SU1039666A1

SU1039666A1 - Method of arc welding of butt connections

Info

Publication number: SU1039666A1
Application number: SU813288683A
Authority: SU
Inventors: Михаил Борисович Жуков; Людмила Владимировна Карасева; Руслан Гаврилович Ольховик
Original assignee: Предприятие П/Я М-5671
Priority date: 1981-03-03
Filing date: 1981-03-03
Publication date: 1983-09-07

Abstract

СПОСОБ ДУГОВОЙ СВА&КИ СТЫКОЯЛХ СОЕДИНЕНИЙ, При котором в процессе сварки деформируют металл в зоне температур восстановлени его упругих СВОЙСТВ В направлении, противоположном направлению сварки, и па раллельно с касательными к изотермам №ffpa&amp;refft/f f&amp;M/fu температур восстановлени упругих СВОЙСТВ металла, отличающ и и с тем, что, с целью снижени трудоемкости изготовлени сварных УЗЛОВ и повышени коэффициента использовани металла при их изготовлении , участки металла шириной 0,3 0 ,5 от величины зоны восстановлени упругих СВОЙСТВ, расположенные внутри этой 3(ны, охлаждают вдодь линий, исход щих из точки пересечени изотерки начала восстановлени упругих СВОЙСТВ с осью шва и расположенных перпендикул рно направлению касательных к изотермам, а между охлаждаемыми участками и изотермой окончани восстановлени упругих СВОЙСТВ подогревают до температуры V) зоны восстановлени упругих свойств. ы со Ф оэ оMETHOD OF ARC NORA & KI JOINT CONNECTIONS, in which during the welding process the metal is deformed in the temperature zone of restoration of its elastic PROPERTIES in the direction opposite to the direction of welding and parallel to the tangential to isotherms №ffpa & refft / f f & M / fu recovery temperatures of the elastic PROPERTIES of the metal, which is also distinguished by the fact that, in order to reduce the labor intensity of producing welded KNOTS and increase the utilization rate of the metal in their manufacture, metal sections with a width of 0.3-0.5 from the size of the recovery zone PROPERTIES located inside this 3 (they cool down the lines coming from the intersection point of the isotherka of the beginning of the restoration of elastic PROPERTIES with the axis of the seam and perpendicular to the direction of the tangents to the isotherms, and between the cooled sections and the isotherm of the end of the restoration of elastic PROPERTIES are heated to temperature V) zones of recovery of elastic properties. s so f oo o

Description

Изобретение относитс к технологии дуговой сварки различных металлов и может быть применено в различных отрасл х промышленности при изготовлении сосудов и корпусных конструкций .The invention relates to the technology of arc welding of various metals and can be applied in various industries in the manufacture of vessels and hull structures.

Известен способ дуговой сварки стыковых соединений, при котором в процессе сварки к соединению прикладывают сжимающую нагрузку в плоскости , перпендикул рной стыку l .There is a known method of arc welding of butt joints, in which during the welding process a compressive load is applied to the joint in a plane perpendicular to the joint l.

Недостаток способа заключаетс в том, что прикладыва нагрузку в -направлении , перпендикул рном стыку, не учитывают направленности пол напр жений , создаваемого собственно сваркой. Наибольший эффект по снижению уровн остаточных напр жений может быть достигнут лишь в.результате взаимодействи внешних и внутренних сил тогда, когда линии их действи .по направлению совпадут.The disadvantage of the method lies in the fact that the application of a load in the direction, perpendicular to the joint, does not take into account the directionality of the stresses generated by the welding itself. The greatest effect on reducing the level of residual stresses can be achieved only as a result of the interaction of external and internal forces when their lines of action coincide in direction.

Наиболее близким, к изобретению вл етс способ.дуговой, сварки стыковых соединений с упом нутыми кромками , при котором в процессе сварки ,к утолщенным кромкам прикладывают сжимающие усили в зоне температур восстановлени упругих свойств метала под углами, отличными от пр мого, в направлении, противоположном направлению сварки, при этом углы, под которыми прикладываютс сжимающие усили , выбирают равными углам касательных к изотермам восстановлени Упругих свойств металла 2 .The closest to the invention is the method of arc welding of butt joints with the said edges, during which during the welding process, compressive forces are applied to the thickened edges in the temperature zone of the recovery of the elastic properties of the metal at angles other than straight the direction of welding, while the angles at which the compressive forces are applied, are chosen equal to the angles of the tangents to the recovery isotherms Elastic properties of the metal 2.

Недостатком данного способа вл етс то, что при приложении усили в указанной зоне необходиьвл утолщени кромок сваривае№лх деталей, которые выполн ютс , в основном, механообработкой , что ведет к потере металла, т.е. к уменьшению коэффициента использовани металла и повышению трудоемкости изготовлени узлоов. Кроме того, дл осуществлени известного способа необходимо специальное сдавливающее устройство.The disadvantage of this method is that, when force is applied in this zone, thickening of the edges of the welded parts is required, which are performed mainly by machining, which leads to metal loss, i.e. to reduce the utilization of the metal and increase the complexity of manufacturing nodes. In addition, a special squeezing device is needed to carry out the known method.

