SU959957A1

SU959957A1 - Способ испытани металла шва на стойкость против образовани гор чих трещин при сварке

Info

Publication number: SU959957A1
Application number: SU813257766A
Authority: SU
Inventors: Константин Ефимович Пономарев
Original assignee: Предприятие П/Я М-5729
Priority date: 1981-03-11
Filing date: 1981-03-11
Publication date: 1982-09-23

Description

1

Изобретение относитс к сварке, в частности к способам испытани металла шва на стойкость против образовани гор чих трещин при сварке, и |йожет быть использовано при количественной оценке стойкос-г ти металла шва против образовани гор - s чих трещин в зависимости от химсостава свариваемых сталей и сплавов, сварочных материалов, а также технологических процессов .

Известен способ испытани металла шва на стойкость против образовани гор чих трещин, при котором критерием оценки .сопротивл емости металла шва образованию гор чи-х трещин вл етс критическа скорость принудительной поперечной де- 15 формации металла шва в процессе его кристаллизации , при которой начинаетс образование гор чей трещины в шве.

В процессе сварки стыкового шва двух плоских образцов, помещаемых в захваты мащины со ступенчатым регулированием скорости перемещени захватов, образцы перемещают относительно друг друга с посто нной скоростью. Скорость взаимного

перемещени образцов измен етс от испытани к испытанию. Та минимальна скорость деформации, при которой впервые возникают гор чие трещины, вл етс критерием стойкости металла шва против образовани гор чих трещин при сварке 1.

Способ отличаетс высокой достоверностью оценки, но при этом отличаетс значительной трудоемкостью и материалоемкостью . Известен также способ определени стойкости сварных швов против образовани гор чих трещин при сварке, при котором сварной щов укладываетс на плоский образец , имеющий п1ирину, равную длине сварочной ванны, и одновременно деформируетс изгибом вдоль направлени щва, а за критерий стойкости против образовани гор чих трещин при сварке принимают критическую скорость деформации, при которой образуетс трещина 2.

Однако неравномерность деформации по толщине щва снижает достоверность получаемой Оценки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс способ, при котором два листовых образца сваривают в лодочку с посто нной скоростью, один образец при этом жестко закреплен, а второй вращают при этом с посто нной угловой скоростью вокруг оси, перпендикул рной его плоскости и проход щей через линию щва, и наход щейс впереди сварочной дуги. При достижении заранее установленной величины напр жени , необходимого дл поперечной деформации закристаллизовавщегос металла щва, фиксируют момент прекращени развити трещины. Критерий стойкости образованию гор чих трещин - критическа скорость принудительной деформации металла щва в процессе его кристаллизации , при которой прекращаетс развитие трещины, образующейс вслед за сварочной ванной, и котора элементарно рассчитываетс по моменту прекращени развити трещины. Способ отличают высока оперативность , низка трудоемкость и материалоемкость . Достоверность оценки выще, чем у предществующего способа, поскольку устран етс неравномерность деформации щва по толщине 3.

Однако достоверность полученной оценки недостаточна, что обусловлено различием характеристик критической скорости деформации , при которой Прекращаетс образование гор чей трещины и критической скорости деформации, при которой начинаетс образование гор чей трещины.

Целью изобретени вл етс повыщение точности испытаний.

Эта цель достигаетс тем, что согласно способу испытани металла щва на стойкость против образовани гор чих трещин при сварке, при котором осуществл ют сварку двух пластин при вращении одной из них с посто нной угловой скоростью вокруг оси, перпендикул рной к линии щва, и определ ют критерий стойкости против образовани гор чих трещин, сварку ведут в направлении от оси вращени и фиксируют момент начала образовани гор чей трещины по прекращению прироста крут щего момента, а за критерий стойкости против образовани гор чих трещин принимают скорость принудительной деформации металла щва в процессе его кристаллизации, при которой начинаетс образование гор чей трещины.

На фиг. 1 изображена схема испытани таврового соединени ; на фиг. 2 - диаграмма , изображающа характер изменени величины крут щего момента по времени испытани .

Способ осуществл етс следующим образом .

