SU804335A1

SU804335A1 - Method of eliminating metal flaws

Info

Publication number: SU804335A1
Application number: SU782720310A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Иванович Чепурков; Евгений Петрович Харитонов; Александр Федорович Анфимов; Эдуард Аронович Рохлин
Original assignee: Проектно-Технологический Институт"Энергомонтажпроект" Министерстваэнергетики И Электрификации Cccp
Priority date: 1978-12-19
Filing date: 1978-12-19
Publication date: 1981-02-15

Description

1one

Изобретение относитс к обработк металлов, в частности к способам исправлени дефектов металла и сварного шва, и может быть использовано в энергетической, строительной, металлургической и р де других отраслей промышленности.The invention relates to the processing of metals, in particular, to methods for the correction of metal and weld defects, and can be used in the energy, construction, metallurgical and a number of other industries.

Известен способ исправлени дефетов металла путем удалени их механически с помощью ручных инструментов с последующей заваркой удаленных дефектных участков Щ.There is a known method for correcting metal defenses by removing them mechanically using hand tools followed by welding of the defective areas of the shch.

Недостатком указанного способа вл етс больша трудоемкость процесса и низка производительность.The disadvantage of this method is the great laboriousness of the process and low productivity.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту вл етс способ удалени внутренних дефектов металла или сварного шва, при котором дефектный участок расплавл ют источником тепла с последующим его удалением 2 .The closest to the proposed technical essence and the achieved effect is a method of removing internal defects of a metal or a weld, in which the defective area is melted by a heat source followed by its removal 2.

Недостатком этого способа вл етс невозможность исправлени внутренних и глубокозалегающих дефектов в металле.The disadvantage of this method is the inability to correct internal and deep-seated defects in the metal.

Цель изобретени - снижение трудоемкости и увеличение производительности при удалении дефектов путем исключени последующей заварки выплавленного дефектного участка меТсшла .The purpose of the invention is to reduce the labor intensity and increase productivity when removing defects by eliminating the subsequent welding of the smelted defective metal section.

Поставленна цель достигаетс тем, что расплавление дефектного участка производ т концентрированным источником тепла с плотностью энергии в пределах (0,1-1)-10 Вт/см на глубину , равную 1,3-1,5 от глубины The goal is achieved by melting the defective area by a concentrated heat source with an energy density within (0.1-1) -10 W / cm to a depth equal to 1.3-1.5 of the depth

0 залегани дефекта, а плотность энергии и мощность источника тепла измен ют в течение процесса удалени дефекта, причем мощность источника тепла вначале плавно увеличивают от0 the occurrence of the defect, and the energy density and the power of the heat source change during the process of removing the defect, and the power of the heat source is initially gradually increased from

5 нул до рабочего значени , выдерживают при рабочем значении, а затем, после всплыти дефекта на поверхность издели , плавно уменьшают до нул , а плотность энергии в на0 чале процесса задают равной рабочему значению, а затем, перед уменьшением мощности источника тепла, плавно снижают до минимального значени .5 zero to the operating value, maintained at the operating value, and then, after the defect ascent to the surface of the product, is gradually reduced to zero, and the energy density at the beginning of the process is set equal to the operating value, and then, before decreasing the power of the heat source, gradually reduced to minimum value.

На фиг. 1 представлена схема по5 следовательности процесса удалени дефектов, на фиг. 2 - вариант последовательности удалени дефекта погружени электродом с наложением осевого магнитного пол , где скорость подачи электрода; на фиг. 3FIG. 1 is a flow chart of the 5 sequence of the defect removal process; FIG. 2 shows a variant of the sequence for removing an immersion defect by an electrode with the imposition of an axial magnetic field, where the electrode feed rate; in fig. 3

и 4 графически показано соответственно изменение плотности энергии и мощности источника тепла в течение процесса удалени дефекта, где q - номинальна мощность, t - врем , при котором увеличивают мощность источника тепла, при посто нной его плотности энергии , t - врем выдержки при минимальной мощности источника тепла при посто нной его плотности энергии; tj - врем , при котором плавно уменьшают плотность энергии источника, оставл мощность посто нной f t - врем уменьшени мощности источника тепла в конце операции/ q - плотность энергии, при которой происходит проплавление металла на глубине 1,3-1,5 залегани дефекта плотность энергии в конце операции; Т - врем цикла.and 4 graphically shows, respectively, the change in energy density and heat source power during the defect removal process, where q is the nominal power, t is the time at which the power of the heat source increases, with a constant energy density, t is the hold time at the minimum power source heat at a constant energy density; tj is the time at which the source’s energy density smoothly decreases, leaving the power constant ft — the time of decreasing the power of the heat source at the end of the operation / q — the energy density at which metal is melted at a depth of 1.3–1.5 in the defect area at the end of the operation; T is the cycle time.

