RU2469109C2 - Ultrasonic device to process welded joints of metals of austenitic class in process of automatic welding - Google Patents

Ultrasonic device to process welded joints of metals of austenitic class in process of automatic welding Download PDF

Info

Publication number
RU2469109C2
RU2469109C2 RU2010145492/02A RU2010145492A RU2469109C2 RU 2469109 C2 RU2469109 C2 RU 2469109C2 RU 2010145492/02 A RU2010145492/02 A RU 2010145492/02A RU 2010145492 A RU2010145492 A RU 2010145492A RU 2469109 C2 RU2469109 C2 RU 2469109C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ultrasonic
automatic welding
metals
welding
welded joints
Prior art date
Application number
RU2010145492/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010145492A (en
Inventor
Адольф Иванович Трофимов
Сергей Иванович Минин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ)
Priority to RU2010145492/02A priority Critical patent/RU2469109C2/en
Publication of RU2010145492A publication Critical patent/RU2010145492A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2469109C2 publication Critical patent/RU2469109C2/en

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: device comprises an ultrasonic converter, photodetectors, an electronic control unit, devices for displacement and pressing of ultrasonic magnetostrictive converters to a welded surface, comprising a computer. The ultrasonic converter treats a metal with an ultrasound in a heat-affected zone in process of automatic welding. Photodetectors register the welding area. Control commands are generated in the computer.
EFFECT: higher efficiency of residual stress removal in welded joints of metals.

Description

Предлагаемое изобретение относится к области технологии сварки и служит для обработки сварных соединений металлов аустенитного класса в процессе автоматической сварки.The present invention relates to the field of welding technology and is used for processing welded joints of austenitic class metals in the process of automatic welding.

При сварке металлов, особенно сталей аустенитного класса, 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.When welding metals, especially austenitic steels, high temperature gradients arise, which lead to the appearance of residual stresses, both thermal and structural. One of the main sources of the appearance of residual weld stresses is the structural transformation of the weld metal. Especially large residual stresses arise in those cases when structures having a high austenite transformation temperature are formed in the weld metal.

Известно устройство снятия остаточных напряжений при подогреве при сварке [l]. Подогрев приводит к более равномерному полю напряжений вследствие снижения напряжений растяжения в околошовной зоне. Напряжения выравниваются тем больше, чем выше температура подогрева.A device for removing residual stresses during heating during welding [l]. Heating leads to a more uniform stress field due to a decrease in tensile stresses in the heat-affected zone. The stresses equalize the more, the higher the heating temperature.

Недостатком данного устройства является недостаточная эффективность снятия остаточных напряжений, т.к. для полного снятия напряжений температура подогрева должна быть близкой к температуре плавления металла, что практически невозможно. Кроме того для снятия остаточных напряжений в процессе сварки, например трубопроводов большого диаметра, требуются электрические индукторы очень большой мощности. Кроме того, на границе индуктора создаются собственные напряжения.The disadvantage of this device is the lack of effectiveness in removing residual stresses, because To completely relieve stresses, the heating temperature should be close to the melting temperature of the metal, which is practically impossible. In addition, to relieve residual stresses during the welding process, for example, large-diameter pipelines, very large electric inductors are required. In addition, at the boundary of the inductor creates its own voltage.

Наиболее близким к предполагаемому устройству снятия остаточных напряжений в сварных соединениях металлов при автоматической сварке является ультразвуковое устройство снятия остаточных напряжений в сварных соединениях металлов [2]. Ультразвуковые колебания оказывают воздействие на процесс кристаллизации металла сварного шва, измельчая и упорядочивая его структуру. Кроме того, ультразвуковые колебания оказывают влияние на температуру металла, устанавливают тепловое равновесие в решетке, а также производят дегазацию расплава.Closest to the proposed device for relieving residual stresses in welded metal joints during automatic welding is an ultrasonic device for relieving residual stresses in welded metal joints [2]. Ultrasonic vibrations affect the crystallization of the weld metal, grinding and ordering its structure. In addition, ultrasonic vibrations affect the temperature of the metal, establish thermal equilibrium in the lattice, and also degass the melt.

Эти явления приводят практически к полному снятию остаточных напряжений в сварных соединениях.These phenomena lead to almost complete removal of residual stresses in welded joints.