Два плоских образца сваривают угловым щвом (тавровое или нахлесточное соединение ) с посто нной скоростьк) при одновременном вращении одного из образцов с посто нной угловой скоростью вокруг оси, перпендикул рной линии щва, при этом сварку ведут в направлении удалени от оси вращени и за критерий стойкости металла щва данного соединени против образовани гор чих трещин принимают критическую скорость принудительной деформации , при которой начинаетс образование гор чей трещины, а фиксирование момента

начала образовани гор чей трещины производ т по прекращению прироста момента сопротивлени щва деформированию. Свариваемое тавровое или нахлесточное соединение имеет пр молинейный щов. За счет

перемещени вращаемого образца относительно неподвижного происходит деформаци щва, в том числе и кристаллизующегос металла сварочной ванны. Скорость деформации линейно зависит от рассто ни деформируемого участка до оси вращени и пропорциональна угловой скорости вращени образцов . Поскольку сварка ведетс в направлении удалени от оси вращени , то кристаллизующийс металл сварочной ванны подвергаетс в процесе испытани деформации

с линейно увеличивающейс скоростью деформировани А (мм/мин) от минимальной скорости в начале щва до максимальной в конце шва. Размер образцов и скорость вращени выбирают таким образом, чтобы скорость деформации в начале щва

5 была гарантировано меньща , а Б конце щва - гарантировано больща , чем ожидаема критическа . Поэтому в процессе испытани при достижении критической скорости деформировани кристаллизующегос металла щва Акр, возникает гор ча 7рещина. Металл щва оказывает сопротивление деформированию, которое увеличиваетс с увеличением длины щва, причем одинаковое приращение длины щва с увеличением удалени от оси вращени дает увеличивающеес приращение крут щего момента , необходимого дл сохранени посто нной скорости вращени . Поэтому, даже в случае разрущени металла щва в момент накоплени максимально возможной деформации приращение момента сопротивлени за счет увеличени длины щва превыщает уменьщение сопротивлени разрущенных участков, т.е. наблюдаетс посто нное увеличение крут щего момента до достижени критической скорости деформировани крис5 таллизующегос металла щва. При достижении критической скорости деформировани в кристаллизующемс металле щва образуетс гор ча трещина, котора распростран етс вслед за движением сварочной ванны . С момента образовани трещины приращение длины щва дает резко уменьщенное приращение крут щего момента (которое становитс равным нулю при разрыве жидкого металла сварочной ванны), в результате которого дальнейщее увеличение крут щего момента не наблюдаетс .

Регистриру (например, самопищущим прибором) величину крут щего момента по достижению экстремума, можно определить

врем образовани гор чей трещины (Ткр ) после начала испытани , которое, в свою очередь, определ етс на диаграмме «Крут щий момент-Врем прекращением прироста момента.

Рассто ние (S) от начала сварного шва до начала образовани гор чей трещины равно, мм

S VCB LHP

где VCB-скорость сварки, мм/с;

Схр -врем образовани гор чей трещины , с.

Критическа скорость деформировани Акр определ етс

Акр tD R,

где и) -скорость вращени образца,об/мин; f -удаление места начала образовани гор чей трещины от оси вращени , мм.

R Ro+S,

где RO -рассто ние начала сварного шва от оси вращени .

Известно, что скорость деформировани кристаллизующегос металла щва пропорциональна темпу деформации, который и вл етс объективной причинрй образовани гор чих трещин.

Таким образом, благодар выбору в качестве критери стойкости против образовани гор чих трещин скорости принудительного деформировани металла шва, при которой начинаетс образование гор чей трещины, изменение направлени сварки, по сравнению с известным способом, на противоположное и фиксирование момента начала образовани гор чей трещины по прекращению прироста крут щего момента удаетс достичь повыщени точности оценки металла щва .при сохранении высокой оперативности и низких трудоемкости и материалоемкости испытаний.

При достижении скоростью деформировани критической величины Акр бО RKP образуетс гор ча трещина, котора в дальнейщем развиваетс по всему вновь кристаллизующемус шву (фиг. 1).

Диаграмма изменени .величины крут щего момента (фиг. 2) состоит из трех участков:

Г участок - момент нарастает по кривой , близкой к параболической до момента времени ., когда образуетс гор ча трещина;

IIучасток - образуетс гор ча трещина и хот длина шва увеличиваетс , прироста крут щего момента не наблюдаетс ;

IIIучасток - -Трещина распростран етс и на часть шва, закристаллизовавшуюс до образовани гор чей трещины.

По величине Ticp. можно определить величину критического радиуса .

Рассмотрим конкретное выполнение способа .

