RU2451583C2 - Способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях металлов - Google Patents
Способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях металлов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2451583C2 RU2451583C2 RU2010100554/02A RU2010100554A RU2451583C2 RU 2451583 C2 RU2451583 C2 RU 2451583C2 RU 2010100554/02 A RU2010100554/02 A RU 2010100554/02A RU 2010100554 A RU2010100554 A RU 2010100554A RU 2451583 C2 RU2451583 C2 RU 2451583C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- welding
- residual stresses
- metal
- welded
- ultrasonic
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к области технологии сварки. Способ включает воздействие на сварное соединение ультразвуковыми импульсными колебаниями. Ультразвуковые колебания вводят непосредственно в сварочную ванну через сварочный электрод в процессе сварки в диапазоне частот от более 22,7 до 24,0 кГц. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности снятия остаточных напряжений в сварных соединениях металлов. 1 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области технологии сварки и служит для снятия остаточных напряжений, возникающих в сварных соединениях в процессе сварки.
При сварке металлов возникают высокие градиенты температур, которые приводят к возникновению остаточных напряжений как термических, так и структурных. Одним из основных источников возникновения остаточных сварных напряжений являются структурные превращения металла шва. Особенно большие остаточные напряжения возникают в тех случаях, когда в металле шва образуются структуры, имеющие высокую температуру превращения аустенита.
Известен способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях путем приложения внешней механической нагрузки. При этом напряжения, вызываемые внешней нагрузкой, складываются с остаточными напряжениями, вызываемыми сваркой, и вызывают местную пластическую деформацию. Пластическая деформация в определенной мере снимает остаточные напряжения или приводит к их перераспределению по поперечному сечению образца [1].
Однако известно, что данный способ снятия остаточных напряжений имеет низкую эффективность и сложность реализации. Установлено, что устранение остаточных напряжений начинается лишь при напряжениях, равных 0,9 предела прочности. При этом возникают новые напряжения, созданные механической нагрузкой.
Известен способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях, включающий применение подогрева при сварке [2]. Подогрев приводит к более равномерному полю напряжений. Напряжения выравниваются тем больше, чем выше температура подогрева.
Недостатком данного способа является неполное снятие остаточных напряжений, так как для полного снятия напряжений температура подогрева должна быть близкой к температуре плавления металла, что практически невозможно.
Наиболее близким к предлагаемому способу снятия остаточных напряжений является способ снятия остаточных напряжений ультразвуком, вводимым в зону сварки через металл стенки свариваемой конструкции [3, 4, 5]. Воздействие ультразвука на сварное соединение приводит к снижению поля напряжений.
Недостатком данного способа является необходимость ввода ультразвука в сварочную ванну через металл стенки свариваемой конструкции, что приводит из-за затухания ультразвука в металле стенки свариваемой конструкции к необходимости ввода ультразвука большей мощности. Кроме того, в металле стенки свариваемой конструкции искажается ультразвуковое поле, излучаемое ультразвуковым преобразователем, поэтому для равномерного воздействия ультразвука на сварочную ванну требуется как минимум два мощных ультразвуковых устройства.
Задачей изобретения является повышение эффективности снятия остаточных напряжений в сварных соединениях.
Указанная задача решается за счет того, что в способе снятия остаточных напряжений в сварных соединениях металлов, включающем внешнее воздействие на сварочную ванну, согласно предложенному способу внешнее воздействие осуществляется непосредственно на расплав металла в сварочной ванне введением через сварочный электрод импульсных ультразвуковых колебаний в диапазоне частот от более 22,7 до 24,0 кГц.
Ультразвуковые колебания, введенные непосредственно в сварочную ванну, оказывают воздействие на процесс кристаллизации металла сварного шва, измельчают зерна металла и повышают однородность структуры. Кроме того, ультразвуковые колебания оказывают влияние на температуру металла, устанавливают тепловое равновесие в решетке. Энергия ультразвука на определенной частоте передается неустойчивым дислокациям кристаллической решетки металла, вследствие чего дислокации занимают более устойчивое положение, что исключает образование градиентов или центров образования областей остаточных напряжений (аналогично отжигу).
Эти явления приводят практически к полному снятию остаточных напряжений в сварных соединениях металлов.
