RU2641589C2 - Method of welded joints treatment and mill cutter for its implementation (versions) - Google Patents
Method of welded joints treatment and mill cutter for its implementation (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2641589C2 RU2641589C2 RU2016108104A RU2016108104A RU2641589C2 RU 2641589 C2 RU2641589 C2 RU 2641589C2 RU 2016108104 A RU2016108104 A RU 2016108104A RU 2016108104 A RU2016108104 A RU 2016108104A RU 2641589 C2 RU2641589 C2 RU 2641589C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- angle
- cutter
- base
- weld
- cone
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Milling Processes (AREA)
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к обработке сварных соединений для повышения их усталостной прочности и может быть использовано в машиностроении, судостроении, авиационной промышленности, химическом машиностроении и других отраслях промышленности.The invention relates to the processing of welded joints to increase their fatigue strength and can be used in mechanical engineering, shipbuilding, aircraft industry, chemical engineering and other industries.
Повышение усталостной прочности обычно достигается путем уменьшения концентрации напряжений и уменьшения остаточных растягивающих напряжений или создания благоприятных сжимающих напряжений в сварном шве.An increase in fatigue strength is usually achieved by reducing stress concentration and reducing residual tensile stresses or by creating favorable compressive stresses in the weld.
Одним из возможных способов уменьшения концентрации напряжений является удаление выпуклости (усиления) сварного шва путем фрезерования.One possible way to reduce stress concentration is to remove the bulge (reinforcement) of the weld by milling.
Известен способ обработки сварных соединений удалением выпуклости сварного шва фрезерованием (Кувшинский В.В. Фрезерование./ В.В. Кувшинский. - М., «Машиностроение», 1977. - С. 96-99).A known method of processing welded joints by removing the bulge of the weld by milling (Kuvshinsky VV Milling. / VV Kuvshinsky. - M., "Engineering", 1977. - S. 96-99).
Недостатком способа является то, что остаточные растягивающие напряжения в сварном шве практически не меняются.The disadvantage of this method is that the residual tensile stresses in the weld practically do not change.
Уменьшение остаточных сварочных напряжений возможно способами пластического деформирования сварного шва.Reducing residual welding stresses is possible by means of plastic deformation of the weld.
Известен способ обработки сварного соединения специальным инструментом для сварки трением с перемешиванием, в процессе которого происходит пластическая деформация сварного шва, при этом растягивающие напряжения в сварном шве уменьшаются или даже переходят в сжимающие (Fuller С.A. study of friction stir processing tool designs for microstructural modifications as demonstrated in aluminum fusion welds / C. Fuller, M. Mahoney and W. Bingel. // 5th International Friction Stir WeldingConference. - Metz, France, 14-16 Septemder 2004. - P. 11).A known method of processing a welded joint with a special tool for friction stir welding, during which plastic deformation of the weld occurs, while tensile stresses in the weld are reduced or even become compressive (Fuller C. A. study of friction stir processing tool designs for microstructural modifications as demonstrated in aluminum fusion welds / C. Fuller, M. Mahoney and W. Bingel. // 5 th International Friction Stir Welding Conference. - Metz, France, 14-16 Septemder 2004. - P. 11).
К недостаткам способа следует отнести неравномерность пластической деформации по длине сварного шва при обработке, а также чрезмерное усилие на инструмент при большом усилении сварного шва и остающуюся концентрацию напряжений в зоне перехода от металла шва к основному металлу.The disadvantages of the method include the unevenness of plastic deformation along the length of the weld during processing, as well as excessive force on the tool with high reinforcement of the weld and the remaining stress concentration in the transition zone from the weld metal to the base metal.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является, способ обработки сварных соединений и инструмент для его осуществления (патент РФ №2507048, МГЖ В23K 37/00, 2013 г.). Он предусматривает установку и закрепление сварного соединения на подкладку, выполненную с канавкой, расположенной вдоль линии перемещения инструмента. Инструмент представляет собой фрезу диаметром D, содержащую на торце цилиндрический выступ диаметром d, высотой h и скруглением кромки торца радиусом R=0,05-0,5 мм. Обработку осуществляют при погружении выступа, находящегося на торце фрезы, в металл сварного соединения с последующим продольным перемещением изделия относительно инструмента. Угол α установки цилиндрической фрезы определяют из условия обеспечения при ее продольном перемещении съема избыточной величины усиления сварного шва передней частью фрезы и его пластического деформирования цилиндрическим выступом на величину f до уровня основного металла, при этом угол наклона фрезы относительно вертикали вычисляется по формуле α=arc Sin 2f/d.The closest in technical essence and the achieved result is a method for processing welded joints and a tool for its implementation (RF patent No. 2507048, MGZh V23K 37/00, 2013). It provides for the installation and fastening of the welded joint to a lining made with a groove located along the line of movement of the tool. The tool is a milling cutter with a diameter D containing a cylindrical protrusion with a diameter of d, a height h and a rounding of the edge of the end face with a radius of R = 0.05-0.5 mm at the end. The processing is carried out by immersion of the protrusion located at the end of the cutter in the weld metal with subsequent longitudinal movement of the product relative to the tool. The angle α of the installation of the cylindrical cutter is determined from the condition of providing, during its longitudinal movement, removal of the excess value of the weld reinforcement with the front part of the cutter and its plastic deformation by a cylindrical protrusion by an amount f to the level of the base metal, while the angle of inclination of the cutter relative to the vertical is calculated by the formula α = arc Sin 2f / d.