Подвижный и неподвижный образец закрепл ют в специальном приспособлении так, что они образуют тавровое соединение. Подвижный образец может вращатьс с посто нной скоростью вместе с закреплением . Вращение передаетс приспособлению от вращател через динамометр, с которого можно записывать величину крут щего момента регистрирующим прибором.

При испытании с целью получени оценки материалов, режим сварки должен назначатьс таким, который, обеспечивает получение сварного соединё ни , по геометрическим характеристикам удовлетвор ющего тре бовани м технической документации. При испытани х с целью получени оценки технологического процесса режим сварки должен назначатьс аналогичным или подобным режиму технологического процесса. Могут быть испытаны любые материалы, способы дуговой сварки плав щимс и неплав щимс электродом в среде защитных газов и под флюсом с различным составом присадочной проволоки.

Последовательность выполнени испытаний рассмотрим на примере испытаний сплава АМГбМ. Образцы имеют размер ЗОхЗОх хЗ мм. Назначают режим аргонно-дуговой сварки на переменном токе.

источник питани ИПК-300; присадочна проволока АМГ-6 диаметром 2 мм; сварочный ток 1.ц 200 В; напр жение на дуге V 10 В; скорость сварки V.e 15 м/ч 250 мм/мин.

- Тензодатчики с силового элемента подключают к самопишущему прибору, который записывает изменение сигнала во времени, например, к шлейфовому осциллографу Н117.

Сварку начинают на технологической пластине с одновременным включением вращени подвижного образца. Поскольку технологическа пластина не прикреплена к неподвижным элементам, сопротивление вращению, а следовательно, и сигнал с тензодатчика возникает только при переходе сварочной ванны на соединение образцов.

Скорость деформировани на первом этапе (приближенна оценка) испытаний назначаетс в пределах от О до максимально возможной дл испытуемых материалов. Дл сплава АМГ6М пределы деформировани О-15 мм/мин. Дл образцов указанного размера этому деформированию соответствует скорость вращени оэ -i.ji- об/мин 0,5 рад/мин.

Расчет скорости вращени выполн етс общеизвестным способом.

Контрольный щов начинает в точке про хождени оси вращени . В момент приближени сварочной ванны к стыку образцов включают вращение подвижного образца и запись сигнала с тензодатчика. При переходе варочной ванны на стык образцов возникает момент сопротивлени вращению и

сигнал с тензодатчика По окончании испытани расшифровываетс записанна диаграмма сигнала с тензодатчика. Испытани производ т на нескольких контрольных швах Перелом кривой нарастани момента сопротивлени враш.ению наступит, например, после начала сварки стыка в среднем через 2itp.ср. 3,3 с. Критическую скорость принудительной деформации определ ют по формуле

A,p 2ft.V. .со(, Акр.ср 6.95 мм/мин.

Предлагаемый способ позвол ет повысить достоверность оценки стойкости сварных швов и всего соединени против образовани гор чих трешин при сварке. Он может быть использован в исследовательской практике как дл определени стойкости к гор чим трещинам основного и сварочного материалов, так и дл разработки технологических процессов сварки, оптимальных по стойкости сварных швов к образованию гор чих трещин.

Применение предлагаемого способа в народном хоз йстве позволит снизить брак за счет уменьшени гор чих трещин при сварке и расширит возможность сварки трудносвариваемых , не обладающих высокими эксплуатационными характеристиками, материалов .

Claims

Формула изобретени

Способ испытани металла шва на стойкость против образовани гор чих трещин при сварке, прж котором осуществл ют сварку двух пластин при вращении одной из них с посто нной угловой скоростью относительно оси, перпендикул рной к линии шва и определ ют критерий стойкости против образовани гор чих трещин, отличающийс тем, что, с целью повышени точности испытаний , сварку ведут в направлении от оси вращени и фиксируют момент начала образовани гор чей трещины по прекращению прироста крут щего момента, а за критерий стойкости против образовани гор чих трещин принимают скорость принудительной деформации металла шва в процессе его кристаллизации, при которой начинаетс образование гор чей трещины.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе }. Авторское свидетельство СССР № 86053, кл. В 23 К 37/00, 1949.
2.Шоршоров М. и др. Гор чие трещины при сварке жаропрочных сплавов. М., 1973, с. 139, метод ИМет-2.
3.Авторское свидетельство СССР

№ 277349, кл. В 23 К 28/00, 1969 (прототип ).