SU1107998A1 - Способ изготовлени сварных конструкций - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, при котором осуществл ют сборку стьжа, закрепл   концы свариваемых элементов, и его сварку, а затем охлаждают, отличающийс   тем, что, с целью повьшени  качества сварного соединени  и уменьшени  остаточных деформаций при сваргг ке, при сборке одни концы элементов закрепл ют жестко, а другие концы оставл ют свободными, в процессе сварки контролируют удлинение свариваемых элементов в продольном направлеНИИ и в момент прекращени  прироста удлинени  свободные концы элементов § S-акрепл ют жестко, а охлаждение после сварки осуществл ют в закрепСП ленном состо нии.

Description

со

со

00 Изобретение относитс  к сварке, частности к способам изготовлени  крупногабаритных изделий из металлов методом сварки плавлением, каса етс  решени  проблемы уменьшени  сварочньк деформаций, и может быть использовано в строительстве, судои машиностроении. Известен способ изготовлени  сварных изделий, при котором произв д т стыковку кромок, их закрепление приложение раст гивающего усили з, сварку и сн тие раст гивающего усили С1 . Недостатком этого способа  вл ет то, ЧТОраст жение при этом выполн  ют после стыковки и закреплени  кро мок электроприхватками по всей длине соединени , что не обеспечивает получени  сварных соединений с мини мальными деформаци ми. Способ  вл етс  слишком трудоемким и требует мощных и сложных силовых приводов дл  раст жени . Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ изготовлени  сварны конструкций, при котором осуществл  ют сборку стыка, закрепл   концы (Свариваемых элементов, и свариваютГ Однако известный способ характеризуетс  тем,что дл  раст жени  стыка проходитс  прикладывать большие усили  с помощью мощных и сложных силовых приводов. Кроме того, в про цессе сварки возможно раскрытие сты ка за счет смещени  кромок и по вле ни  хлопунов, что приводит к необходимости правки. Остаточные деформ дни после применени  известного способа значительно превышают допус тимый уровень. Указанные недостатки привод т к тому, что известный способ не нашел практического применени  дл  сварных сложных пространственных конструкций. Цель изобретени  - повышение качества сварных соединений при сварке сложных пространственных констру ций и упрощение механизма, обеспечи вающего раст жение. Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу изготовлени  сварных конструкций, при котором осуществл ют сборку стыка, закрепл  концы свариваемых элементов, и его сварку, а затем охлаждают,при сборке одни концы элементов закрепл ют жестко, а другие концы оставл ют св бодными, в процессе сварки контро98 лируют удлинение свариваемых элементов в продольном направлении и в момент прекращени  прироста удлинени  свободные концы элементов закрепл ют жестко, а охлаждение после сварки осуществл ют в закрепленном состо нии . На фиг.1 представлены состыкованные перед сваркой заготовки; на фиг.2 поперечное сечение стыка в процессе выполнени  первого прохода многопроходной сварки. Кромки соедин емых заготовок 1 и 2 стыкуют, и с противоположных концов стыка 3 закрепл ют кромки в зажимах, одни из которых 4 и 5 жестко и неподвижно креп тс  к оснастке (не показана ) , а другие - с противоположной стороны стыка 3, зажимы 6 и 7 установлены на оснастке с возмож..остью перемещени  относительно зажимов 4 и 5. Зажимы имеют классные отверсти  8, в которые вставл ютс  штыри 9, проход щие через технологические отверсти , вьтолненные в заготовках , чем и фиксируют кромки стыка 3 относительно друг друга. Процесс сварки осуществл ют на удал емойсварочной прокладке 10 горелкой 11. В процессе сварки, осуществл емом со стороны неподвижных зажимов 4 и 5, происходит нагрев материала и расширение его, в результате чего противоположный конец заготовки вместе с зажимами 6 и 7 отодвигаетс  от другого конца. Зажимами 6 и 7,св занными с индикаторами 12, контролируют величину перемещени  одного конца стыка относительно другого. Удлинение стыка имеет место в начале процесса сварки. Постепенно прирост удпинени  уменьшаетс  и, наконец, достигает величины, выдерживаемой стабильно до конца сварки. С момента стабилизации величины продольного перемещени  стыка жестко фиксируют зажимами 6 и 7 второй конец стыка относительно оснастки .и продолжают процесс сварки до конца стьгка при зафиксированном положении противоположных концов стыка. Одновременно со сваркой в зоне расплавленного металла или непосредственно за ней прикладывают сжимающее усилие Р по линии Т-Т, проход щей через центр т жести О поперечного сечени  шва под углом 85-95 к плоскост м сплавлени  противоположных кромок, положение которых определ етс  экспериментально. Это усилие приложено с помощью роликов 13, устанавливаемых в соответствии с вышеприведенными услови ми,, но вместо роликов могут быть использованы и другие устройства, например последовательно включаемые в действие прижимы и т.п.