Передняя часть фрезы снимает избыточную выпуклость, а цилиндрический выступ пластически деформирует сварной шов, сварного шва его до уровня основного металла, при этом задняя часть фрезы не касается пластически деформированного металла.The front part of the cutter removes excess convexity, and the cylindrical protrusion plastically deforms the weld, its weld to the level of the base metal, while the rear part of the cutter does not touch the plastically deformed metal.
Недостатком способа является то, что при пластическом деформировании часть металла сварного шва вытесняется в одну из его сторон, образуя так называемый «облой», что создает концентрацию напряжений вдоль шва. Для удаления облоя требуется дополнительная обработка.The disadvantage of this method is that during plastic deformation, part of the metal of the weld is displaced to one of its sides, forming the so-called "burr", which creates a stress concentration along the seam. Additional treatment is required to remove the flake.
Техническим результатом изобретения является обработка сварных соединений для повышения их усталостной прочности, включающая срезание избыточной части усиления сварного шва и его пластическое деформирование с одновременным удалением образующегося при этом «облоя».The technical result of the invention is the processing of welded joints to increase their fatigue strength, including cutting off the excess part of the reinforcement of the weld and its plastic deformation with simultaneous removal of the resulting “flake”.
Технический результат достигается тем, что способ обработки сварного соединения цилиндрической фрезой, выполненной с коническим выступом на нижнем торце, отличается тем, что фрезу устанавливают под углом ϕ1, равным углу ϕ с заданным допустимым отклонением так, чтобы нижняя точка торца фрезы касалась основного металла сварного соединения, и перемещают фрезу вдоль сварного соединения углом вперед, при этом осуществляют снятие избыточной величины усиления сварного шва передней частью фрезы, осадку металла сварного шва коническим выступом на величину 0,1-0,8 мм и срезание торцом задней части фрезы облоя до уровня основного металла.The technical result is achieved in that the method of processing a welded joint with a cylindrical mill made with a conical protrusion at the lower end is characterized in that the mill is set at an angle ϕ 1 equal to the angle ϕ with a predetermined tolerance so that the lower point of the end of the mill touches the welded base metal connections, and move the cutter along the weld joint angle forward, while removing the excess value of the weld reinforcement with the front part of the cutter, depositing the weld metal with a conical protrusion m the magnitude 0.1-0.8 mm and the rear end portion cutting burr cutter to the level of the base metal.
Угол ϕ1 выбирается равным углу ϕ, для того, чтобы образующая конуса и точка С лежали в одной горизонтальной плоскости.The angle ϕ 1 is chosen equal to the angle ϕ, so that the generatrix of the cone and point C lie in the same horizontal plane.
Величина осадки сварного шва 0,8 мм выбрана из-за необходимости ограничения предельной величины нагрузки на инструмент и на станок.The weld draft of 0.8 mm is selected due to the need to limit the maximum load on the tool and on the machine.
Задаваемая величина осадки сварного шва в пределах 0,1-0,8 мм выбирается из экспериментально определяемого условия получения в шве напряжений растяжения, близких к нулю, или получения остаточных напряжений сжатия.The specified weld draft in the range 0.1–0.8 mm is selected from the experimentally determined conditions for obtaining tensile stresses close to zero in the weld or for obtaining residual compression stresses.