Схема устройства, реализующего данный способ, представлена на рис.1. Устройство содержит ультразвуковой преобразователь 4, подключенный к генератору электрических колебаний 2, режимы работы, которого задаются программным образом контроллером 3. Преобразователь фиксируется на сварочном электроде 5. Таким образом, сварочный электрод является одновременно волноводом ультразвуковых колебаний в сварочную ванну 1. Частота колебаний ультразвукового генератора устанавливается в диапазоне частот от более 22,7 до 24,0 кГц в зависимости от режима сварки.
Устройство работает следующим образом. Ультразвуковой генератор, возбуждающий ультразвуковой преобразователь, включается до начала процесса сварки. Ультразвуковые импульсные колебания передаются в сварочный электрод. При розжиге сварочной дуги ультразвуковые импульсные колебания передаются в расплавленный металл. Под действием ультразвуковых колебаний измельчаются зерна металла сварного соединения и повышается однородность его структуры. Кроме того, дислокации занимают устойчивое положение в кристаллической структуре металла сварного соединения, вследствие чего исключается образование градиентов или центров образования областей остаточных напряжений. Ультразвуковое устройство выключается после завершения процесса сварки.
Источники информации
1. Кудрявцев П.И. Остаточные напряжения и прочность соединений. М.: Машиностроение, 1964 г., стр.66-68.
2. Зелезин В.Н. Деформации и напряжения при сварке конструкционной закаливающей стали. «Автогенное дело», 1952 г., №3.
3. Патент №2280547. Способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях металлов. ОИАТЭ. Трофимов А.И., Минин С.И., Дементьев В.Н. 27 июля 2006 г.
4. Патент №2281192. Способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях металлов. ОИАТЭ. Трофимов А.И., Минин С.И., Дементьев В.Н., Нелюбов С.В. 10 августа 2006 г.
5. Патент №2268312. Способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях циркулярных трубопроводов АЭС и ТЭС. ОИАТЭ. Трофимов А.И., Минин С.И. 20 января 2006 г.
Claims (1)
- Способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях металлов, включающий воздействие на сварное соединение ультразвуковыми импульсными колебаниями, отличающийся тем, что ультразвуковые импульсные колебания в процессе сварки вводят непосредственно в сварочную ванну через сварочный электрод в диапазоне частот от более 22,7 до 24,0 кГц.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010100554/02A RU2451583C2 (ru) | 2010-01-11 | 2010-01-11 | Способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях металлов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010100554/02A RU2451583C2 (ru) | 2010-01-11 | 2010-01-11 | Способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях металлов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010100554A RU2010100554A (ru) | 2011-07-20 |
RU2451583C2 true RU2451583C2 (ru) | 2012-05-27 |
Family
ID=44752113
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010100554/02A RU2451583C2 (ru) | 2010-01-11 | 2010-01-11 | Способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях металлов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2451583C2 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2547066C1 (ru) * | 2013-09-13 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Способ дуговой сварки металлов |
RU2605888C1 (ru) * | 2015-08-05 | 2016-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Способ ультразвуковой сварки толстостенных конструкций |
RU2613831C1 (ru) * | 2015-12-03 | 2017-03-21 | Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" | Способ многодуговой сварки металлических изделий под слоем флюса |
RU2805006C1 (ru) * | 2023-06-26 | 2023-10-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИй |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113579531A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-11-02 | 哈尔滨工业大学 | 一种超声脉冲mag复合焊接超高强钢的方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU87744A1 (ru) * | 1949-04-27 | 1949-11-30 | В.С. Соколов | Способ газовой или дуговой сварки с улучшением качества металла |
SU927432A1 (ru) * | 1980-09-04 | 1982-05-15 | Могилевский Машиностроительный Институт | Способ электродуговой сварки |
