SU1420035A1 - Method of treating welded metal structures - Google Patents

Method of treating welded metal structures Download PDF

Info

Publication number
SU1420035A1
SU1420035A1 SU874199130A SU4199130A SU1420035A1 SU 1420035 A1 SU1420035 A1 SU 1420035A1 SU 874199130 A SU874199130 A SU 874199130A SU 4199130 A SU4199130 A SU 4199130A SU 1420035 A1 SU1420035 A1 SU 1420035A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
metal structures
welded metal
amplitude
steel
line
Prior art date
Application number
SU874199130A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ефим Шмулевич Статников
Владимир Иванович Труфяков
Павел Петрович Михеев
Владимир Леонардович Сенюков
Александр Захарович Кузьменко
Андрей Владиславович Слободчиков
Original Assignee
Институт Электросварки Им.Е.О.Патона
Предприятие П/Я Г-4572
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 Институт Электросварки Им.Е.О.Патона, Предприятие П/Я Г-4572 filed Critical Институт Электросварки Им.Е.О.Патона
Priority to SU874199130A priority Critical patent/SU1420035A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1420035A1 publication Critical patent/SU1420035A1/en

Links

Landscapes

  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к обработке стали вибрацией и может быть ис- .. пользовано в машиностроении, строи- тельстве, на транспорте и других отрасл х при изготовлении крупных рогосто щих сварных конструкций, испытывающих при эксплуатации переменные и знакопеременные нагрузки: подъемных кранов, мостов, корпусов судов и т.д. Цель изобретени  - увеличение циклической долговечности сварных металлоконструкций путем создани  нормированньис по величине и характеру распределени  остаточных напр жений в околошовной зоне. Область, прилегающую к сварному шву, подвергают обрабо.тке с помощью ультразвукового ударного инструмента, при этом амплитуду колебаний выходного торца А преобразовател  задают из соотношени  2,24 i A4ff -m/io R 3,36, где 6,,, предел текучести стали; f - частота ударных импульсов; m - масса ударника; R - радиус ударника. 2 з.п. ф-лы, -4 ил. а слThe invention relates to the treatment of steel by vibration and can be used in mechanical engineering, construction, transport and other areas in the manufacture of large cost-effective welded structures that experience variable and alternating loads during operation: cranes, bridges, ship hulls etc. The purpose of the invention is to increase the cyclic durability of welded metal structures by creating a normalized value and distribution pattern of residual stresses in the heat-affected zone. The area adjacent to the weld is machined using an ultrasonic percussion instrument, and the amplitude of oscillation of the output end A of the transducer is set from the ratio 2.24 i A4ff -m / io R 3.36, where 6 ,,, the yield strength of steel ; f is the frequency of shock pulses; m is the mass of the drummer; R is the striker radius. 2 hp f-ly, -4 Il. and sl

Description

4; tofour; to

со елcoke

Изобретение относитс  к обработке тали вибрацией и может быть исполь |3оваио в машиностроении, строитель- Ьтве, на транспорте и других отрасл х при изготовлении крупных дорогосто  чих сварных конструкций, испытьгоаю- пщх при эксплуатации переменные и знакопеременные нагрузки: подъемных ранов, мостов, корпусов судов и т.п. I Цель изобретени  увеличение циклической долговечности сварных метал- |Локонструкций путем создани  нормированных по величине и характеру распределени  остаточных напр жений в околошовной зоне,The invention relates to the processing of hoists by vibration and can be used in mechanical engineering, construction, transport and other areas in the manufacture of large expensive welded structures, testing and alternating loads: lifting wounds, bridges, ship hulls etc. I The purpose of the invention is to increase the cyclic durability of welded metal | Lokonstruktsiy by creating normalized in magnitude and pattern of distribution of residual stresses in the heat-affected zone,

I На фиг. дана зависимость глубины |деформированного сло  от амплитуды Колебаний выходного торца ультразву 1КОВОГО преобразовател  (корпусна  сталь средней прочности); на фиг.2 -, распределение остаточных напр жений сжати  по глубине деформированного |сло  при ультразвуковой ударной Iобработке с различной амплитудой |(корпусна  сталь средней прочности); I на фиг.З - результаты испытаний сты ковых соединений низкоуглеродистой сталиj 1 в исходном состо нии, 2 - после ультразвуковой обработки; |на фиг.4 - результаты усталостных испытаний тавровых соединений, высоко™ прочной стали: 1 - в исходном состо  НИИ, 2 после ультразвуковой обра ботки.I FIG. Given the dependence of the depth | of the deformed layer on the amplitude of the Oscillations of the output end of the 1KOVA ultrasound transducer (medium strength steel case) 2 -, the distribution of residual compressive stresses over the depth of the deformed layer with an ultrasonic impact treatment I with a different amplitude | (medium strength steel body); I in FIG. 3 shows the test results of butt joints of low carbon steel j 1 in the initial state, 2 - after ultrasonic treatment; Figure 4 shows the results of fatigue tests of T-joints, high-strength steel: 1 - in the initial state of the scientific research institute, 2 after ultrasonic treatment.