При такой обработке сварного шва вращающимся инструментом происходит снятие избыточной величины усиления шва передней частью фрезы, осадка металла шва коническим выступом на величину 0,1-0,8 мм и срезание торцом задней части фрезы «облоя» до уровня основного металла.With this treatment of the weld with a rotating tool, excess weld reinforcement is removed with the front of the cutter, the weld metal is deposited with a conical protrusion by 0.1-0.8 mm and the end is cut to the level of the base metal with the butt end of the cutter.
Технический результат изобретения достигается также тем, что цилиндрическая фреза для обработки сварного соединения, выполненная с выступом на нижнем торце, отличается тем, что выступ выполнен в виде конуса, основание которого расположено на нижнем торце фрезы, и имеет диаметр, равный d, при этом угол ϕ между основанием конуса и его боковой поверхностью равен ϕ=arc Sin [(0,1-0,8)/d].The technical result of the invention is also achieved in that a cylindrical mill for processing a welded joint made with a protrusion at the lower end is characterized in that the protrusion is made in the form of a cone, the base of which is located at the lower end of the mill, and has a diameter equal to d, while the angle ϕ between the base of the cone and its lateral surface is ϕ = arc Sin [(0,1-0,8) / d].
Предпочтительно диаметр d должен быть больше ширины шва не менее чем на 3-4 мм.Preferably, the diameter d should be at least 3-4 mm greater than the width of the seam.
Технический результат изобретения достигается также тем, что цилиндрическая фреза для обработки сварного соединения, выполненная с выступом на нижнем торце, отличается тем, что она снабжена сменным стержнем с диаметром, равным d, установленным внутри нее, при этом упомянутый выступ выполнен в виде конуса, основание которого расположено на нижнем торце сменного стержня, а угол ϕ между основанием конуса и его боковой поверхностью равен ϕ=arc Sin [(0,1-0,8)/d].The technical result of the invention is also achieved in that a cylindrical mill for processing a welded joint, made with a protrusion at the lower end, is characterized in that it is provided with an interchangeable shaft with a diameter equal to d installed inside it, while said protrusion is made in the form of a cone, base which is located at the lower end of the interchangeable rod, and the angle ϕ between the base of the cone and its lateral surface is ϕ = arc Sin [(0.1-0.8) / d].
На фиг. 1 приведен разрез инструмента, где D - внешний диаметр фрезы, d - внутренний диаметр фрезы (в том числе, диаметр сменного стержня с конусом на торце), ϕ - угол между основанием конуса и его боковой поверхностью, 1 - сменный стержень, 2 - фреза, 3 - гайка для закрепления сменного стержня.In FIG. 1 shows a section of a tool, where D is the outer diameter of the cutter, d is the inner diameter of the cutter (including the diameter of the replaceable shaft with a cone at the end), ϕ is the angle between the base of the cone and its side surface, 1 is the replaceable shaft, 2 is the cutter , 3 - a nut for fixing an interchangeable shaft.
На фиг. 2 показана схема обработки сварного шва, где: 1 - стержень, 2а - зубья фрезы,In FIG. 2 shows a diagram of the processing of the weld, where: 1 - the rod, 2A - the teeth of the cutter,
g - высота усиления шва до его обработки;g is the height of the reinforcement of the seam before processing;
f - величина осадки сварного шва, задаваемая в пределах 0,1-0,8 мм;f is the draft of the weld, set in the range of 0.1-0.8 mm;
ϕ1 - угол наклона инструмента относительно вертикали;ϕ 1 - the angle of inclination of the tool relative to the vertical;
ϕ - угол конусного выступа у основания конуса;ϕ is the angle of the conical protrusion at the base of the cone;
h - избыточная высота усиления сварного шва, срезаемая передней частью фрезы;h is the excess height of the weld reinforcement, cut off by the front of the cutter;
С - нижняя точка торца фрезы.C is the bottom point of the end of the cutter.
Обработку сварного соединения осуществляют вращающимся инструментом, установленным под углом ϕ1 к вертикали до касания основного металла, с последующим его продольным перемещением вдоль изделия углом вперед.The welded joint is processed with a rotating tool installed at an angle ϕ 1 to the vertical until the base metal touches, followed by its longitudinal movement along the product with the angle forward.
Ниже приведен пример осуществления изобретения.The following is an example embodiment of the invention.
Из алюминиевого сплава АМг6 аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом с присадочной проволокой изготовлены стыковые соединения длиной 300 мм, шириной 200 мм, толщиной 12 мм. Высота усиления сварного шва g=2-3,5 мм, ширина шва е=14-16 мм.Butt joints 300 mm long, 200 mm wide, 12 mm thick were made of AMg6 aluminum alloy by argon-arc welding with a non-consumable electrode with a filler wire. The height of the reinforcement of the weld g = 2-3.5 mm, the width of the weld e = 14-16 mm.