Цель изобретени - снижение трудоемкости изготовлени сварных узлов и повышение коэффициента использовани меташла при их изготовлении.The purpose of the invention is to reduce the labor intensity of manufacturing welded assemblies and increase the utilization rate of the metachle in their manufacture.

Дл достижени поставленной цели согласно способу дуговой сварки стыковых соединений, при котором в процессе сварки деформируют металл в зоне температур восстановлё-ни его упругих свойств в направлении, противоположном направлению сварки, и параллельно с касательными к изотер мни температур восстановлени упругих свойств металла, участки металла шириной 0,3-0,5 от величины зоны восстановлени ynpyrtix свойств, расположенные внутри этой зоны охлаждают вдоль линий, исход щих из точки пересечени изотермы начала восстановлени упругих свойств с осью шва и расположенных перпендикул рно направлению касательных к изотермам, а область между охлаждаемыми участками и изотермой окончани восстанов лени упругих свойств подогревают до температуры зоны восстановлени упругих свойств.To achieve this goal, according to the method of arc welding of butt joints, during which the welding process deforms the metal in the temperature zone, the restoration of its elastic properties in the direction opposite to the welding direction and in parallel with the tangents to the isotherms and the temperature of the elastic properties of the metal 0.3-0.5 of the size of the recovery zone of the ynpyrtix properties located inside this zone is cooled along the lines emanating from the intersection point of the isotherm of the onset of recovery of elastic The area with the weld axis and perpendicular to the direction of the tangents to the isotherms, and the area between the cooled areas and the isotherm of the restoration of the elastic properties is heated to the temperature of the zone of recovery of the elastic properties.

На чертеже изображена схема сварки пластин встык «согласно изобретению . The drawing shows the butt-welding plate welding scheme according to the invention.

Свариваемые детали 1 и 2 из любого металла сваривают с помощью дуговой сварки. Предварительно на опытном однотипном образце с помощью термопар в процессе сварки определ ют участок температур восстановленных упр уго-пластических свойств металла и стро т изотер1«ы начала 3 и конца 4 этого участка, а также продоль ные границы 5 и 6 между сжимающими и раст гивающими напр жени ми , возникающими при сварке.Weldable parts 1 and 2 of any metal are welded using arc welding. Previously, on a test sample of the same type, using thermocouples during the welding process, the temperature range of the recovered elastic plastic properties of the metal is determined and the isotherms of beginning 3 and end 4 of this section are built, as well as the longitudinal boundaries 5 and 6 between compressive and tensile stresses arising from welding.

С помощью устройства (на чертеже не показано), перемещающегос за сварочной горелкой, охлаждают узкие участки (з-5 мм) 7 и 8, имеющие форму дугообразных полос и расположенные перпендикул рно касательным к изотермам 3 и 4. А участок 9 подогревают до температуры зоны, ограниченной изотермами температур начала и конца восстановлени упругих свойств металла.Using the device (not shown in the drawing) moving behind the welding torch, cool narrow sections (3-5 mm) 7 and 8, having the form of arcuate strips and located perpendicular to the tangents to isotherms 3 and 4. And section 9 is heated to the zone temperature bounded by isotherms of temperature at the beginning and end of the recovery of the elastic properties of the metal.

Принудительное охлаждение участков 7 и 8 вызывает в них сокращение волокон и, как следствие этого, в них возникают раст гивающие напр жени , направленные перпендикул рно изотермам (или касательным к йзотермам ).The forced cooling of sections 7 and 8 causes a contraction of the fibers in them and, as a result, tensile stresses arise in them that are directed perpendicular to the isotherms (or tangential to isotherms).

В то же врем под действием рас- ширени более нагретого металла7 наход щегос с двух сторон от охлаждаемых участков, последние испытывают сжатие в направлении касательных к изотермам, т.е. в направлении, перпендикул рном раст гивающим напр жени м . Таким образом, в узком охлажденном участке возникает напр женное состо ние, близкое к чистому сдвигу. Известно, Что пластическое течение металла в услови х чистого сдвига происходит при напр жени х, составл ющих 0,5 от предела текучести металлд. Течение металла идет т1о направлению раст гивающих напр жений и создает деформацИи удлинени . Ширину же охлаждаемого участка делают шир)1ной 0,3-0,5 от величины зоны восстановлени упругих свойств металла, в противном случае, как показали экспериментальные данные, объема оставшегос подогреваемо ;сз металла не х§атит, чтобы создать сжимающиеусили параллельно касательным к изотермам, т.е. поперек охлаждаемого участка. При сварке деталей встык в шве и околошовной зоне, образуютс напр жени раст жени и деформациги укорочени .At the same time, under the action of the expansion of the more heated metal7 located on both sides of the cooled areas, the latter are compressed in the direction of the tangents to the isotherms, i.e. in the direction perpendicular to the tensile stress m. Thus, in a narrow, cooled area, a tense state arises that is close to pure shear. It is known that the plastic flow of a metal under conditions of pure shear occurs at stresses of 0.5 of the yield strength of the metal. The metal flow proceeds in the direction of tensile stresses and creates elongation deformations. The width of the cooled area is made wide) 0.3-0.5 of the size of the recovery zone of the elastic properties of the metal, otherwise, as shown by experimental data, the volume of the remaining heated; cs of the metal is not xgatite, in order to create a compressive force tangentially to the isotherms i.e. across the cooled area. When welding butt-weld parts in the seam and the heat-affected zone, tensile stresses and shortening deformations are formed.