Ультразвуковое устройство позволяет эффективно снимать остаточные напряжения в процессе сварки, однако при автоматической сварке не позиционирует ультразвуковой магнитострикционный преобразователь в зону эффективного воздействия ультразвука на сварочную ванну. При автоматической сварке необходимо следить за месторасположением сварочной ванны и перемещать вслед за ней ультразвуковые преобразователи в зону эффективного воздействия ультразвука на сварочную ванну.The ultrasonic device allows you to effectively remove residual stresses during the welding process, however, during automatic welding, the ultrasonic magnetostrictive transducer does not position in the zone of the effective influence of ultrasound on the weld pool. In automatic welding, it is necessary to monitor the location of the weld pool and move ultrasonic transducers after it into the zone of effective ultrasound exposure to the weld pool.

Указанная цель решается за счет того, что ультразвуковое устройство для обработки сварных соединений металлов аустенитного класса в процессе автоматической сварки включает ультразвуковой преобразователь, выполненный с возможностью осуществления воздействия ультразвука на металл в околошовной зоне в процессе автоматической сварки, а также фотоприемники, фиксирующие зону сварки, электронный блок управления, устройства перемещения и прижатия ультразвуковых магнитострикционных преобразователей к свариваемой поверхности, ЭВМ в которой формируются управляющие команды.This goal is achieved due to the fact that the ultrasonic device for processing welded joints of austenitic class metals in the process of automatic welding includes an ultrasonic transducer configured to effect ultrasound on the metal in the heat-affected zone in the process of automatic welding, as well as photodetectors fixing the welding zone, electronic control unit, devices for moving and pressing ultrasonic magnetostrictive transducers to the surface to be welded, in which oh control commands are formed.

Схема предложенного устройства, реализующего данный способ, представлена на рис.1. Устройство содержит два ультразвуковых магнитострикционных преобразователя 3 и 4, подключенных к генератору электрических колебаний 7, режимы работы которого задаются программным образом ЭВМ 8. Рядом с преобразователями, на расстоянии 30-40 мм от них установлены фотоприемники с коллиматорами. Электрический сигнал с фотоприемников 2 и 5 поступает на электронный блок их обработки 6, а затем передается в ЭВМ 8.The scheme of the proposed device that implements this method is presented in Fig. 1. The device contains two ultrasonic magnetostrictive transducers 3 and 4 connected to an electric oscillation generator 7, the operating modes of which are set by computer software 8. Near the transducers, photodetectors with collimators are installed at a distance of 30-40 mm from them. The electrical signal from the photodetectors 2 and 5 is fed to the electronic processing unit 6, and then transmitted to the computer 8.

Устройство работает следующим образом. Ультразвуковой генератор 7, возбуждающий ультразвуковые магнитострикционные преобразователи 3 и 4 включается до начала процесса сварки. Первый ультразвуковой магнитострикционный преобразователь 3 и фотоприемник 2 располагается напротив предполагаемой зоны сварки 1. При включении сварочной дуги свет от нее попадает на фотоприемник 2, электрический сигнал от которого обрабатывается электронным блоком 6 и передается в ЭВМ 8. Управляющий сигнал от ЭВМ поступает на устройство прижатия первого магнитострикционного преобразователя к свариваемой поверхности. Первый магнитострикционный преобразователь 2 оказывается в зоне эффективного воздействия ультразвука на сварочную ванну.The device operates as follows. The ultrasonic generator 7, exciting ultrasonic magnetostrictive transducers 3 and 4 is turned on before the start of the welding process. The first ultrasonic magnetostrictive transducer 3 and the photodetector 2 are located opposite the proposed welding zone 1. When the welding arc is turned on, the light from it enters the photodetector 2, the electrical signal from which is processed by the electronic unit 6 and transmitted to the computer 8. The control signal from the computer is supplied to the first pressing device magnetostrictive transducer to the welded surface. The first magnetostrictive transducer 2 is in the zone of the effective action of ultrasound on the weld pool.

