SU1738561A1 - Способ изготовлени сварных соединений - Google Patents

Abstract

Использование: сварка конструкций из Al-сплавов в различных отрасл х машиностроени . Сварку осуществл ют на стальной подкладке с вкладышем из Al-сплава. Пластическое деформирование металла шва провод т при Т 150±10°С и степени деформации Ј 3-4% с одновременным деформированием при Т 100±10°С и степени деформации в 2-3%. Применение способа позвол ет обеспечить требуемое качество сварных соединений, устранить сварочные деформации и существенно снизить уровень остаточных сварочных напр жений , исключить преждевременное разрушение конструкций, 5 ил.

Description

Изобретение относитс  к сварке и может быть использовано в различных отрасл х народного хоз йства при производстве конструкций из Al-сплавов с повышенными требовани ми к качеству сварных соединений и точности изготовлени .

Известен способ изготовлени  сварных соединений, в котором, с целью повышени  качества сварных соединений путем обеспечени  равнопрочности и равнопластично- сти металла шва с основным металлом, пластическое деформирование провод т в два эта па, при этом в процессе сварки осуществл ют гор чее пластическое деформирование при 400°С, а после сварки - холодное пластическое деформирование околошовной зоны. Недостатком этого технического решени   вл етс  то, что при сварке с пластическим деформированием шва при Т 400°С происходит попадание в металл шва углеродистых и интерметаллид- ных включений, способствующих образованию трещин, а также не устран ет сварочные деформации и не снижает остаточные сварочные напр жени . Они остаютс  на уровне сварки в исходном состо нии.

Известен способ получени  сварных соединений , в котором, с целью улучшени  качества сварных соединений из Al-сплавов путем снижени  уровн  остаточных сварочных напр жений при устранении деформации короблени , деформированию подвергаютс  стыкуемые кромки основного металла при температуре Т 50±10°С и степени деформации 1-2% с одновременным деформированием металла шва на стадии выравнивани  температурного пол  при 90±30°С и степени деформации е 4-7%. При этом способе сварка и пластическое деформирование шва осуществл ютс  на стальной сплошной подкладке.

Недостатком этого технического решени   вл етс  то. что при использовании источника нагрева с высокой плотностью тока,

сл

С

vi со

00

ел

о

например при сварке плав щимс  электродом , имеет место расплавление стальной подкладки и попадание в металл шва углеродистых и интерметаллидных включений, снижающих конструктивную прочность вследствие по влени  трещин. Кроме того, деформирование металла шва на Al-вклады- ше не позвол ет за один проход устранить остаточные сварочные деформации и снизить уровень остаточных сварочных напр жений , поскольку усилие от прокатки в этом случае расходуетс  в основном на уплотнение Al-вкладыша и устранение зазоров между вкладышем и стенками канавки стальной подкладки. Несмотр  на изменение усилий прокатки в широких пределах с небольшим интервалом между усили ми во всех случа х оставалс  прогиб и высокий уровень остаточных сварочных напр жений.

Целью изобретени   вл етс  исключение разрушени  при сварке с высокой плотностью тока.

Сущность изобретени  состоит в том, что в способе изготовлени  сварных соединений , при котором выполн ют дуговую сварку на стальной прокладке и последующее пластическое деформирование роликами , в стальной подкладке в зоне сварного шва размещают вкладыш из AI-сплавэ, а в процессе пластического деформировани  один ролик располагают в зоне с Т 150±10°С и деформацию осуществл ют на 3-4%, а второй - в зоне Т 100±10°С и деформируют металл шва на 2-3%.

При этом протекают следующие процессы .

Первый процесс. В этом случае протекает процесс сварки, при котором в соответствии с известным механизмом образовани  деформации и напр жений при остывании металла происходит укорочение волокон как в продольном, так и в поперечном направлени х , что впоследствии приводит к возникновению раст гивающих напр жений и образованию сварочных деформаций короблени .

Второй процесс. При деформировании металла шва первым роликом в интервале 150± 10°С и степени деформации Е- 3-4% протекают пластические деформации удлинени . Однако в этом случае проплавом заполнена канавка в Al-вкладыше, выбраны все зазоры, т.е. созданы благопри тные услови  дл  развити  пластических деформаций при прокатке вторым роликом в зоне сварного соединени  (фиг.5). Прокатка металла шва вторым роликом удлин ет волокна , компенсиру  оставшуюс  от первого процесса величину деформации укорочени . При этом происходит устранение деформаций короблени  (фиг.4) и снижение уровн  остаточных напр жений в 2,5-3,5 раза по сравнению со сваркой в исходном состо нии (фиг.З). Следует отметить, что все

процессы св заны между собой и происход т одновременно.

