Способ дуговой сварки
Изобретение относится к области сварки плавлением тонкостенных листовых и пластичных металлов, склонных к термическому упрочнению, и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение качества при сварке тонкостенных листовых и пластичных металлов, склонных к термическому упрочнению путем увеличения растягивающих усилий. В способе дуговой сварки, при котором детали собирают с прихватками, а в процессе сварки к свариваемым кромкам прикладывают растягивающее усилие резцом, предварительно определяют прогиб от вертикальной составляющей усилия резания. Прихватку осуществляют на режиме, обеспечивающем упрочнение металлов. Сварку ведут на подкладке, изготовленной с углублением, равным прогибу от вертикальной составляющей усилия резания. Тонкостенная деталь получает дополнительное растяжение от прохождения резца по упрочненному прихваточному металлу стыка. 1 ил.
Изобретение относится к сварке, в частности к автоматической и ручной дуговой сварке тонкостенных листовых и пластичных металлов, склонных к термическому упрочнению, и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Известен способ дуговой сварки стыковых соединений и материалов с низкой технологической прочностью, при котором в процессе сварки к соединению прикладывают нагрузку режущим инструментом, который располагают позади сварочной горелки. Недостатком известного способа является то, что способ не применим для пластичных металлов, склонных к термическому упрочнению. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ дуговой сварки, при котором детали собирают с прихватками, а в процессе сварки к свариваемым кромкам прикладывают растягивающее усилие от резца. Недостатком известного способа является то, что способ не применим для тонкостенных листовых сварных соединений из материалов, склонных к термическому упрочнению, т.к. величина растягивающего усилия, вызываемого резцом, недостаточна. Целью предлагаемого изобретения является повышение качества при сварке тонкостенных листовых и пластичных металлов, склонных к термическому упрочнению путем увеличения растягивающих усилий. Поставленная цель достигается тем, что в способе дуговой сварки, при котором детали собирают с прихватами, а в процессе сварки к свариваемым кромкам прикладывают растягивающее усилие от резца, предварительно определяют прогиб от вертикальной составляющей усилия резания, прихватку осуществляют на режиме, обеспечивающем упрочнение металлов, а сварку ведут на подкладке, изготовленной с углублением, равным прогибу от вертикальной составляющей усилия резания. В результате анализа известных технических решений при проведении патентных исследований заявитель не обнаружил технических решений с признаками, сходными с отличительными признаками заявляемого решения, а поэтому совокупность упомянутых существенных признаков позволяет повысить качество при сварке тонкостенных листовых и пластичных металлов, склонных к термическому упрочнению. Предложенное техническое решение поясняется чертежом, где схематично представлен способ дуговой сварки тонкостенных листовых металлов, склонных к термическому упрочнению. Способ осуществляют следующим образом. Предварительно на образцах-свидетелях определяют прогиб от вертикальной составляющей усилия резания Ру. Вертикальная составляющая Ру, приложенная в плоскости, перпендикулярной к стыку свариваемого изделия, и определяющая прогиб заготовки, рассчитывалась в зависимости от силы Рz действующей в плоскости детали. Как показывают эксперименты для тонкостенных деталей величина силы Рz оказывается недостаточной для обеспечения требуемой деформации. Увеличить силу Рz невозможно из-за малой толщины детали и ограниченности снимаемого слоя металла. Поэтому для дополнительного растяжения вводится составляющая силы резания в вертикальной плоскости. Другим средством увеличения силы Рz является постановка перед сваркой прихватки. Силу Рz определяют экспериментально на образцах, при этом Рz задают из условия максимально возможного съема металла, что зависит от свойств материала и его толщины. Вертикальная составляющая силы резания Py, как правило, значительно меньше силы Рz и составляет: Py 0,4Pz. По нашим экспериментальным данным. когда металл нагрет, вертикальная составляющая Рy будет составлять: Py (0,25-0,3)Pz. Величину прогиба материала от вертикальной составляющей Ру определяли экспериментально на образцах. Экспериментально установлена величина прогиба материала от величины Ру резца 2 на 5-ти образцах. Изготавливали подкладку 1 с углублением А величиной, равной высоте прогиба материала от вертикальной составляющей усилия резания Ру резца 2. На подкладку, имеющую углубление А для прогиба
