RU2687528C2 - Способ определения вида остаточных сварочных напряжений - Google Patents
Способ определения вида остаточных сварочных напряжений Download PDFInfo
- Publication number
- RU2687528C2 RU2687528C2 RU2017120676A RU2017120676A RU2687528C2 RU 2687528 C2 RU2687528 C2 RU 2687528C2 RU 2017120676 A RU2017120676 A RU 2017120676A RU 2017120676 A RU2017120676 A RU 2017120676A RU 2687528 C2 RU2687528 C2 RU 2687528C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stresses
- type
- residual
- trajectories
- welded joint
- Prior art date
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- MOYKHGMNXAOIAT-JGWLITMVSA-N isosorbide dinitrate Chemical compound [O-][N+](=O)O[C@H]1CO[C@@H]2[C@H](O[N+](=O)[O-])CO[C@@H]21 MOYKHGMNXAOIAT-JGWLITMVSA-N 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 206010010904 Convulsion Diseases 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010009 beating Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000003050 experimental design method Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
- B23K31/12—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to investigating the properties, e.g. the weldability, of materials
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу определения вида остаточных сварочных напряжений и может быть использовано при проектировании, производстве и контроле сварных конструкций. На лицевой и обратной стороне сварного соединения выявляют картины полей траекторий главных напряжений. По сгущению траекторий главных напряжений определяют местоположения концентраторов остаточных напряжений. Затем полученные картины полей с лицевой и обратной сторон совмещают в соответствии с их расположением на сварном соединении и в совмещенном положении «на просвет» сравнивают между собой. При совпадении местоположений концентраторов и направлений траекторий с обеих сторон относят вид напряженного состояния к двухосному, а при несовпадении - к трехосному. 2 ил., 1 пр.
Description
Изобретение относится к области сварки, а именно к расчетным, расчетно-экспериментальным и экспериментальным способам определения остаточного напряженного состояния (НС) в сварных соединениях и может быть использовано при проектировании, производстве и контроле сварных конструкций.
На настоящий момент сведений о способах точного определения видов напряженного состояния после сварки по доступным источникам не обнаружено.
Техническим результатом предполагаемого изобретения является повышение долговечности, коррозионной стойкости сварных изделий, стабильность их геометрических форм, снижение склонности к трещинообразованию.
Технический результат достигается тем, что в способе определения вида остаточных сварочных напряжений на лицевой и тыльной (обратной) стороне сварного соединения выявляют картины полей изостат (траекторий главных напряжений), в полях по сгущению изостат определяют местоположения концентраторов остаточных напряжений, затем картины полей с лицевой и тыльной сторон совмещают в соответствии с их расположением на сварном соединении, в совмещенном положении «на просвет» сравнивают между собой и при совпадении местоположений концентраторов и направлений траектории с обеих сторон относят вид напряженного состояния к плоскому (двухосному), а при несовпадении - к объемному (трехосному) далее расчетное или экспериментальное определение напряжений проводят, учитывая установленный вид напряженного состояния.
На основании патентного поиска, проведенного по доступным источникам информации, отличительных признаков, указанных в формуле предполагаемого изобретения не обнаружено.
В связи с этим данное техническое решение соответствует критерию «существенные отличия».
Пример осуществления способа. Выполняли определение вида НС в сварном образце неразрушающим, физическим магнитоупругим методом (МУМ), характеризующимся высокой производительностью и сравнительной простотой методик и аппаратуры.
Использовали монофазный магнитоупругий измеритель механических напряжений ИМН-4М (разработка Воронежского государственного технического университета, ведущий конструктор Юршин А.Н.). Основные технические характеристики прибора следующие: предел измерений ±σ пропорциональности; величина базы измерений датчика - 5 мм; приведенная к пределу текучести погрешность измерения для двухосного напряженного состояния - 7…15%; погрешность угломерного устройства ±2 градуса; рабочая частота - 1000 Гц.
Характер силового поля остаточных напряжений (ОН) в сварных соединениях раскрывают изостаты, представляющие собой систему из двух семейств взаимно перпендикулярных кривых 
и 
. Вдоль них действуют соответственно наибольшие σ1 и наименьшие σ2 главные напряжения [Устинов Ю.Ф., Семыкин В.Н., Калинин Ю.И., Ульянов А.В. Выявление с помощью изостат напряженного состояния металлических конструкций строительных машин // Механизация строительства, 2009. №6. С. 8-11]. МУМ позволяет определять касательные к изостатам с помощью входящего в состав измерителя магнитоупругого датчика, оборудованного несложным угломерным устройством. Собственно изостаты вычерчивают по касательным, определяемым в узлах координатной сетки, нанесенной на поверхность сварного соединения [Кучер А.Т., Семыкин В.Н. Совершенствование методики и аппаратуры для определения остаточных сварочных напряжений магнитоупругим способом // Сварочное производство, 1995. №10. С. 32-33].