По окончании процесса сварки не снимают усили  зажимов и в положении фиксиро1ванного полученного стабильного удлинени  охлаждают изделие до комнатной температуры. В этом состо  НИИ стык стремитс  укротитьс , а наличие фиксированного положени  зажимов приводит к тому, что шов расТЯГИ вают.

Все деформации при сварке ийделий св заны с процессами расширени  при нагревании и укорочении при осты/ вании. Измен   величину укорочени , можно уменьшить остаточные деформации . Дл  изменени  усадочной силы существуют разливочные способы. Наиболее эффективным путем уменьшени  усадочной силы при сварке  вл етс  уменьшение зоны пластических деформаций .

Эксперименты по сварке образцов и замеры остаточных деформаций показывают, что эффект снижени  пластической деформации укорочени  максимален при раст жении вдоль оси сварного шва и поперечном обжатии в плоскости, перпендикул рной стыку.

С учетом основных положений механики Твердого тела, точка приложени усадочной силы в любом сварном шве находитс  в центре т жести сечени  сварного соединени , поэтому все меропри ти , св занные с уменьшением усадочной силы, необходимо св зывать с точкой ее приложени .

Применение фиксации конца стыка в момент стабилизации его перемещени  обеспечиваеа раст жение вдоль оси шва, а применение прижимных роликов , расположенных под строго заданным углом к плоскости заготовок, обеспечивает приложение усили  вдоль линии, проход щей через центр т жести поперечного сечени  шва под углом 90+5° к плоскости сплавлени  противоположной кромки.

Сочетание зтих двух действий обеспечивает мдксимальный эффект снижени  пластической деформации и

соответственно получение крупногабаритных изделий практически без остаточных деформаций.

Дл  достижени  максимального и

стабильного эффекта при сварке издеий из разных сплавов и при разной толщине заготовок результируют усилие прижати  роликов, угол их наклона и рассто ние от места их касани 

с заготовками до оси стыка.

Установлено, что если примен ть только раст жение вдоль шва без наложени  усили  поперек стыка в зоне сварки или только приложение усили 

поперек стыка, то при этом не достигаетс  необходима  степень пластической деформации дл  получени  сварных изделий без остаточных деформаций. Пример. Изготавливают изделие конусной формы из четырех заготовок с максимальным размером ЗОООх х2000 мм кажда , толщиной в месте стыка 6 мм. Кажда  заготовка имеет до сварки продольный и поперечный

набор вафельной формы. Материал заготовок - алюминиевый сплав АМГ-6.

В заготовках 1 и 2 сверл т по разметке контрольно-фиксирующее отверстие по концам стыка. Устанав ивают заготовку 1 в приспособление дл  сборки механической обработки и сварки 2,фиксацию ее провод т штыр ми, установленными в отверсти  8 неподвижного 4 и подвижного 6 прижимов.

Раст нув заготовку, провод т

фрезерование торца стыка по программе .и снимают заготовку 1. Повтор ют фрезерование дл  заготовки 2. Затем собирают и стыкуют заготовки, фиксируют их штыр ми в отверсти х неподвижных 4 и 3 и подвижных прижимов 6 и 7.

После начала сварки первого прохода заготовки 1 и 2 начинают расшир тьс  за счет нагрева. Наличие легко подвижных фактов 6 и 7 обеспечивает свободное удлинение одного конца заготовок в процессе сварки. Контроль за удлинением провод т по

индикаторам 12. По мере выполнени  сварного шва темп перемещени  конца стыка заготовок уменьшаетс  и,наконец , стабилизируетс .