RU2268312C1 (ru) * | 2004-04-26 | 2006-01-20 | Обнинский Технический Университет Атомной Энергетики | Способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях циркуляционных трубопроводов аэс и тэс |
RU2280547C2 (ru) * | 2004-05-31 | 2006-07-27 | Обнинский Государственный Технический Университет Атомной Энергетики (ОИАТЭ) | Способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях металлов |
RU2281192C2 (ru) * | 2004-05-31 | 2006-08-10 | Обнинский Государственный Технический Университет Атомной Энергетики (ОИАТЭ) | Способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях металлов |
-
2010
- 2010-01-11 RU RU2010100554/02A patent/RU2451583C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU87744A1 (ru) * | 1949-04-27 | 1949-11-30 | В.С. Соколов | Способ газовой или дуговой сварки с улучшением качества металла |
SU927432A1 (ru) * | 1980-09-04 | 1982-05-15 | Могилевский Машиностроительный Институт | Способ электродуговой сварки |
RU2268312C1 (ru) * | 2004-04-26 | 2006-01-20 | Обнинский Технический Университет Атомной Энергетики | Способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях циркуляционных трубопроводов аэс и тэс |
RU2280547C2 (ru) * | 2004-05-31 | 2006-07-27 | Обнинский Государственный Технический Университет Атомной Энергетики (ОИАТЭ) | Способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях металлов |
RU2281192C2 (ru) * | 2004-05-31 | 2006-08-10 | Обнинский Государственный Технический Университет Атомной Энергетики (ОИАТЭ) | Способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях металлов |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2547066C1 (ru) * | 2013-09-13 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Способ дуговой сварки металлов |
RU2605888C1 (ru) * | 2015-08-05 | 2016-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Способ ультразвуковой сварки толстостенных конструкций |
RU2613831C1 (ru) * | 2015-12-03 | 2017-03-21 | Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" | Способ многодуговой сварки металлических изделий под слоем флюса |
RU2805006C1 (ru) * | 2023-06-26 | 2023-10-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИй |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010100554A (ru) | 2011-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2451583C2 (ru) | Способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях металлов | |
EP2960007B1 (en) | Laser weld method and weld structure | |
CN106756137B (zh) | 一种钛合金真空自耗电弧熔炼细化晶粒的装置及方法 | |
CN109226720B (zh) | 一种基于激光冲击和超声振动复合的半固态金属塑性加工方法及装置 | |
CN105728930B (zh) | 超声波振动辅助焊接方法 | |
CN105483360B (zh) | 超声波应力消除方法及系统 | |
RU2424885C1 (ru) | Способ снижения остаточных напряжений в сварных соединениях металлов | |
US11161198B2 (en) | High-frequency vibration welding conditioning system and method thereof for achieving better metal material properties | |
CN103060545A (zh) | 一种用于调控焊接残余应力的多路高能超声声场处理装置 | |
CN104827185A (zh) | 基于电磁式激振器的高频振动激光焊接工艺 | |
CN105195909A (zh) | 一种可细化焊接接头晶粒的超声电弧复合焊接方法 | |
CN110172566A (zh) | 一种用于复杂构件残余应力消减和均化的装置及方法 | |
CN104741805A (zh) | 一种铝合金脉冲超声电弧复合焊接装置及其焊接方法 | |
CN110804692A (zh) | 一种用于同轴超声辅助激光喷丸强化的超声振动装置 | |
CN107855672B (zh) | 一种耦合高能量脉冲电流降低激光焊接残余应力的方法及系统 | |
CN102732708A (zh) | 利用多层多道焊层间焊接余热辅助振动降低厚板焊接残余应力的方法 | |
Zhang et al. | Mechanical properties and fracture behaviors in remote laser spot welding of quenching and partitioning 980 steel | |
RU2477202C1 (ru) | Способ снятия остаточных напряжений в кольцевых сварных соединениях металлов при сварке под флюсом и устройство для его реализации | |
CN112609067B (zh) | 一种大型三维复杂铝合金构件原位低应力焊接方法 | |
RU2469109C2 (ru) | Ультразвуковое устройство для обработки сварных соединений металлов аустенитного класса в процессе автоматической сварки | |
RU2280547C2 (ru) | Способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях металлов | |
CN102145436A (zh) | 激光加工装置 | |
RU2268312C1 (ru) | Способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях циркуляционных трубопроводов аэс и тэс | |
CN108531689A (zh) | 一种针对汽车碰撞吸能盒的残余应力消除方法 | |
CN103076821A (zh) | 弹性固体残余应力场的原位声能控制方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120112 |