В качестве образца взяли стыковое сварное соединение двух пластин Ст3 с габаритами 200×100×10 мм каждая. Сварку производили штучными электродами УОНИ 13/55 (ГОСТ 9466-75) диаметром 3 мм в два прохода на стандартном режиме. Особенность: если смотреть с лицевой стороны образца, первый проход выполняли в направлении слева направо, а второй - справа налево. После первого прохода образцу дали остыть до комнатной температуры. Видимых сварочных дефектов соединение не имело. Усиление шва не снимали.
На лицевую и тыльную сторону образца, под будущие измерения, наносили координатную сетку с ячейками 10×10 мм. Всего узлов координатной сетки с каждой стороны получили по 304. Время измерений в одной точке (узле) <1 минуты. Затраты времени на обе стороны до 9 часов. Все измерения производились одним оператором. На основе полученного массива значений углов по авторской методике строили траектории напряжений, показывая на фигурах наибольшие главные сплошными линиями, а наименьшие главные штриховыми. Положения горизонтальных линий координатной сетки обозначили 1-1, 2-2, …, 16-16 и для лицевой и для тыльной сторон, а вертикальных линий - буквами А-А, Б-Б, …, У-У для лицевой стороны и буквами У'-У', Т'-Т' …, А'-А' для тыльной. Во избежание перенасыщенности на фиг. 1 и фиг. 2 линии сетки не прочерчивали.
Поле изостат с лицевой стороны образца представляет фиг. 1. Концентратор ОН в нем (участок, где сгущаются траектории) расположен в условном прямоугольнике ограниченном линиями: Д-Д слева, Л-Л справа, 5-5 сверху, 14-14 снизу. Эпицентр концентратора несимметричен относительно оси шва, что встречается не часто, и связано, в данном случае, с асимметричным расположением приспособления, фиксировавшего образец в ходе сварки второго прохода. Геометрия концентраторов воспроизводит геометрию температурных полей в образце на момент стабилизации («застывания») изостат при понижении температуры до ≈345°C для стали Ст3 [Семыкин В.Н., Кучер AT. Определение температуры стабилизации изостат // Современные проблемы сварочной науки и техники. Тез. докл. Международн. науч.-техн. конф. Донской гос.техн. ун-т. Ростов-на-Дону, 1993. С. 81-82]. При этом изостаты наименьших главных напряжений повторяют форму изотерм, а наибольших совпадают, с линиями теплового потока.
Концентратор на лицевой стороне смещен на 6…30 мм левее вертикальной оси образца (линии К-К), что естественно при направлении Vсв справа налево и «отставании» концентратора от точки, в которой прекращается воздействие сварочной дуги. На большей части площади образца преобладают поперечные относительно оси шва напряжения, в самом шве изостаты проходят вдоль него.
Траектории с тыльной стороны образца (фиг. 2) в основном сформировало температурное поле первого прохода. Поле изостат здесь близко к классическому для стыкового соединения с длиной шва 200 мм. Концентратор компактен, плотно примыкает к шву и занимает условный прямоугольник, ограниченный линиями: П'-П' слева, К'-К' справа, 6-6 сверху, 11-11 снизу и смещен влево на 30 мм относительно вертикальной осевой линии К'-К'. В целом, как и с лицевой стороны, преобладают поперечные относительно оси шва напряжения.
Далее картины полей траекторий совмещают по правилу: линии координатной сетки 1-1, 2-2, … 16-16 лицевой стороны с линиями 1-1, 2-2, … 16-16 тыльной стороны, линии А-А, Б-Б, … У-У лицевой стороны с линиями А'-А', Б'-Б', … У'-У' тыльной стороны.
Сравнение полей траекторий лицевой и тыльной сторон «на просвет» после их совмещения не показало совпадения положений концентраторов ОН определенных для лицевой и тыльной сторон образца. Их эпицентры разнесены на 36-60 мм. Направления траекторий также не совпадают. Это исключает признание НС плоским (двухосным) в данном стыковом сварном соединении толщиной 10 мм выполненном двумя проходами и, следовательно, НС в данном случае является объемным (трехосным). Количественные измерения в образце проводили экспериментальными методами эффективными для объемного напряженного состояния.