Для осуществления заявляемого способа использовали цилиндрическую фрезу с наружным диаметром D=63 мм и внутренним отверстием диаметром d=40 мм. Задавшись величиной осадки сварного шва f=0,5 мм, определили угол ϕ = arc Sin (f/d) = arc Sin(0,5/40) = 43'. Во внутреннее отверстие фрезы вставили и зафиксировали шпонкой и гайкой стальной стержень с конусом на торце, имеющим у основания угол ϕ так, чтобы образующая конуса стержня и наружная кромка фрезы оказались в одной плоскости.To implement the proposed method used a cylindrical cutter with an outer diameter of D = 63 mm and an inner hole with a diameter of d = 40 mm Given a weld draft of f = 0.5 mm, the angle ϕ = arc Sin (f / d) = arc Sin (0.5 / 40) = 43 'was determined. A steel rod was inserted into the inner hole of the milling cutter and secured with a dowel and nut with a cone at the end face having an angle ϕ at the base so that the core cone and the outer edge of the cutter were in the same plane.
На стол фрезерного станка установили сварное соединение и закрепили прижимами к столу. Закрепили инструмент в шпиндель станка и повернули его на угол ϕ1 относительно вертикали углом вперед по отношению к направлению движения инструмента.A welded joint was installed on the table of the milling machine and fixed with clamps to the table. They fixed the tool into the spindle of the machine and turned it at an angle ϕ 1 relative to the vertical with the angle forward in relation to the direction of movement of the tool.
В качестве привода вращения инструмента и перемещения изделия использовали универсальный фрезерный станок 6К82Ш.A universal milling machine 6K82Sh was used as a drive for rotating the tool and moving the product.
Установили следующие технологические параметры обработки:The following processing parameters were established:
- скорость вращения инструмента 12 с-1 (710 об/мин),- the rotation speed of the tool 12 s -1 (710 rpm),
- скорость перемещения изделия относительно инструмента 80 мм/мин.- the speed of the product relative to the tool is 80 mm / min.
Включили вращение инструмента, столом станка подняли сварное соединение до касания инструментом основного металла. Инструмент подвели к началу сварного шва, включили подачу охлаждающей эмульсии и продольное перемещение изделия относительно инструмента и таким образом осуществили обработку сварного соединения. При этом:Turned on the rotation of the tool, the table of the machine raised the welded joint until the tool touches the base metal. The tool was brought to the beginning of the weld, the supply of the cooling emulsion and the longitudinal movement of the product relative to the tool were turned on, and thus the welded joint was processed. Wherein:
- передняя часть фрезы срезала избыточную высоту усиления сварного шва h;- the front of the cutter cut off the excess height of the reinforcement of the weld h;
- конический выступ осаживал металл шва на заданную величину f=0,5 мм до уровня основного металла;- a conical protrusion upset the weld metal by a predetermined value f = 0.5 mm to the level of the base metal;
- задняя кромка фрезы срезала облой до уровня основного металла.- the trailing edge of the cutter cut off the flake to the level of the base metal.
В результате было получено сварное соединение без облоя.The result was a welded joint without flash.
Аналогичные результаты были получены при величине осадки сварного шва f, равной 0,1 мм и 0,8 мм.Similar results were obtained with a weld draft of f equal to 0.1 mm and 0.8 mm.