Супщость изобретени  заключаетс  в том, что обработку ведут при ампли ту-де колебаний выходного торца ультразвукового преобразовател , назнача емой с учетом предела текучести обра батываемого материала, а также часто - ты ударных импульсов, массы и площади поперечного сечени  ударника в соответствии с соотношением:The advantage of the invention lies in the fact that the treatment is carried out at the amplitude of the oscillations of the output end of the ultrasonic transducer, which is assigned taking into account the yield strength of the material being processed, as well as the frequency of shock impulses, the mass and the cross-sectional area of the impactor:

.. - .36, (1).. - .36, (1)

где А амплитуда колебаний выходного торца ультразвукового преобразовател ; 6 предел текучести обрабатывае мого материала;where A is the oscillation amplitude of the output end of the ultrasonic transducer; 6 yield strength of the material being processed;

f - частота ударных импульсов; m - масса ударника; R - радиус ударника.f is the frequency of shock pulses; m is the mass of the drummer; R is the striker radius.

Экспериментально установлено, что вьшолнение указанного соотношени  гарантирует получение остаточных напр жений сжати  на уровне 1,2-1,5 предеIt was established experimentally that the implementation of this ratio ensures the receipt of residual compressive stresses at a level of 1.2-1.5

5 five

0 5 О 0 5 o

д d

Q Q

еe

5five

ла текучести обрабатьгоаемого материала в поверхностном слое толщиной 0,1 0,2 мм при общей глубине залегани  оста- ; точных сжимающих напр жений, равной 1,0- 1,2 мм дл  сталей средней прочности.flowability of the treated material in the surface layer with a thickness of 0.1 0.2 mm with a total depth of the deposit; accurate compressive stresses of 1.0-1.2 mm for steels of medium strength.

Обработке подвергают область сварочного нагрева, ограниченную изотермой структурных превращений, чем полностью исключают их неблагопри тное вли ние на циклическую долговечность сварного соединени .The area of welding heating limited by the isotherm of structural transformations is subjected to treatment, which completely eliminates their adverse effect on the cyclic durability of the welded joint.

В сварных соединени х низкоуглеродистых сталей обработке подвергают область сварочного нагрева, ограниченную изотермой первичной рекристаллизации .In welded joints of low-carbon steels, the welding heating area limited by the primary recrystallization isotherm is subjected to processing.

В сварных соединени х низколегированных и высокопрочных сталей обработке подвергают область сварочного нагрева, ограниченную изотермой низкого отпуска.In welded joints of low-alloyed and high-strength steels, the welding heating area bounded by a low tempering isotherm is subjected to treatment.

Пример. На практике амплитуду смещени  назначают из услови  получени  максимальной длч данного материала глубины деформировани . При этом, дл  каждого материала экспериментальным путем стро т зависимость глубины деформированного сло  от амплитуды колебаний выходного торца ультразвукового преобразовател  Пример такой зависимости дл  корпусной стали средней прочности приведен на фиг.1. Видно, что увеличение амплитуды сопровождаетс  пропорциональным ростом глубины деформированного сло . Крива  имеет участок насыщени , начина  с амплитуд, приблизительно равных 20- 25 мкм. Рост амплитуды выше указанных значений вызывает лишь незначи- тельное увеличение глубины сло . Максимальна  глубина деформировани , в частности, достигаетс  обработкой при амплитуде, равной 35 составл ет 1,2 мм. Обработке подвергаетс  область,прилегающа  к сварному шву на ширину зоны действи  рат ги- вающнх остаточных напр жений. Пример изменени  остаточных напр жений по глубине деформированного сло  при увеличении амплитуды до предельных значений приведен на фиг.2. Видно, что максимальные остаточные напр жени  сжати  на поверхности металла достигаютс  при амплитуде, равной 25 мкм. Повышение амплитуды до величины, обеспечивающей максимальную глубину деформировани  (дл  данного материа- ала 35 мкм), приводит к снижениюExample. In practice, the displacement amplitude is determined from the condition that the depth of deformation is maximized for this material. In this case, for each material, the dependence of the depth of the deformed layer on the amplitude of oscillations of the output end of the ultrasonic transducer is experimentally constructed. It can be seen that the increase in amplitude is accompanied by a proportional increase in the depth of the deformed layer. The curve has a saturation region, starting with amplitudes approximately equal to 20-25 microns. An increase in the amplitude above the specified values causes only a slight increase in the depth of the layer. The maximum depth of deformation, in particular, is achieved by machining with an amplitude of 35, is 1.2 mm. The treatment is subjected to the area adjacent to the weld for the width of the zone of action of residual stresses. An example of the variation of residual stresses along the depth of a deformed layer with an increase in amplitude to the limiting values is shown in Fig. 2. It can be seen that the maximum residual compressive stresses on the metal surface are reached at an amplitude of 25 microns. Increasing the amplitude to a value that provides the maximum depth of deformation (for a given material, 35 µm), leads to a decrease in