Следовательно, в охлаждённых участках создаютс деформации удпинени , обратные деформаци м укорочени , образовавшимс ранее в зонах более высоких температур при усадке металла. Таким образом, охлажденные, участки с пластической деформацией удлинени , образуюишес за перемещающейс сварочной горелкой вдоль шва, компенсируют деформацию укорочени . В итоге остаточные деформации и напр жени значительно снижаютс . Consequently, in the cooled areas, deformations are created due to the inverse, deformation shortening deformations, which were previously formed in the zones of higher temperatures during shrinkage of the metal. Thus, the cooled, areas with plastic deformation of elongation, which form behind the moving welding torch along the seam, compensate for the shortening deformation. As a result, residual deformations and stresses are significantly reduced.

П р и м е р. При сварке встык пластин размером 100x300 мм из малоуглородистой стали толщиной 3 мм, зона восстановлени упругих свойств находитс между изотермами 3 и 4 тем ператур 650 и 450 С, А касательные к зтим изотестам, проведенные в точках а и о пересечени их с продольными границаьш 5 и 6 между сжимгиощими и раст гивгиощими напр жени ми, проход т под углёши иОС 2, составл ю щими 30-50 к плоскости стыка. Границы между сжимающими и раст гивающими напр жени ми определ ютс на образцах свидетел х.PRI me R. When butt welding plates of 100x300 mm in size from low-carbon steel with a thickness of 3 mm, the recovery zone of elastic properties lies between the isotherms 3 and 4 of temperatures 650 and 450 C, and the tangents to these iso-tests performed at points a and about their intersection with the longitudinal borders 5 and 6 between szhiggoshischim and stretching stresses, are held under the brains of the OS 2, 30-50 to the plane of the joint. The boundaries between compressive and tensile stresses are determined on specimens of witnesses.

Охлаждение производ т лдадким азотом до 300-350 С. Охлаждае№1е участки 7 и 8 располагают перпендикул рно к изотермам, р участке 9 поддерживают температуру зоны, т.е. подогревают до 450-400 С.Cooling is carried out with lactic nitrogen up to 300-350 ° C. Cooling sections 1 and 8 are located perpendicular to isotherms, p section 9 maintains the temperature of the zone, i.e. heated to 450-400 C.

Детали, сваренные предлагаемым способомг получаютс практически без деформгщий.Parts welded by the proposed method are obtained with virtually no deforming.

По сргюнению с прототипом, прин тым за базовый объект использование способа позвол ет упростить метод изготовлени сварных конструкций, получать сварные конструкции без деформаций , повысить производительность из1 отовлени узлов, так как не нужно делать утолщени кромок. методом меI ханообработки, позвол ет расширить технологические возможности, так как по вл етс возможность сварки замкнутых конструкций (оболочки,, корпуса и т.д.), а также исключить процесс правки сварных узловBy slandering with the prototype adopted as the base object, the use of the method allows to simplify the method of manufacturing welded structures, to obtain welded structures without deformations, to increase the productivity from 1 components, since it is not necessary to thicken the edges. by the method of metalworking, it allows to expand the technological capabilities, since it is possible to weld closed structures (shells, hulls, etc.), and also to eliminate the process of dressing welded units

Годовой экономический эффект от внедрени способа составл ет не менее 30 тыс.руб.The annual economic effect from the introduction of the method is not less than 30 thousand rubles.

Claims

METHOD FOR ARC WELDING OF BUTT JOINTS, in which the metal is deformed in the welding process in the zone of restoration of its elastic properties in the direction opposite to the direction of welding, and in parallel with the tangent to the isotherms of the temperature of restoration of the elastic properties of the metal, characterized in that, in order to reduce the complexity of manufacturing welded nodes and increase the utilization of metal in their manufacture, metal sections with a width of 0.3 0.5 from the size of the zone of restoration of elastic properties located inside of the second zone, it is cooled along the lines emanating from the point of intersection of the isotherm of the beginning of restoration of elastic properties with the axis of the seam and located perpendicular to the direction of the tangents to the isotherms, and the region between the cooled sections and the isotherm of the end of restoration of elastic properties is heated to eons of restoration of elastic properties.

SU _nll 1039666