деталей, устанавливают детали 3. Прихватывают детали 3 на режиме, обеспечивающем упрочнение свариваемого металла, вследствие подобранного термического цикла сварки. Прихватка производится сплошным швом. На стык 4 устанавливают резец 2 с жестко закрепленной на резце 2 сварочной головкой 5. Сварку ведут на подкладке 1, изготовленной с учетом прогиба деталей 3 от вертикальной составляющей усилия резания Ру. В процессе сварки к свариваемым кромкам прикладывают растягивающее усилие Pz 130 кгс и усилие вертикальной составляющей Ру 30-40 кгс резцом 2. Резец 2 испытывает повышенную нагрузку при контакте с упрочненным металлом прихваток, тем самым стык детали дополнительно растягивается. Таким образом, тонкостенная деталь в предлагаемом способе получает дополнительное растяжение от прохождения резцом 2 по упрочненному прихваточному металлу стыка. В этом случае резец 2 затрачивает значительно большее усилие резания, чем при резании металла в состоянии поставки. В процессе сварки оставшийся прихваточный металл переплавляется, регулируется напряженно-деформированное состояние для материалов типа 30ХГСА и получаются сварные швы высокого качества. П р и м е р ы. Производили сварку образцов-свидетелей из стали 30ХГСА толщиной 1,5 мм в состоянии поставки. Предварительно на образцах из стали 30ХГСА толщиной 1,5 мм определяли прогиб от вертикальной составляющей усилия резания Ру. Для определения вертикальной составляющей силы резания Ру определяли силу Рz, действующую в плоскости детали. Силу Рz определяли экспериментально на 5-ти образцах. Экспериментально установлено, что сила Рz составляет 130 кгс. Вертикальная составляющая силы резания Ру, как правило, меньше силы Рz и составляет: Py (0,25-03)Pz. Учитывая то, что металл находится в нагретом состоянии Ру
10-40 кгс. Величину прогиба материала от силы резания Ру определяли экспериментально на 5-ти образцах. Экспериментально установлена величина прогиба
материала от резца 2, которая составляет
1 мм с учетом высоты прихватки, которая имела высоту 0,5-0,7 мм. Изготовили прокладку 1 с углублением А величиной, равной высоте прогиба материала
от вертикальной составляющей усилия резания Ру резца 2. На подкладку 1, имеющую углубление А величиной, равной прогибу
1 мм, устанавливали детали 3. Прихватывали детали 3 сплошным швов на режиме, обеспечивающем упрочнение свариваемого металла: Iсв 120 А аргонно-дуговой сваркой в среде защитного газа с расходом 6-7 л/мин. На стык 4 устанавливали проходной резец 2 с жестко закрепленной на резце 2 сварочной головкой 5 типа АСГВ-4. Сварку производили на режиме: Iсв 160А, скорость сварки Vсв 15 м/ч неплавящимся вольфрамовым электродом в среде защитных газов с расходом 7 л/мин. Сварку вели на подкладке 1. В процессе сварки к свариваемым кромкам прикладывали растягивающее усилие Pz 130 кгс и усилие вертикальной составляющей Ру 30-40 кгс проходным резцом. Применение предложенного способа для сварки тонкостенных листовых и пластичных металлов, склонных к термическому упрочнению, путем увеличения растягивающих усилий за счет прохождения резцом 2 по упрочненному прихватному металлу позволило получить высокое качество сварных соединений, не имеющих деформаций после сварки. Таким образом, по сравнению с прототипом предложенный способ дуговой сварки позволяет повысить качество сварных соединений тонкостенных листовых металлов склонных к термическому упрочнению, за счет применения растягивающих усилий, обеспечивающих прогиб свариваемых кромок в процессе сварки, и получить снижение деформаций в сварных соединениях.
Формула изобретения
СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ, при котором детали собирают с прихватками, а в процессе сварки к свариваемым кромкам прикладывают растягивающее усилие резцом, отличающийся тем, что, с целью повышения качества при сварке тонкостенных листовых и пластических металлов, склонных к термическому упрочнению, предварительно определяют прогиб от вертикальной составляющей усилия резания, прихватку осуществляют на режиме, упрочняющем металл, а сварку ведут на подкладке с углублением, равным прогибу от вертикальной составляющей усилия резания.РИСУНКИ
Рисунок 1MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000
Извещение опубликовано: 10.11.2000