остаточных напр жений сжати  у поверхности на 40% от максимальной величины . Обработка амплитудой 45 мкм создает в тонком поверхностном слое напр жени  раст жени , причиной которых  вл етс  переупрочнение металла и локальные температурные воздействи  в зоне контакта индентора с обра- батьюаемой поверхностью. Повышение циклической долговечности по сравнению с исходным состо нием составл ет соответственно: 95% дл  обработки с амплитудой 25 мкм, 60% - дл  обработт ки с амплитудой 35 мкм. Образцы, обработанные при амплитуде 45 мкм имеют циклическую долговечность на уровне исходной. Следовательно, оптимальной в описанном примере  вл етс  о.бра ботка с амплитудой, равной 25 мкм, т.е. приблизительно на 25-30% меньшей амплитуды, обеспечивающей максимальную глубину деформировани .residual compressive stresses at the surface at 40% of the maximum value. Processing with an amplitude of 45 µm creates tensile stresses in a thin surface layer, the cause of which is metal over-hardening and local temperature effects in the zone of contact between the indenter and the surface to be treated. The increase in cyclic durability compared with the initial state is respectively: 95% for treatment with an amplitude of 25 µm, 60% for processing with an amplitude of 35 µm. Samples treated with an amplitude of 45 μm have a cyclic durability at the level of the original. Consequently, the optimum in the example described is a processing with an amplitude of 25 µm, i.e. approximately 25-30% less amplitude, providing the maximum depth of deformation.

Как показали выполненные исследовани , ультразвукова  обработка по предложенному способу увеличила циклическую долговечность стыковых соеди нений низкоуглеродистой стали в средне- и многоцикловой области в 4-5 раз и повысила предел выносливости на 54% (фиг.З).As studies have shown, the ultrasonic treatment according to the proposed method increased the cyclic durability of the butt joints of low carbon steel in the medium and high cycle region by 4-5 times and increased the fatigue limit by 54% (FIG. 3).

Усталостные испытани  сварных образцов из высокопрочной стали с тавровым соединением показали, что в услови х знакопеременного симметричного цикла нагружени  ультразвукова  :0бработка по предлагаемому способу обеспечивает трехкратное повышение предела вьиосливости (фиг.4) и не менее чем 1 5-кратное увеличение циклической долговечности.Fatigue testing of welded specimens of high-strength steel with a T-joint showed that, under conditions of alternating symmetrical loading cycle, ultrasonic: 0 processing by the proposed method provides a threefold increase in yield strength (Fig. 4) and no less than 1 5-fold increase in cyclic durability.

При проведении усталостных испытаний образцов с тавровым соединением очаги возникновени  усталостных трещин располагались вдали от соединени  и обработанной зоны йа поверхности металла с прокатной коркой. Это обсто  тельство свидетельствует о том, что ультразвукова  обработка обеспечивает повышение сопротивлени  усталости сварного соединени  ,до уровн  основного металла,When conducting fatigue tests of specimens with T-joints, the foci of fatigue crack formation were located far from the joint and the treated area of the metal surface with a rolling crust. This circumstance indicates that ultrasonic treatment provides an increase in fatigue resistance of the welded joint to the level of the base metal,

Технико-экономическа  эффективность способа определ етс  повышением циклической долговечности и увеличением гарантированного срока службы сварных металлоконструкций, исключением потерь, обусловленных перерьгоами в экплуатадии,ответственных сварных металлоконструкций типа мостов, кранов и т,п. в случа х, когда перерыв необходим дл  проведени  ремонтных работ по устранению усталостных повреждений , а также снижением трудо - емкости ремонта конструкций за счет профилактики усталостных разрушений по предложенному методу.The technical and economic efficiency of the method is determined by increasing the cyclic durability and increasing the guaranteed service life of welded steel structures, with the exception of losses due to interruptions in operation, responsible welded metal structures such as bridges, cranes, and so on. in cases when a break is necessary for carrying out repair work to eliminate fatigue damage, as well as reducing the labor capacity of repairing structures by preventing fatigue damage by the proposed method.