При автоматической сварке сварочная ванна перемещается от первого ультразвукового магнитострикционного преобразователя 3 ко второму ультразвуковому магнитострикционному преобразователю 4. Свет от сварочной ванны перестает поступать на фотоприемник 2 и начинает поступать на фотоприемник 5. Электрический сигнал от фотоприемника 5 обрабатывается электронным блоком 6 и передается в ЭВМ 8. Управляющий сигнал от ЭВМ поступает на устройство прижатия второго магнитострикционного преобразователя 4 к свариваемой поверхности. Затем ЭВМ 8 формирует управляющий сигнал на отжатие от свариваемой поверхности ультразвукового магнитострикционного преобразователя 3 и перемещение его впереди ультразвукового магнитострикционного преобразователя 4. Второй магнитострикционный преобразователь 4 оказывается в зоне эффективного воздействия ультразвука на сварочную ванну. После прохождения сварочной ванны зоны эффективного воздействия ультразвука от второго ультразвукового магнитострикционного преобразователя 4, свет от нее попадает на фотоприемник первого ультразвукового магнитострикционного преобразователя 3 и цикл прижатия и перемещения ультразвуковых магнитострикционных преобразователей 3 и 4 повторяется.In automatic welding, the weld pool moves from the first ultrasonic magnetostrictive transducer 3 to the second ultrasonic magnetostrictive transducer 4. The light from the weld pool ceases to arrive at the photodetector 2 and starts to arrive at the photodetector 5. The electrical signal from the photodetector 5 is processed by the electronic unit 6 and transmitted to the computer 8. The control signal from the computer is supplied to the device for pressing the second magnetostrictive transducer 4 to the surface to be welded. Then, the computer 8 generates a control signal for squeezing the ultrasonic magnetostrictive transducer 3 from the surface to be welded and moving it in front of the ultrasonic magnetostrictive transducer 4. The second magnetostrictive transducer 4 is in the zone of the effective influence of ultrasound on the weld pool. After the weld pool passes through the zone of effective ultrasound exposure from the second ultrasonic magnetostrictive transducer 4, the light from it enters the photodetector of the first ultrasonic magnetostrictive transducer 3 and the cycle of pressing and moving the ultrasonic magnetostrictive transducers 3 and 4 is repeated.

Claims (1)

Ультразвуковое устройство для обработки сварных соединений металлов аустенитного класса в процессе автоматической сварки, включающее ультразвуковой преобразователь, выполненный с возможностью осуществления воздействия ультразвука на металл в околошовной зоне в процессе автоматической сварки, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено фотоприемниками, фиксирующими зону сварки, электронным блоком управления, устройствами перемещения и прижатия ультразвуковых магнитострикционных преобразователей к свариваемой поверхности, содержащими ЭВМ, в которой формируются управляющие команды на перемещение ультразвуковых магнитострикционных преобразователей. An ultrasonic device for processing welded joints of austenitic class metals in the process of automatic welding, including an ultrasonic transducer configured to effect ultrasound on the metal in the heat-affected zone in the process of automatic welding, characterized in that it is additionally equipped with photodetectors fixing the welding zone, an electronic control unit , devices for moving and pressing ultrasonic magnetostrictive transducers to the surface to be welded, containing computers, in which control commands are generated for moving ultrasonic magnetostrictive transducers.
RU2010145492/02A 2010-11-10 2010-11-10 Ultrasonic device to process welded joints of metals of austenitic class in process of automatic welding RU2469109C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010145492/02A RU2469109C2 (en) 2010-11-10 2010-11-10 Ultrasonic device to process welded joints of metals of austenitic class in process of automatic welding

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010145492/02A RU2469109C2 (en) 2010-11-10 2010-11-10 Ultrasonic device to process welded joints of metals of austenitic class in process of automatic welding

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010145492A RU2010145492A (en) 2012-05-20
RU2469109C2 true RU2469109C2 (en) 2012-12-10

Family

ID=46230159

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010145492/02A RU2469109C2 (en) 2010-11-10 2010-11-10 Ultrasonic device to process welded joints of metals of austenitic class in process of automatic welding

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2469109C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2605888C1 (en) * 2015-08-05 2016-12-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Method for ultrasonic welding of thick-wall structures
CN109079479A (en) * 2018-07-11 2018-12-25 扬帆集团股份有限公司 A kind of vertical bone assembly device of ship deck
CN111687553A (en) * 2020-05-28 2020-09-22 西安交通大学 Method for improving residual stress distribution of electric arc additive manufacturing structural part through ultrasonic impact

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU539713A1 (en) * 1975-06-02 1976-12-25 Предприятие П/Я В-2302 Method to reduce residual deformations and stresses during welding
SU740845A1 (en) * 1978-10-31 1980-06-15 Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина Method of treatment of structural steel welded joints
JPS56154293A (en) * 1980-05-02 1981-11-28 Nippon Kokan Kk <Nkk> Method for repair of electric welded part of plated steel pipe
RU2280547C2 (en) * 2004-05-31 2006-07-27 Обнинский Государственный Технический Университет Атомной Энергетики (ОИАТЭ) Residual stresses releasing method for welded metallic joints
RU2281192C2 (en) * 2004-05-31 2006-08-10 Обнинский Государственный Технический Университет Атомной Энергетики (ОИАТЭ) Method of removing residual stresses in metal welded joints
US7695825B2 (en) * 2002-10-08 2010-04-13 Nippon Steel Corporation Circularly welded joint featuring excellent fatigue strength, method of producing circularly welded joint and welded structure

