and significant welding voltages appear. The cup-shaped patch elements are all different in diameter. This means that for each size for forming, a punch and die, press equipment are required. If you take into account that the defective zones can be of different diameters, then you need a wide range of punches and dies of various sizes.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ ремонта трещин металлических конструкций, включающий последовательную заварку по всей длине трещины (см. а.с. SU 1593876 кл. В23Р 6/04, 1990).The closest method of the same purpose to the claimed invention in terms of features is a method for repairing cracks in metal structures, including sequential welding along the entire length of the crack (see AS SU 1593876 class B23P 6/04, 1990).

Недостатками способа-прототипа являются значительная сложность, низкая производительность, предельно ограниченные функциональные возможности и область применения. Это объясняется необходимостью разделки трещины путем высверливания ряда сквозных отверстий вдоль линии трещины. Между отверстиями имеются перемычки. Заварку разделанной трещины выполняют путем последовательной заварки вдоль трещины каждого отверстия. В каждом отверстии валики шва накладывают по глубине трещины путем полного заплавления полости отверстия. Наложение каждого валика производят ручной сваркой короткой дугой при температуре 3200°C, последовательно перемещая электрод в сторону, обращенную к сварщику.The disadvantages of the prototype method are significant complexity, low productivity, extremely limited functionality and scope. This is explained by the need to cut the crack by drilling a series of through holes along the crack line. There are jumpers between the holes. Welding of the split crack is performed by sequential welding along the crack of each hole. In each hole, the weld beads are laid along the depth of the crack by completely melting the cavity of the hole. Each roller is superimposed by manual welding with a short arc at a temperature of 3200 ° C, sequentially moving the electrode to the side facing the welder.

Данный технологический процесс практически невозможно автоматизировать, последовательная заварка отверстий создает значительные сварочные напряжения и требуется термообработка шва. Способ может быть применен только в исключительных случаях для ограниченного типа конструкций.This technological process is almost impossible to automate, sequential welding of holes creates significant welding stresses and requires heat treatment of the seam. The method can be applied only in exceptional cases for a limited type of structures.

Технический результат - упрощение способа, повышение его производительности, расширение технологической возможности ремонта, снижение трудоемкости и материалоемкости, отсутствие наплавленного металла, снижение температуры плавления в 2 с лишним раза (1500°C против 3200°C при ручной сварке), что позволяет в большей степени сохранить существующую структуру и состав основного металла.The technical result is a simplification of the method, increasing its productivity, expanding the technological feasibility of repair, reducing the complexity and material consumption, the absence of weld metal, lowering the melting point by more than 2 times (1500 ° C versus 3200 ° C for manual welding), which allows more maintain the existing structure and composition of the base metal.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе ремонт трещин осуществляется последовательной заваркой по всей длине трещины ручной электродуговой сваркой.The specified technical result is achieved by the fact that in the known method, the repair of cracks is carried out by sequential welding along the entire length of the crack by manual arc welding.

Особенностью является то, что трещины заваривают путем локального точечного нагрева и переплава основного металла вдоль трещины контактной точечной или шовной сварочной машиной, причем заварку ведут с вершины трещины по всей ее длине с перекрытием предыдущего сформированного ядра как минимум на 30%; для снятия сварочных напряжений сформированное ядро нагревают в режиме термообработки и проковывают на контактной точечной или шовной сварочной машине.The peculiarity is that the cracks are welded by local spot heating and remelting of the base metal along the crack by a contact spot or seam welding machine, and welding is carried out from the top of the crack along its entire length with an overlap of the previous formed core by at least 30%; To relieve welding stresses, the formed core is heated in the heat treatment mode and forged on a contact spot or seam welding machine.

На фиг.1 и фиг.2 схематично представлен способ ремонта трещин металлоконструкций. Металлоконструкция 1 содержит трещину 2. Вершину трещины 2 перекрывают электродами 3 и 4 контактной точечной или шовной сварочной машины и производят сварку (заварку) по трещине 2. В результате нагрева и переплава основного металла металлоконструкции 1 трещина 2 исчезает в расплавленной ванне, которая, остывая, формируется в ядро 5. На фиг.1 показаны следы старой трещины 2, превратившейся в монолитное сформированное ядро 5. Фактически трещина 2 отсутствует в ядре 5. Затем заварку ведут с вершины трещины 2 по всей ее длине с перекрытием предыдущего сформированного ядра 5 как минимум на 30% (см. фиг.2).Figure 1 and figure 2 schematically shows a method of repairing cracks in metal structures. The metal structure 1 contains a crack 2. The top of the crack 2 is covered with electrodes 3 and 4 of a contact spot or seam welding machine and welding (welding) along the crack 2. As a result of heating and remelting of the base metal of the metal structure 1, the crack 2 disappears in the molten bath, which, when cooled, formed in the core 5. Figure 1 shows the traces of the old crack 2, which turned into a monolithic formed core 5. Actually, the crack 2 is absent in the core 5. Then welding is carried out from the top of the crack 2 along its entire length with overlapping the previous formed core 5 by at least 30% (see figure 2).

