SU740429A1 - Способ многопроходной сварки - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области сварки, в частности, к способам многопроходной сварки, преимуще(;твенно , деталей большой толщины, и может быть применено при изготовлении резервуаров , в котлостроении и в других отрасл х машиностроени .

Известен способ многопроходной сварки, преимущественно, деталей д большой толщины, при котором свариваемые элементы закрепл ют в приспособлении и задают им при этом угловую деформацию, обратную сварочной деформации , а сварку выполн ют по щелевой е разделке 1.

Однако при выполнении сварки по мере наложени  слоев и заполнени  разделки ширина ее увеличиваетс . Это приводит к большим угловым да- 20 формаци м и остаточным напр жени м.

Кроме того, обеспечение точности разделки с учетом изменени  поперечной усадки по высоте разделки св за- 25 но с дополнительными затратами.

Цель изобретени  - улучшение качества сварки путем обеспечени  переменной в процессе сварки угловой деформации, обратной сварочной. JQ

Дл  этого свариваемые элементы закрепл ют в приспфсоблении шарнирно и в точках .закреплени  прикладывают раст гивающую нагрузку в направлении, перпендикул рном продольной оси сварного шва, которую измен ют при сварке от прохода к проходу, при этом величину раст гивающей нагрузки при сварке каждого сло  выбирают из услови  равенства моментов раст гивающей на,грузки-и усили  от поперечной усадки сварного шва.

На фиг.1 представлена схема сборки и сварки элементов согласно данному способу; на фиг.2 - вид А фиг.1.

Способ осуществл ют следующим образом .

Claims (2)