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU539713A1 (en) * 1975-06-02 1976-12-25 Предприятие П/Я В-2302 Method to reduce residual deformations and stresses during welding
SU740845A1 (en) * 1978-10-31 1980-06-15 Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина Method of treatment of structural steel welded joints
JPS56154293A (en) * 1980-05-02 1981-11-28 Nippon Kokan Kk <Nkk> Method for repair of electric welded part of plated steel pipe
US7695825B2 (en) * 2002-10-08 2010-04-13 Nippon Steel Corporation Circularly welded joint featuring excellent fatigue strength, method of producing circularly welded joint and welded structure
RU2280547C2 (en) * 2004-05-31 2006-07-27 Обнинский Государственный Технический Университет Атомной Энергетики (ОИАТЭ) Residual stresses releasing method for welded metallic joints
RU2281192C2 (en) * 2004-05-31 2006-08-10 Обнинский Государственный Технический Университет Атомной Энергетики (ОИАТЭ) Method of removing residual stresses in metal welded joints

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2605888C1 (en) * 2015-08-05 2016-12-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Method for ultrasonic welding of thick-wall structures
CN109079479A (en) * 2018-07-11 2018-12-25 扬帆集团股份有限公司 A kind of vertical bone assembly device of ship deck
CN111687553A (en) * 2020-05-28 2020-09-22 西安交通大学 Method for improving residual stress distribution of electric arc additive manufacturing structural part through ultrasonic impact

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010145492A (en) 2012-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6373935B2 (en) Method and system for locally adjusting residual stress in metal parts
Chen et al. Grain fragmentation in ultrasonic-assisted TIG weld of pure aluminum
CN104785926B (en) A kind of ultrasonic field coupled laser MIG congruent melting pond aluminum alloy solder technology
RU2469109C2 (en) Ultrasonic device to process welded joints of metals of austenitic class in process of automatic welding
CN105728930B (en) Ultrasonic activation assists welding method
CN104741805B (en) A kind of Aluminium Alloy with Pulsed ultrasonic electric arc composite welding apparatus and welding method thereof
US8408445B1 (en) Actively controlled vibration welding system and method
CN102242250B (en) Device and method for eliminating welding stress of steel pipe ring beam by mechanical vibration
CN103757197B (en) For eliminating high-frequency vibration aging system and the method for small size component unrelieved stress
WO2010099779A3 (en) Method and apparatus for welding wires, including an annealing process prior to, during, or following the welding process; wire produced; use of small tubes in said method
CN104384718B (en) A kind of Ti2AlNb base intermetallic compound dual-beam pulse method for laser welding
CN102732708B (en) Method for reducing welding residual stress of thick plate by utilizing multi-layer and multi-pass welding interlayer welding residual heat to assist vibration
RU2451583C2 (en) Method of decreasing residual strain in welded metal joints
DK2084939T3 (en) Method and apparatus for removing coatings on a metal structure
CN102421562A (en) Ergonomic horn
RU2268312C1 (en) Method of removal of residual stresses in welded joints of circulating pipe lines of atomic and thermal power stations
CN103076821A (en) In-situ sound energy control method for residual stress fields of elastic solids
RU2605888C1 (en) Method for ultrasonic welding of thick-wall structures
RU2280547C2 (en) Residual stresses releasing method for welded metallic joints
RU2281192C2 (en) Method of removing residual stresses in metal welded joints
RU2010145491A (en) ULTRASONIC DEVICE FOR REMAINING RESIDUAL STRESSES IN WELDED METAL CONNECTIONS IN THE WELDING PROCESS
RU2008148107A (en) METHOD OF ULTRASONIC TREATMENT OF WELDED METAL STRUCTURES
王建峰 et al. Investigation on underwater wet welding process stability based on the arc bubble control
CN203683616U (en) High-frequency vibration aging system for removing residual stress of small-size member
RU2010113507A (en) METHOD OF ULTRASONIC TREATMENT OF WELDED METAL STRUCTURES

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121121