Claims (3)

Формула изобретени Invention Formula Способ обработки сварных метал- локон струкций преимущественно из стали, включающий воздействие ультразвуковым ударным HHCTpi MeHTOM с заданной амплитудой смещени  выходное The method of treating welded metal structures of structures mainly of steel, including the impact of an ultrasonic shock HHCTpi MeHTOM with a given displacement amplitude го торца преобразовател  в зоне, прилегающей к сварному шву, о т л и ч а- ю щ и и с   тем, что, с целью увеличени  циклической долговечности сварных металлоконструкций путем создани  нормированных по величине и характеру распределени  остаточных напр жений сжати  в околошовной зоне, воздействие осуществл ют с амплитудой смещени  А, определ емой из соотношени the end face of the converter in the zone adjacent to the weld, which is designed to increase the cyclic durability of the welded metal structures by creating normalized in size and pattern of distribution of residual compressive stresses in the heat-affected zone, the action is carried out with an offset amplitude A determined from the ratio 2,24 2.24 А BUT 5 3,36,5 3.36, 0,10.1 где o l предел текучести стали gсварной конструкции;where o l is the yield strength of steel welded construction; f - частота ударных импульсов; m - масса ударного инструмента; R - радиус наконечника ударногоf is the frequency of shock pulses; m is the mass of the percussion instrument; R is the radius of the tip of the shock инструмента в зоне, огра- Qниченной линией сплавлени tool in the area limited by the fusion line сварного шва с основным механизмом и линией, по которой прошли структурные превращени .a weld with a main mechanism and a line through which structural transformations have taken place. .2, Способ,по п.1,отлича- ю щ и и с   тем, что в сварных металлоконструкци х из низкоуглеро- дистых сталей воздействие осуществл  ют в зоне, ограниченной линией, по.2, The method according to claim 1, which differs from the fact that in welded metal structures from low-carbon steels, the impact is carried out in the zone bounded by the line ,, которой прошла первична  рекристаллк- 0,, which was primary recrystallk- 0 3 аци .3 ace. 3. Способ по П.1, отличающийс  тем, что в сварньтх металлоконструкци х из низколегированных и высокопрочных сталей воздействие осуществл ют в зоне, ограниченной линией |по которой прошел низкий отпуск.3. The method according to claim 1, characterized in that in welded metal structures from low-alloyed and high-strength steels, the impact is carried out in the zone bounded by the line through which the low tempering has passed. 10ten 1515 б оС/77b оС / 77 V. от 6;)V. from 6;) JJ ОABOUT 2020 fiufiu 6060 8080 100100 120120 т тt t 180180 А 35мнм А-25пкпA 35mnm A-25pkp 0,20.2 OJfOjf 20 25 фие.-f20 25 fie.-f 30 3S30 3S мкм um Д 5 мкмD 5 microns 0,Ь0, b 1.01.0 7,2 //,л//7.2 //, l // бд.мпаbd.mpa
SU874199130A 1987-02-23 1987-02-23 Method of treating welded metal structures SU1420035A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874199130A SU1420035A1 (en) 1987-02-23 1987-02-23 Method of treating welded metal structures

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874199130A SU1420035A1 (en) 1987-02-23 1987-02-23 Method of treating welded metal structures

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1420035A1 true SU1420035A1 (en) 1988-08-30

Family

ID=21287351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU874199130A SU1420035A1 (en) 1987-02-23 1987-02-23 Method of treating welded metal structures

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1420035A1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2662180A1 (en) * 1990-05-11 1991-11-22 Inst Elektroswarki Patona Process for working using ultrasonic shocks and operational technological set for working using ultrasonic shocks
US7276824B2 (en) 2005-08-19 2007-10-02 U.I.T., L.L.C. Oscillating system and tool for ultrasonic impact treatment
US7301123B2 (en) 2004-04-29 2007-11-27 U.I.T., L.L.C. Method for modifying or producing materials and joints with specific properties by generating and applying adaptive impulses a normalizing energy thereof and pauses therebetween
US7344609B2 (en) 1998-09-03 2008-03-18 U.I.T., L.L.C. Ultrasonic impact methods for treatment of welded structures
US7431779B2 (en) 1998-09-03 2008-10-07 U.I.T., L.L.C. Ultrasonic impact machining of body surfaces to correct defects and strengthen work surfaces
RU2492037C1 (en) * 2012-06-04 2013-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" Method of decreasing residual strain in welded metal joints of pipelines
RU2593256C2 (en) * 2014-06-04 2016-08-10 Владимир Николаевич Семыкин Method for reducing residual welding stress
RU2676119C1 (en) * 2017-06-13 2018-12-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" METHOD FOR OBTAINING RESIDUAL TENSILE STRESSES ON THE FRONT SIDE AND COMPRESSION STRESSES ON THE REAR SIDE OF THE WELDED CONNECTION WITH THE THICKNESS OF ≤10 mm