На фиг. 1 условно обозначены дефект 1, наход щийс в металле или сварном шве 2 и участки 3 расплавлени с источником 4 тепла, на фиг. 2 - электрод 5 и соленоид 6.FIG. 1 conventionally denotes defect 1 in the metal or weld 2 and melting sections 3 with heat source 4; FIG. 2 - electrode 5 and solenoid 6.

В качестве источника тепла в данном процессе могут быть использованы аргонова или плазменна дуга, электронный луч, лазер и другие источники тепла с плотностью энергии не менее (о, Вт/см, так как при меньшей плотности будет происходить только поверхностный расплав и проникновение на глубину залегани дефекта невозможно.Argon or plasma arc, electron beam, laser and other heat sources with energy density not less than (o, W / cm, as at a lower density only surface melt will penetrate and penetrate to the depth of defect is impossible.

При обнаружении дефекта 1 в изделии источник 4 тепла устанавливают над дефектным местом и включают его. Мощность источника тепла плавно увеличивают в течение времени по графику на фиг. 3.When defect 1 is detected in the product, heat source 4 is installed above the defective place and includes it. The power of the heat source is gradually increased over time according to the graph in FIG. 3

Расплавл ют металл на 1,3-1,5 глубины залегани дефекта, при этом плавно увеличивают мощность источника тепла до момента достижени необходимой глубины, выдерживают по времени при посто нной мощности 0. , после чего плотность энергии q. на обрабатываемом изделии плавно уменьшают (t ) до всплыти дефекта 1 на поверхность издели , а затем плавно уменьшают мощность источника тепла до образовани равной поверхности .The metal is melted at 1.3-1.5 depths of the defect, while smoothly increasing the power of the heat source until the required depth is reached, maintained for a time at a constant power of 0., after which the energy density q. on the workpiece, smoothly reduce (t) until the defect 1 emerges on the surface of the product, and then gradually reduce the power of the heat source to form an equal surface.

Предёлй глубины расплавлени металла на величину 1,3-1,5 глубины залегани дефектов вы влены в результате экспериментов по удалению дефектов и обосновываютс следующим образом . Теоретически глубина расплавлени дефектного участка должна лежать в пределах 1,0 от глубины залегани дефекта. Нижний предел определен как 1,3 потому, что дл всплыти дефекта необходимо его нахождение в жидкой прослойке металла, т.е. расплавление только на глубину расплавлени дефекта недостаточно дл его вывода из металла. Верхний предел ограничен толщиной обрабатываемого металла, так как проплавление его на глубину более 2/3 толщины приводит к провисанию металла с обратной стороны, либо к прожогам в месте рас.плавлени . Назначать оптимальную величину 1,4 нецелесообразно как с точки зрени колебани этой величи.ны дефекта, глубины его залегани , материала обрабатываемого издели , так и с точки зрени трудности достижени точного поддержани этой величины.The limit of the metal melting depth of 1.3-1.5 of the depth of the defects was found as a result of experiments on the removal of defects and is justified as follows. Theoretically, the melting depth of the defective area should be within 1.0 of the depth of the defect. The lower limit is defined as 1.3 because in order to ascend a defect, it is necessary to be in the liquid layer of the metal, i.e. Melting only to the depth of the melting of the defect is not sufficient for its removal from the metal. The upper limit is limited by the thickness of the metal being processed, since its penetration to a depth of more than 2/3 of the thickness leads to sagging of the metal on the reverse side, or to burn-through at the place of melting. Assigning an optimal value of 1.4 is impractical both from the point of view of fluctuations of this magnitude of the defect, its depth, the material of the product being processed, and from the point of view of the difficulty of achieving accurate maintenance of this value.