Величина удлинени  дл  швов длиной до 2000 мм составл ет 3 мм и стабилизируетс  после сварки 20-25% длины шва. В момент стабилизации перемещение жестко фиксируетс  подвижными зажимами 6 и 7. Сам процесс сварки провод т с использованием специальной сварочной головки, имеющей по бокам прижимные ролики 13, с раздельным приводом усилени  на каждый ролик. Точки контакта роликов и рабочий конец вольфрамового электрода находитс  на одной пр мойj перпендикул рной оси стыка. Процесс сварки провод т по програм ме в два прохода: первый без присадки , второй с присадкой. Первый проход выполн ют на посто н ном токе пр мой пол рности в среде гели . Источник питани  - ВСВУ-315. Скорость сварки первого прохода 15 м/ч, сварочный ток - 170А, дуговой промежуток - 0,25 мм, расход гели  - 20 л/мин. Угол заточки итриро ванного вольфрамового электрода 45°. При таких режимах сварки первого прохода плоскость сплавлени  располагаетс , по данным 36 измерений по шлифам , в среднем под углом 59° к горизонтальной плоскости. Поэтому ролики устанавливают под углом 31° к горизонтальной плоскости, а точку касани  роликов с заготовкой располагают на рассто нии 8,5 мм от оси стыка, что обеспечивает прохождение усили  от роликов через центр т жести поперечного сечени  шва под углом 90° к плоскости сплавлени . Усилие, прикладываемое к роликам. выбирают экспериментально дл  получени  наибольшего эффекта, .вы вл емого в виде изменени  мениска на поверх ности шва первого прохода. При сварке первого прохода без присадки образуетс  вогнутый мениск, на поверхност второго при определении усили  прикла дываемым роликам по вл етс  выпуклый мениск. Это характеризует, что усилие прикладываемое вдоль линии, проход щей через центр т жести поперечного сечени  щва, вполне достаточно и обес печивает получение качественньк сварных соединений. Величину выпуклости мениска выбирают в пределах 0,15-0,3 от толщины наплавленного металла. Усилие прижати  каждого ролика равно 98даН. Усилие регулируетс  величиной груза рычажного механизма и плеча его приложени . При втором проходе с присадочной проволокой Св-АМР-бЗ плоскость сплавлени  располагаетс  под углом 52и соответственно ролики устанавливают под углом горизонтальной плоскости . После сварки каждого прохода и каждого шва изделие вьщерживают в фиксированном положении в течение 30 мин до полного остывани . В результате раст жени  при охлаждении ликвидируют деформации, привод щие к поводкам. После сварки замыкающего шва изделие расфиксируют и снимают из приспособлени . При применении предлагаемого способа корсетиость конусного издели  с образующей 3 м находитс  на уровне 0,15-0,35 мм, т.е. в пределах допустимого . При сварке по известному способу корсетность на таком же изделии равна 4,f-9,5 мм, т.е. на пор док больше. При такой корсетности необходима трудоемка  правка после сварки. Применение предпагаемого способа изготовлени  крупногабаритных изделий обеспечивает повышение качества сварных соединений при многопроходной сварке за счет применени  наиболее эффективной, с точки зрени  механики твердого тела, схемы пластической деформации; отсутствие необходимости в применении специальных, сложных силовых механизмов дл  раст жени  заготовок, так как фиксаци  прово днтс  в момент стабилизации перемещени  стыка вручную, а также снижение трудоемкости изготовлени  за счет полного отсутстви  операций правки после сварки, приблизительно на 20%.

///:: // / // // / // Фиг. 1

Claims (1)

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, при котором осуществляют сборку стыка, закрепляя концы свариваемых элементов, и его сварку, а затем охлаждают, отличающийс я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения и уменьшения остаточных деформаций при сварэ ке, при сборке одни концы элементов закрепляют жестко, а другие концы оставляют свободными, в процессе сварки контролируют удлинение свариваемых элементов в продольном направлении и в момент прекращения прироста удлинения свободные концы' элементов Закрепляют жестко, а охлаждение после сварки осуществляют в закрепленном состоянии.

   SU „„ 1107998

   1 1107998 2