Сущность изобретения заключается в следующем: заварка трещины осуществляется путем локального точечного нагрева и переплава основного металла вдоль трещины контактной точечной или шовной сварочной машиной, причем заварку ведут с вершины трещины по всей ее длине с перекрытием предыдущего сформированного ядра как минимум на 30%; для снятия сварочных напряжений сформированное ядро нагревают в режиме термообработки и проковывают на контактной точечной или шовной сварочной машине с переносными клещами.The essence of the invention is as follows: welding of the crack is carried out by local spot heating and remelting of the base metal along the crack by a contact spot or seam welding machine, and welding is carried out from the top of the crack along its entire length with an overlap of the previous formed core by at least 30%; To relieve welding stresses, the formed core is heated in the heat treatment mode and forged on a contact spot or seam welding machine with portable tongs.

Сварочный процесс ремонта трещин металлических конструкций протекает без разделки сварного шва и расходных материалов: плавящихся электродов, сверл и т.д., а также без подручных инструментов (дрель, молотки и т.д.). При нагреве и переплаве металлоконструкции трещина исчезает в расплавленном металле, который, остывая, кристаллизуется и формируется в монолитное ядро. Контактная сварочная машина в автоматическом режиме может проводить термообрабатывающий нагрев и проковку сформированного ядра для снятия сварочных напряжений.The welding process for repairing cracks in metal structures proceeds without cutting the weld and consumables: melting electrodes, drills, etc., as well as without improvised tools (drills, hammers, etc.). Upon heating and remelting of the metal structure, the crack disappears in the molten metal, which, when cooled, crystallizes and forms into a monolithic core. A contact welding machine in automatic mode can conduct heat-treatment heating and forging a formed core to relieve welding stresses.

Заварку можно проводить с любым интервалом между сформированными ядрами, если позволяют требования эксплуатации конструкции.Welding can be carried out at any interval between the formed cores, if the requirements for the operation of the structure allow.

Для снятия сварочных напряжений каждое сформированное ядро нагревают в режиме термообработки и проковывают на контактной точечной или шовной сварочной машине.To relieve welding stresses, each formed core is heated in the heat treatment mode and forged on a contact spot or seam welding machine.

Процесс заварки (сварки) трещин может быть полностью автоматизирован (роботизирован). Отсутствие наплавленного металла придает эстетическое восприятие отремонтированной металлоконструкции.The process of welding (welding) cracks can be fully automated (robotic). The absence of weld metal gives an aesthetic perception of the repaired metal structure.

Энергоресурсосберегающая технология предлагаемого способа ремонта трещин металлоконструкций может быть использована в авиации, при ремонте автотракторной и сельскохозяйственной техники и т.п., так как ремонт металлоконструкций с трещинами упрощается. Здесь при ремонте не требуются плавящиеся электроды, листовые вкладыши, пластины-заплаты, утяжеляющие металлоконструкцию. Здесь отсутствуют наваренный и наплавленный металл, а также подручные инструменты и материалы: зубило, сверла, дрель, газопламенный резак, пропан-бутан, кислород и т.п.Energy and resource-saving technology of the proposed method for repairing cracks in metal structures can be used in aviation, in the repair of automotive and agricultural machinery, etc., since the repair of metal structures with cracks is simplified. Here, repairs do not require melting electrodes, sheet inserts, patch plates, weighting the metal structure. There are no welded and weld metal, as well as improvised tools and materials: a chisel, drills, a drill, a gas flame cutter, propane-butane, oxygen, etc.

Способ ремонта трещин позволяет сэкономить расход электроэнергии на 19…32% ввиду снижения температуры плавления металла с 3200°C (при ручной сварке) до 1500°C на контактной сварочной машине.The method of repairing cracks allows you to save electricity consumption by 19 ... 32% due to a decrease in the melting temperature of metal from 3200 ° C (for manual welding) to 1500 ° C on a contact welding machine.

Claims

1. A method of repairing cracks in metal structures, including sequential welding along the entire length of the crack, characterized in that the crack is welded by local spot heating and remelting of the base metal along the crack by a spot or seam welding machine with the formation of a monolithic core, then welding is carried out from the top of the crack throughout its length with the overlap of the previous formed core by at least 30%.

2. The method according to claim 1, characterized in that to relieve welding stresses, the formed core is heated in the heat treatment mode and forged on a contact spot or seam welding machine.