Уменьшение плотности энергии может быть выполнено различными метод ами , в зависимости от примен емого источника тепла, например, одним дл всех источников тепла вариантом могу быть колебательные или колебательновращательные движени источника тепла со все увеличивающейс со временем амплитудой. В случае использовани электронного луча можно уменьшить плотность энергии его расфокусировкой . При использовании дуговых методов можно использовать методы магнитного управлени дугой - совершать колебани дуги, придавать ей конусообразную форму (фиг.2), Так, например, при использовании метода обработки погруженным электродом 5 при его выведении из металла со скоростью дуга попадает в магнитное поле соленоида б и приобретает конусообразную форму, при этом скорость подачи электрода УПЭ выбираетс при определенном виде сварки, например аргоно-дуговой, в зависимости от глубины -залегани дефекта и мощности дуги.The reduction in energy density can be performed by various methods, depending on the heat source used, for example, one option for all heat sources may be oscillatory or oscillatory-rotational motions of the heat source with an amplitude increasing with time. If an electron beam is used, the energy density can be reduced by its defocusing. When using arc methods, you can use magnetic arc control methods - make arc oscillations, give it a cone-shaped shape (figure 2). So, for example, when using the submerged electrode 5 processing method when it is removed from the metal with an arc speed, it falls into the magnetic field of the solenoid b and acquires a cone-shaped shape, whereby the feed rate of the EPE electrode is selected at a certain type of welding, for example argon-arc, depending on the depth of the defect lining and the power of the arc.

Такое программирование плотности энергии позвол ет обеспечить расплавление металла на большую глубину, дефект, попада в ванну жидкого металла , начинает всплывать на ее поверхность, а плавное уменьшение плотности энергии обеспечивает направленную кристаллизацию к поверхности издели , что обеспечивает уменьшение давлени на поверхность ванны, нахождение дефекта в жидкой прослойке и движение вместе с ней к поверхности издели .Such programming of the energy density allows the metal to melt to a greater depth, the defect enters the bath of liquid metal, begins to float on its surface, and a gradual decrease in energy density provides directional crystallization to the surface of the product, which ensures a decrease in pressure on the bath surface, finding a defect in the liquid interlayer and movement with it to the surface of the product.

Уменьшение мощности процесса в конце операции (t) позвол ет получить хороший внешний вид поверхности исправл емого участка с плавным переходом к основному метгшлу.A decrease in the power of the process at the end of the operation (t) allows one to obtain a good appearance of the surface of the section to be corrected with a smooth transition to the main metric.

Значение мощности источника тепла , плотности энергии в начале и конце процесса выбирают в зависимости от материала издели , глубины залегани дефекта.The value of the power of the heat source, the energy density at the beginning and end of the process is chosen depending on the material of the product, the depth of the defect.

Пример. Создают дефект искусственным путем засверловки и последующей заварки места засверловки.Example. They create a defect by artificial drilling and subsequent welding of the drilling site.

Claims

Defect removal is performed by plasma-arc welding from 08X18H9T steel under the following modes: Weld thickness, mm12 Depth of defect, mm6 Current, A200 Voltage, B24 Metal melted to a depth of mm, since in this case the optimal value was 1 , 5 from the depth of the defect 6 mm. The power increase time t is 2.5 s. The dwell time at the rated power of the heat source at its constant energy density is t 6 s The time at which the energy density of the source of constant power tj 6 c smoothly decreases (decrease in gas flow. Time to decrease the power of the heat source at the end of operation c 2 , 5 The energy density at which metal penetration occurs to a depth of 1.3-1.5 occurrence of the defect q O, 210 BT / cm. The energy density at the end of the operation is 0.1.10b W / cm. T 17 s cycle time. The experiment showed that laborious process bone in comparison with the known methods of decreases by no less than 10 times. Using this method will dramatically increase labor productivity when removing internal defects and welds, such as pores, slag inclusions, etc. In addition, the production culture increases, the consumption of abrasive and welding materials decreases. Claims of the method for removing metal defects in which the defective area melts with a heat source and then removes it, characterized in that, in order to reduce labor intensity and increase productivity with udgsheni and defects by excluding the subsequent welding of the smelted defective metal section, the melting of the defective section is made by a concentrated heat source with an energy density in the range (0.1-1.0 / 10 W / cm to a depth equal to 1.3-1.5 of the depth . the occurrence of the defect, the energy density and the power of the heat source change during the process of removing the defect, and the power of the heat source in the 4ajcs process melts: about Zero to the working value - maintained at the operating value, and then, after the defect ascends to the surface of the product, gradually to zero, and the energy density at the beginning of the process is set equal to the working value, and then, before reducing the power of the heat source, is gradually reduced to the minimum value, the sources of information taken into account during Pinus 1.Shevchenko GD Welding, soldering and thermal cutting of metals. M., Mashgiz, 1966, p. 163.

2. US patent number 4050958, cl. 148-95, 1977.