На фиг.1 представлена схема осуществлени  способа: на фиг.2 - схема стальной подкладки с вкладышем из AI-сплава; на

фиг.З - распределение остаточных сварочных напр жений; на фиг.4 - величины деформаций короблени ; на фиг.5 - распределение твердости в поперечном сечении сварного соединени .

Предлагаемый способ осуществл ют следующим образом.

Перед сборкой под сварку деталей 1 в паз стальной подкладки 2 устанавливают Al-вкладыш З.

Затем в зависимости от температурных условий устанавливают прокатывающее устройство относительно сварочной горелки

4так, чтобы в зоне прокатывающего ролика

5была температура 150±10°С, а в зоне кон- такта прокатывающего ролика 6 100±10°С . После этого включают устройства дл  обеспечени  статического усили  с таким расчетом, чтобы при прокатке металл шва ролик 5 обеспечил своим статическим

давлением степень деформации 3-4%, а ролик б - степень деформации 2-3%. Затем возбуждают сварочную дугу, привод т в движение привод перемещени  сварочного и деформирующего устройств, осуи ествл ют пластическое деформирование металла шва при указанных степен х деформации. Такое деформирование позвол ет исключить преждевременное разрушение конструкций , устранить деформации короблени 

и значительно снизить уровень остаточных сварочных напр жений.

Пример. Перед сваркой деталей из сплава 1201 толщиной 4 мм в паз стальной подкладки устанавливают вкладыш из сплава 1201 дл  формировани  проплава. После этого производ т сборку под сварку. Сварку выполн ют плав щимс  электродом на режиме: скорость сварки 36 м/ч; сварочный ток 160 А; напр жение дуги 20 В. Прокатывэющий ролик 5 устанавливают относительно сварочной горелки на рассто ние AI 200 мм, что соответствует температуре Т 150°С, а ,ролик 6 устанавливают на рассто ние от первого ролика А2 320 мм, что

соответствует температуре Т 100°С. С учетом степени деформации Ј 3% статическое усилие на ролике 5 составл ет 10000 Н, а на ролике 6 с учетом степени деформации Ј 2% Р 11000 Н. Затем включают

привод движени  сварочного и деформирующих устройств. При этом сварочное устройство будет осуществл ть сварку деталей, нагрев зоны сварочного соединени , а прокатывающие ролики будут совершать пластическое-деформирование в заданных температурных услови х.

Внедрение способа при сварке плав щимс  электродом конструкций из Al-спла- вов позволит: обеспечить точность сварной конструкции; снизить уровень остаточных сварочных напр жений и устранить деформации короблени ; уменьшить трудоемкость изготовлени  сварных конструкций за счет исключени  трещим в металле шва сварного соединени ; исключить преждевременное разрушение конструкций и обеспечить стабильный процесс сварки.

Рус

Ус&арки

Упрок.

4Ј

«&

.А,

10

15

Claims (2)

1. Формула изобретени  Способ изготовлени  сварных соединений преимущественно из Al-сплавов, при котором выполн ют дуговую сварку на остальной прокладке и последующее пластическое деформирование роликами, отличающийс  тем, что, с целью исключени  разрушени  при сварке с высокой плотностью тока путем уменьшени  сварочных деформаций и напр жений и исключени  по влени  интерметаллидов в металле шва, в стальной подкладке в зоне сварного шва размещают вкладыш из Al-сплава, а в процессе пластического деформировани  один ролик располагают в зоне с Т - t50 ± 10°С и деформацию осуществл ют на 3-4%, а другой - в зоне Т 100 ± 10°С и деформируют металл шва на 2-3%.

   лие лрок#тки

   W/K

   ЧЧЧЧЧЧЧЧЧ ЧЧ

   5S3

   Фиг.1

   r////w/z//z

   /

   /

   / 3

   Фиг 2

   ffect Ш

   ioо- СВАРКА
2. 2.Х-X - СВАРКА + ЛРОКАШ ПРн 90 «с.

   3.4-A- СЬ А РКА ПРОКАТ А ПРМ 150 С -4-ПРОКА7КА При ЧОО С о

   ФнпЗ

   Фиг. А

   1738561

   i.o-o СВАРКА

   2л-д ПРОКАТКА ПРИ T-Sa°C

   З.х-х ПРОШКА ПРЙТ-150°С +W ИШОКАТКА ПРЦТ-100°С 60

   «

   7

   9нг.5