Таким образом, предлагаемый способ с помощью предлагаемого инструмента позволяет обрабатывать сварные соединения для повышения их усталостной прочности, включая пластическое деформирование, с одновременным удалением образующегося при этом облоя.Thus, the proposed method using the proposed tool allows you to process welded joints to increase their fatigue strength, including plastic deformation, with the simultaneous removal of the resulting flare.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016108104A RU2641589C2 (en) | 2016-03-09 | 2016-03-09 | Method of welded joints treatment and mill cutter for its implementation (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016108104A RU2641589C2 (en) | 2016-03-09 | 2016-03-09 | Method of welded joints treatment and mill cutter for its implementation (versions) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016108104A RU2016108104A (en) | 2017-09-14 |
| RU2641589C2 true RU2641589C2 (en) | 2018-01-18 |
Family
ID=59893576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016108104A RU2641589C2 (en) | 2016-03-09 | 2016-03-09 | Method of welded joints treatment and mill cutter for its implementation (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2641589C2 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0256187A1 (en) * | 1986-08-18 | 1988-02-24 | European Atomic Energy Community (Euratom) | Welding and/or cutting machine |
| SU1609555A1 (en) * | 1989-01-17 | 1990-11-30 | Предприятие П/Я А-1575 | Arrangement for deburring welds |
| US5307979A (en) * | 1992-11-20 | 1994-05-03 | Hyundai Heavy Industries Co., Ltd. | Apparatus for carrying out MIG welding on three-dimensional curved surface, and milling apparatus for automatically forming welding grooves |
| RU2132243C1 (en) * | 1996-01-31 | 1999-06-27 | Балтийский государственный технический университет им.Д.Ф.Устинова | Apparatus for trimming parts |
| RU2456140C1 (en) * | 2011-06-24 | 2012-07-20 | Открытое акционерное общество Акционерная холдинговая компания "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения имени академика Целикова" (ОАО АХК "ВНИИМЕТМАШ") | Strip joint cleaner for butt contact fusion welding |
| RU2507048C2 (en) * | 2011-12-22 | 2014-02-20 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Донской Государственный Технический Университет" (Дгту) | Method of welded joint machining and device to this end |
-
2016
- 2016-03-09 RU RU2016108104A patent/RU2641589C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0256187A1 (en) * | 1986-08-18 | 1988-02-24 | European Atomic Energy Community (Euratom) | Welding and/or cutting machine |
| SU1609555A1 (en) * | 1989-01-17 | 1990-11-30 | Предприятие П/Я А-1575 | Arrangement for deburring welds |
| US5307979A (en) * | 1992-11-20 | 1994-05-03 | Hyundai Heavy Industries Co., Ltd. | Apparatus for carrying out MIG welding on three-dimensional curved surface, and milling apparatus for automatically forming welding grooves |
| RU2132243C1 (en) * | 1996-01-31 | 1999-06-27 | Балтийский государственный технический университет им.Д.Ф.Устинова | Apparatus for trimming parts |
| RU2456140C1 (en) * | 2011-06-24 | 2012-07-20 | Открытое акционерное общество Акционерная холдинговая компания "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения имени академика Целикова" (ОАО АХК "ВНИИМЕТМАШ") | Strip joint cleaner for butt contact fusion welding |
| RU2507048C2 (en) * | 2011-12-22 | 2014-02-20 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Донской Государственный Технический Университет" (Дгту) | Method of welded joint machining and device to this end |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016108104A (en) | 2017-09-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6350334B2 (en) | Joining method and composite rolled material manufacturing method | |
| US7234626B2 (en) | Method of friction stir welding and retractable shoulderless variable penetration friction stir welding tool for same | |
| CN103521912B (en) | A kind of friction stir welding tools for lap joint | |
| US20080257936A1 (en) | Multi-section faced shoulderless retractable variable penetration friction stir welding tool | |
| US20110180587A1 (en) | Friction stir welding tool | |
| US9956645B2 (en) | Tube profile machining process | |
| CN114101894B (en) | Embedded inertia friction welding method for dissimilar metals | |
| JP2020097045A (en) | Joining method | |
| WO2019239623A1 (en) | Joining method and method for manufacturing composite rolled material | |
| JP5915802B2 (en) | Friction stir welding method | |
| RU2641589C2 (en) | Method of welded joints treatment and mill cutter for its implementation (versions) | |
| JP6740960B2 (en) | Joining method | |
| RU2527566C1 (en) | Forming of butt between large-depth parts from titanium alloys to be jointed by electron-beam welding | |
| JP2008000802A (en) | Method for improving fatigue strength of lap welded metal joint | |
| RU2507048C2 (en) | Method of welded joint machining and device to this end | |
| JP6750595B2 (en) | Method for processing lap fillet welded joint and method for manufacturing lap fillet welded joint | |
| JP6809436B2 (en) | Joining method and manufacturing method of composite rolled material | |
| JP6794945B2 (en) | Joining method | |
| JP6747365B2 (en) | Joining method | |
| JP6112175B2 (en) | Friction stir welding method | |
| JP6164337B2 (en) | Friction stir welding method | |
| JP6153964B2 (en) | Friction stir welding method | |
| Sahu et al. | Effects of pin geometry on friction stir Cuto Alalloy lap joint | |
| SU772771A1 (en) | Method of friction welding of unsimilar-metal parts | |
| McGaughy et al. | Improving Structural Weld Fatigue Performance via Friction Surfacing Techniques |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200310 |