Способ может быть полезен:
1) для исключения ошибок при классификации вида напряженного состояния в образцах и реальных сварных изделиях;
2) для повышения точности расчетных и расчетно-экспериментальных методов определения напряжений, вызываемых сваркой;
3) для безошибочного, применительно к конкретному сварному соединению, выбора альтернативных экспериментальных методов контроля напряжений: ультразвукового, тензометрического, поляризационно-оптического, голографической интерференции и др.;
4) при выборе и отработке технологий сварки;
5) для определения вида напряженного состояния при суперпозиции (одновременном действии) напряжений от внешних (эксплуатационных) нагрузок с остаточными (внутренними) напряжениями.
Технико-экономический эффект предлагаемого способа заключается в повышении долговечности и усталостной прочности сварных изделий, стабильности их геометрических форм за счет оптимизации остаточного напряженного состояния, проектирования с точным знанием вида напряжений. Это снижает вероятность разрушений или деформаций, вызывающих заклинивания, биения, депланации деталей машин и механизмов.
Claims (1)
- Способ определения вида остаточных сварочных напряжений в сварном соединении, заключающийся в том, что на лицевой и обратной стороне сварного соединения выявляют картины полей траекторий главных напряжений, по сгущению траекторий главных напряжений определяют местоположения концентраторов остаточных напряжений, затем полученные картины полей с лицевой и обратной сторон совмещают в соответствии с их расположением на сварном соединении и в совмещенном положении «на просвет» сравнивают между собой, при этом при совпадении местоположений концентраторов и направлений траекторий с обеих сторон относят вид напряженного состояния к двухосному, а при несовпадении - к трехосному.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017120676A RU2687528C2 (ru) | 2017-06-13 | 2017-06-13 | Способ определения вида остаточных сварочных напряжений |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017120676A RU2687528C2 (ru) | 2017-06-13 | 2017-06-13 | Способ определения вида остаточных сварочных напряжений |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017120676A RU2017120676A (ru) | 2018-12-13 |
| RU2017120676A3 RU2017120676A3 (ru) | 2019-01-21 |
| RU2687528C2 true RU2687528C2 (ru) | 2019-05-14 |
Family
ID=64746736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017120676A RU2687528C2 (ru) | 2017-06-13 | 2017-06-13 | Способ определения вида остаточных сварочных напряжений |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2687528C2 (ru) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU357492A1 (ru) * | Образец для испытания точечной сварки на отрыв | |||
| SU542118A1 (ru) * | 1975-06-20 | 1977-01-05 | Предприятие П/Я Р-6327 | Образец дл испытаний сварных трубчатых соединений |
| SU557290A1 (ru) * | 1976-01-14 | 1977-05-05 | Образец дл испытани сварочных соединений на прочность | |
| SU1350534A1 (ru) * | 1986-05-14 | 1987-11-07 | Научно-Производственное Объединение По Технологии Машиностроения "Цниитмаш" | Способ изготовлени образца дл определени прочности сварных соединений |
| JPH0331742A (ja) * | 1989-06-20 | 1991-02-12 | Exxon Prod Res Co | 鋼の相対的ｈａｚ靭性の測定方法 |
| SU1698023A1 (ru) * | 1990-01-11 | 1991-12-15 | Сибирский металлургический институт им.Серго Орджоникидзе | Способ моделировани термического цикла сварки и устройство дл его осуществлени |
| RU2036459C1 (ru) * | 1993-02-10 | 1995-05-27 | Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству трубопроводов | Способ оценки прочности сварной конструкции |
| RU2058025C1 (ru) * | 1992-02-14 | 1996-04-10 | Сибирский металлургический институт им.Серго Орджоникидзе | Образец для определения коэффициента интенсивности напряжений материалов сварных конструкций |