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Кудр вцев В.И, Исследовани по упрочнению деталей машин. Кн. III, М.: Машиностроение, 1977, с.. Статников Е.Ш. и др. Коррозионно усталостна прочность стали 3 при упрочнении ультразвуковым инструментом.- Технологи судостроени , 1975, № 1, . *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2662180A1 (en) * 1990-05-11 1991-11-22 Inst Elektroswarki Patona Process for working using ultrasonic shocks and operational technological set for working using ultrasonic shocks
US7344609B2 (en) 1998-09-03 2008-03-18 U.I.T., L.L.C. Ultrasonic impact methods for treatment of welded structures
US7431779B2 (en) 1998-09-03 2008-10-07 U.I.T., L.L.C. Ultrasonic impact machining of body surfaces to correct defects and strengthen work surfaces
US7301123B2 (en) 2004-04-29 2007-11-27 U.I.T., L.L.C. Method for modifying or producing materials and joints with specific properties by generating and applying adaptive impulses a normalizing energy thereof and pauses therebetween
US7276824B2 (en) 2005-08-19 2007-10-02 U.I.T., L.L.C. Oscillating system and tool for ultrasonic impact treatment
RU2492037C1 (en) * 2012-06-04 2013-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" Method of decreasing residual strain in welded metal joints of pipelines
RU2593256C2 (en) * 2014-06-04 2016-08-10 Владимир Николаевич Семыкин Method for reducing residual welding stress
RU2676119C1 (en) * 2017-06-13 2018-12-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" METHOD FOR OBTAINING RESIDUAL TENSILE STRESSES ON THE FRONT SIDE AND COMPRESSION STRESSES ON THE REAR SIDE OF THE WELDED CONNECTION WITH THE THICKNESS OF ≤10 mm

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6843957B2 (en) Ultrasonic impact methods for treatment of welded structures
US6171415B1 (en) Ultrasonic impact methods for treatment of welded structures
Kudryavtsev et al. Fatigue improvement of welded elements and structures by ultrasonic peening
KR101313526B1 (en) Welded joints with new properties and provision of such properties by ultrasonic impact treatment
Haagensen et al. Introductory fatigue tests on welded joints in high strength steel and aluminium improved by various methods including ultrasonic impact treatment (UIT)
Galtier et al. The influence of ultrasonic impact treatment on fatigue behaviour of welded joints in high-strength steel
Roy et al. Enhancing fatigue strength by ultrasonic impact treatment
SU1420035A1 (en) Method of treating welded metal structures
US20040244882A1 (en) Method for processing welded metal work joints by high-frequency hummering
Kudryavtsev et al. Fatigue life improvement of tubular welded joints by ultrasonic peening
RU2394919C1 (en) Procedure for ultrasonic treatment of welded metal structures
Kudryavtsev et al. Increasing fatigue strength of welded joints by ultrasonic impact treatment
JP2004130316A (en) Boxing joint of excellent fatigue strength, boxing joint manufacturing method, and welded structure
RU2447162C2 (en) Method of ultrasonic processing of welded metal structures
WO2020190122A1 (en) A method for evaluating and improving material quality
JP3900490B2 (en) Fatigue reinforcement method for girders with flange gussets
RU2277667C1 (en) Method of repairing main pipelines
SU683873A1 (en) Method of ultrasonic working of welded seams
Kudryavtsev et al. Effect of Ultrasonic Peening on microhardness and residual stress in materials and welded elements
Kudryavtsev Fatigue improvement of welded elements by ultrasonic impact treatment
Sikder et al. Effect of Peening Treatment on Fatigue Strength of Welded Joints of Aged Steel
Nasiłowska et al. Initiation and development of 1.4539 austenitic steel welded joints made with TIG method and with laser beam
Peyrac et al. Hammer peening treatment: fatigue strength improvement and repair of welded structures
Lobanov et al. Enhancement of the service life of welded metal structures by high-frequency mechanical peening
Simmons et al. Design, modeling, and testing of a piezoelectric impact compressive kinetic (PICK) tool for crack-stop hole treatment