1. Детали 1 под сварку с щелевой разделкой после прихватки закрепл ют шарнирно в приспособлении и в точках закреплени  приклгщывают поперечные раст гивающие усили . Под действием момента h раст гивающих сил детали поворачиваютс  вокруг осей, параллельных оси шва (точки А и В на фиг.1), и занимают исходное положение с предварительным раскрытием кромок, улучшающим доступ к сварке нижнего сло . После погружени  электрода в разделку на заданную глубину возбуждают дугу и начинают процесс сварки корневого шва, При сварке каждого сло  неизбежно возникновение усадочной силы Ру , величина которой практически одинакова дл  всех слоев из-за посто нства их формы и площади в поперечном сечении j Режим сварки каждого сло  посто нен. Величина hy переменна , что учтено в приведенном расчете. Работа системы и взаимодействие сил осуществл етс  следующим образом Под действием поперечной силы ус ки Ру и раст гивающих сил в шарнирно заделке Р,, детали поворачиваютс  во круг оси А, проход щей через шарниры параллельно оси шва и занимают после довательно положени  2,3 и 4. Выбор места расположени  шарниров производ исход  из конструкции деталей, распо лага  их как можно дальше от корн  шва (практически 10 мм от поверхнос деталей) . Углова  деформаци  (поворот кромо относительно центра т жести сваренного сечени ) будет отсутствовать при Pb n- v V n oOгде hy . - рассто ние от центра т жести сечени  сваренного шва до линии дейст ВИЯ сил Р и Ру при сварке h -го сло , см; п-бш-Ь /б, гдебщ и h б -длина и высота шва, см -предел текучести металла при данной темперауу ре, кг/см. Фиктивную усадочную силу Ру , кот ра , как уже отмечалось, практически посто нна дл  всех слоев шва, можно приближенно определить дл  случа  внецентрового сжати  незакрепленньГх деталей без учета центральной силы сжати  ошибка не превышает 8-10%). Тогда Опытным путем установлено, что момент усадочной силы может быть практически уравновешен при высоте сечени , сваренного шва Ьщ 2Rg(Rg - радиус изотермы 650°С в поперечном сечении), В этом случае из равенства ( 2) получим D - Р .R fч V-3 в V) Значение равновесного усили  Р„ при котором углова  деформаци  отсут ствует, можно определить подставив в уравнение (1) значение Ру из уравне D й р .R .aiWrп-з го -ьТ; УЛ- (4 Коли раст гивающее усилие больше равновесного, то происходит раскрыт зазора между кромками и наоборот. Раст гиваиощее усилие создаетс  болтами-раст жками 5. В зависимости от сечени  болтов-раст жек Fp и их длины 8р и модул  упругости материала болтов Е кг/мм раст жка получит удлинение , откуда, подставив значение Р, из уравнени  (4) получим ;,.{К/лй:%Э : ,„ Величина удлинени  раст жки 5 соответствует поперечному перемещению кромки на уровне шарнира. Однако, поскольку под действием силы Р имеет место выборка люфтов конструкции и небольшое см тие поверхности шарнира , не превышающее 0,6-0,7 мм, в среднем по 0,05 мм за каждый проход, то к величине лВ следует прибавить величину 0,05 мм дС-ле -о,о5Ь Расчеты по уравнению (4) показывают , что по мере удешени  от корн  шва, равновесное усилие Рр возрастает от сло  к слою. Если зат жку гаек б в приспособлении перед сваркой очередного сло  не производить, то будет .протекать углова  деформаци  (сближение кромок) и, следовательно , удлинение раст жек 5, которое приводит к росту усили  РП . Как только усилие Р, достигнет, при удлинении раст жки, равновесного значени  дл  данного сло , сближение кромок прекратитс . Подбира  расчетом соответствующее сечение болтовраст жек и базу их удлинени , можно управл ть угловой деформацией, возникающей при наложении последующих слоев. Таким образом, определив из уравнени  (5) перемещение кромки при сварке п слоев можно определить величину угла раскрыти  кромок при сварке корневого сло , котора  обеспечит после выполнени  последнего прохода получение нулевой угловой деформации соединени  (т.е., будет скомпенсирована суммой последующих угловых деформаций). Получение расчетной угловой деформации при сварке корневого сло  обеспечиваетс  автоматически, если усилие раст жки выбрать заведомо больше равновесного из соотношени  к где Р. и п. - равновесное усилие раст жки при сварке корневого сло  и плечо I этого усили ; р и h - требуемое (расчетное) усилие раст жки и плечо зтого усили . Посколько при раскрытии кромок, благодар  шарнирному закреплению, центр т жести сваренного сечени  перемещаетс  вверх и высота h уменьшаетс . Как видно из фиг.1 раскрытие кромок в зоне наложени  последующего шва имеет прирост 2&6 . Величину прироста раскрыти  кромок в зоне наложени  каждого сло  можно определить через t (угол раскрыти ). . сХп Д° тогда aub-2cr,. где СГсд - толщина одного сло , Как показали расчеты (см.таблицу) по приведенным выше формулам и практические замеры при сварке образцов/ наибольший прирост раскрыти  кромок в зоне сварки не превышает 0,2 мм (по 0,1 мм на сторону). Это свидетель ствует о достижении необходимых условий стабилизации зазора между кромками и ширины шва. Возникающее при шарн рном закреплении небольшое раскрытие кромок улучшает доступ к зоне сварки нижних слоев, при этом удаетс  уменьшить ширину исходного зазора с 8-10 мм до 4-5 мм и тем самым сущест венно уменьшить ширину шва и зон тер мического вли ни . Пример . Сваривали образцы из стали ВНС2 толщиной 35 мм. Шарнир ное закрепление осуществл ли на рассто нии 25 мм от нижней кромки стыка Усилие раст жени  не превышало 500 к Максимальное раскрытие щел,и при свар ке нижнего сло  (8-8,5 мм), что соот ветствовало суммарному углу раскрыти кромок 6-7. Раскрытие кромок в корн составл ло 4-5 мм. После сварки угло ва  деформаци  образцов равн лась Металлографические исследовани  образцов показали, что ширина литой зоны шва с учетом оплавлени  кромок составила 6-6,5 мм вместо 10-12 мм, полученной при сварке образцов по обычной технологии, и была равномерн по высоте. Расчетные значени  удлинени  рас т жки, перемещени  кромок и их раскрыти . 0,2029 1 1166 tO 22380 0,119 0,219 0,159 33420 0,172 0,322 0,1385 3°58 Продолжение таблицы Примечание : Расчетные д.чнные I(-g 280A;U, 11В; 7 0,12 см/сек; Г 0,67; А 0,059 кал/смсек с (сталь ВНС2) ; ,16 кал/г С; ,76 бто 9000 кг/см5 б-г 2700-4000 кг/см2; h 2 см; cfclJ.0,2 см; мм Ер 100 мм; Ер - 2-10 кг/мм Формула изобретени  1.Способ многопроходной сварки, преимущественно, деталей большой олщины, при котором свариваемые элементы закрепл ют в приспособлении и задают им при этом угловую деформацию , обратную сварочной деформации, а сварку выполн ют по щелевой разделке , отличающийс  тем, что, с целью улучшени  качества сварки путем обеспечени  переменной в процессе сварки угловой деформации, обратной сварочной, свариваемые элементы закрепл ют в приспособлении шарнирно и в точках закреплени  прикладывают раст гивающую нагрузку, в направлении перпендикул рном продольной оси сварного шва, которую измен ют при сварке от прохода к проходу.
2. 2.СпособПО П.1, отличающийс  тем, что величину раст гивающей нагрузки при сварке каждого сло  выбирают из услови  равенства моментов раст гивающей нагрузки и усили  от поперечной усадки сварного Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 394175, кл. В 23 К 9/16, 1968 (прототип ) .