| JPH1137867A (ja) * | 1997-07-18 | 1999-02-12 | Yazaki Corp | 圧接端子の応力緩和測定装置 |
| JP3031742B2 (ja) * | 1991-05-29 | 2000-04-10 | マツダ株式会社 | 車両の燃料タンク装置 |
-
2017
- 2017-06-13 RU RU2017120676A patent/RU2687528C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU357492A1 (ru) * | Образец для испытания точечной сварки на отрыв | |||
| SU542118A1 (ru) * | 1975-06-20 | 1977-01-05 | Предприятие П/Я Р-6327 | Образец дл испытаний сварных трубчатых соединений |
| SU557290A1 (ru) * | 1976-01-14 | 1977-05-05 | Образец дл испытани сварочных соединений на прочность | |
| SU1350534A1 (ru) * | 1986-05-14 | 1987-11-07 | Научно-Производственное Объединение По Технологии Машиностроения "Цниитмаш" | Способ изготовлени образца дл определени прочности сварных соединений |
| JPH0331742A (ja) * | 1989-06-20 | 1991-02-12 | Exxon Prod Res Co | 鋼の相対的ｈａｚ靭性の測定方法 |
| SU1698023A1 (ru) * | 1990-01-11 | 1991-12-15 | Сибирский металлургический институт им.Серго Орджоникидзе | Способ моделировани термического цикла сварки и устройство дл его осуществлени |
| JP3031742B2 (ja) * | 1991-05-29 | 2000-04-10 | マツダ株式会社 | 車両の燃料タンク装置 |
| RU2058025C1 (ru) * | 1992-02-14 | 1996-04-10 | Сибирский металлургический институт им.Серго Орджоникидзе | Образец для определения коэффициента интенсивности напряжений материалов сварных конструкций |
| RU2036459C1 (ru) * | 1993-02-10 | 1995-05-27 | Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству трубопроводов | Способ оценки прочности сварной конструкции |
| JPH1137867A (ja) * | 1997-07-18 | 1999-02-12 | Yazaki Corp | 圧接端子の応力緩和測定装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| УСТИНОВ Ю.Ф. и др. "Выявление с помощью напряженного состояния металлических конструкций строительных машин", Механизация строительства, 2009, N6, с.8-11. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2017120676A (ru) | 2018-12-13 |
| RU2017120676A3 (ru) | 2019-01-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111993159A (zh) | 一种轴类工件在位非接触检测方法 | |
| CN103091122A (zh) | 一种空间网格结构节点螺栓松动损伤的诊断方法 | |
| Park et al. | Residual stress measurement in an extra thick multi-pass weld using initial stress integrated inherent strain method | |
| JP2002048773A (ja) | レール溶接部超音波探傷用校正試験片 | |
| RU2687528C2 (ru) | Способ определения вида остаточных сварочных напряжений | |
| Kitner | A study of manufacturable rib-to-floor beam connections in steel orthotropic bridge decks | |
| CN106597415B (zh) | 一种高斯噪声下提高稀疏孔径成像系统误差检测精度的方法 | |
| CN104462807B (zh) | 一种精密铸造式喷推叶轮的叶片型值检验方法 | |
| CN110508966A (zh) | 用于焊接裂纹敏感性试验的试样和焊接裂纹敏感性试验方法 | |
| CN203232006U (zh) | 一种小径管超声波检测用试块 | |
| Kozak et al. | Problems of determination of welding angular distortions of T-fillet joints in ship hull structures | |
| CN103604869B (zh) | 基于数值反演的无损检测模拟试块缺陷参数的识别方法 | |
| WO2020054347A1 (ja) | 残留応力分布の測定方法、算出方法及びプログラム | |
| KR101174280B1 (ko) | 원자력 증기발생기 용접 후 열처리 과정에서의 튜브 결함 실시간 측정 방법 | |
| CN105891210B (zh) | 电阻焊点疲劳寿命的检测方法 | |
| Meneghetti et al. | The Peak Stress Method applied to fatigue assessments of steel tubular welded joints subject to mode-I loading | |
| CN106321148A (zh) | 一种盾构隧道接头张开变形分析方法 | |
| CN106680118A (zh) | 轨道交通车体焊接结构疲劳测试方法 | |
| CN109726421B (zh) | 基于相长相消的圆柱阵列波浪力幅值包络线的获取方法 | |
| CN114154119B (zh) | 一种用于阵列光纤光栅形状传感器的自适应曲线重构方法 | |
| CN115555756A (zh) | 一种焊后热处理焊接接头性能检测工艺 | |
| CN109242023A (zh) | 一种基于dtw和mds的锚链闪光焊质量在线评估方法 | |
| CN110298084B (zh) | 一种焊接钢结构三维简化节点结构应力法 | |
| CN105865675A (zh) | 一种可修正析出相量差异影响的超声波残余应力测试方法 | |
| Weeks et al. | Comparison of J-integral measurement methods on clamped single-edge notched tension specimens |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200614 |