Сварка пластин встык: Многослойная сварка пластин встык с V-образной разделкой кромок

Дуговая сварка пластин встык в вертикальном положении шва снизу вверх, без скоса кромок. Вопросы

Многослойная сварка пластин встык с V-образной разделкой кромок

Листовой металл востребован в разных отраслях. Примером выступает соединения кузова автомобилей, создание емкостей для жидкостей. Сварка тонкого металла электродом дает возможность создать конструкции высокой прочности. Для него предусмотрено огромное количество приспособлений. Однако не все представленные методики будут эффективными при обработке листов.

Сварка тонколистового металла электродом

Особенности работы

Не каждый специалист может сваривать железо толщиной 1–2 мм. Это подразумевает навык, опытные характеристики. Если часто смотреть ролики и учитывать рекомендации, то возможно добиться существенных продвижений.

Обработка имеет следующие особенности:

1. Прожоги. Лист достаточно тонкий, поэтому в нем появляются сквозные отверстия. Причиной выступает установленная сила тока, сниженная скорость при ведении шва.
2. Непроваренные места. Желая сделать все быстро, сварщики спешат, что приводит к появлению непроваренных областей. Это ухудшает герметичность, делая деталь непригодным для жидкостей.
3. Наплывы. Расплавленный материал под воздействием направленной силы выдавливает шов на обратной стороне. Положение исправляется подложкой или снижением нагрузки.
4. Деформация конструкции. Материал подвержен перегреванию, что влечет его деформацию. Он вытягивается в месте нагрева. Выходом из положения служит правка холодным способом посредством резинового молотка или распределение шва по поверхности.

С учетом того, что сваривание проводится на сниженной силе тока, то элементы размером 4 мм и 5 мм не дадут электрической дуге гореть в нормальном темпе.

Многослойная сварка пластин встык с V-образной разделкой кромок

1. Выбрать две пластины размером 250X150X10 мм с односторонним скосом кромок.

2. Зачистить кромки до металлического блеска.

3. Вычислить по формулам необходимую мощность пламени для правого способа сварки и выбрать соот­ветствующий номер наконечника горелки. Собрать горелку.

4. Вычислить по формуле диаметр присадочной проволоки.

5. Зажечь пламя горелки, отрегулировать пламя до нормального.

6. Собрать пластины встык с зазором и поставить прихватки (рис. 1 ,а, б). Прихватки выполнить тща­тельно, на тех же режимах, какие будут применены при последующей сварке.

7. Заварить корень шва правым способом в нижнем положении, выполняя прямолинейные движения мунд­штуком и проволокой. При сварке следить за равно­мерным расплавлением обеих кромок и присадочной проволоки.

8. Зачистить валик от шлака, окалины и брызг металла.

9. Заполнить разделку кромок, накладывая после­дующий валик на очищенный предыдущий. Раскладку валиков осуществить в последовательности, показанной на рис. 2, я, б цифрами. Валики 3 и 4 должны быть плоскими и на 1—2 мм ниже верхних кромок свари­ваемых пластин.

10. Нанести последний завершающий (декоратив­ный) валик 5, совершая колебательные движения пламенем и концом проволоки (рис. 2, в). Ширина

шва не должна превышать 2—3 мм ширины разделки кромок. Высота выпуклости должна быть 2—3 мм. Переход металла шва к основному должен быть плав­ным.

11. Собрать аналогичный образец (см. рис. 1).

12. Установить в вертикальном положении.

13. Заварить разделку кромок снизу вверх в такой же последовательности, как рассмотрено выше.

14. Собрать образец под сварку (рис. 3, а).

15. Установить образец на ребро так, чтобы плас­тина без скоса кромок находилась внизу (рис. 3, б).

16. Заварить корень шва без полного расплавле­ния притупления (валик 1 рис. 3, б).

17. Наложить валик 2, затем 3 и декоративный 4 (рис. 3, в) правым способом, придавая ванне наклонное положение. При выполнении сварки (особенно вали­ков 3 и 4) направлять пламя таким образом, чтобы давлением газов пламени удерживать расплавленный металл в ванне (исключить вытекание жидкого металла и его натеки на нерасплавленный металл).

18. Положить пластину на стол сварщика так, чтобы корень шва был вверху (рис. 3, г).

19. Взять зубило, молоток и вырубить корень шва, т. е. образовать канавку шириной 5—6 мм и глубиной

2— 3 мм (рис. 3, г).

20. Заварить канавку за один проход в нижнем положении на режимах, применяемых при заполнении разделки (рис. Зуд).

21. Осмотреть сваренные пластины с целью выяв­ления наружных дефектов швов. Швы не должны иметь натеков, грубой чешуйчатости, неравномерности ширины и выпуклости шва по всей длине.

22. Убедиться в наличии угловых деформаций от усадочных явлений, измерив угловые деформации / пластин (рис. 4).

23. Собрать образец с V-образной разделкой (рис. 5).

24. Заварить разделку в нижнем положении, обес­печив полный провар корня шва, правильную раскладку валиков и их надежное сплавление с кромками основ­ного металла.

25. Сломать образец по шву на прессе.

26. Внешним осмотром установить отсутствие (наличие) пор, шлаковых включений, непроваров и несплавлений.

27. Если имеется оборудование для неразрушаю­щих физических методов контроля, то желательно использовать ультразвук, магнитографию или просве­чивание.

Выбор режимов

В домашних условиях для сваривания рекомендуется использовать инвертор. Он имеет максимально точную настройку по сравнению с трансформаторными моделями.

Мощность тока полностью зависит от размера листов и диаметра дуги. Тонкими считаются листы толщиной 5 мм. Проблемы могут возникнуть с меньшим коэффициентом.

Соответствие силы, материала и диаметра электрода представлено в таблице:

Данные таблицы являются усредненными. Правильно настроить прибор можно при сваривании. При выборе электродов для сварки тонкого металла нужно учитывать, что они оборудованы увеличенной скоростью плавления. Это значит, что шов ведется непрерывно.

Сварочные швы разделяют по такой характеристике, как протяженность.

В этом плане, все швы можно разделить на три отдельные группы. Таким образом, имеем:

• короткие швы, протяженностью 250-300 мм;
• швы средней длины, протяженность которых составляет 300-1000 мм;
• длинные швы, длина которых составляет 1000 мм и более.

Все три категории имеют свои особенности, и поэтому свариваются по-своему. Так, например, короткие швы свариваются от начала к концу лишь в одном направлении. Средние швы сваривают несколькими участками. При этом длина участка выбирается такой, чтобы на нем можно было полностью выварить два, три, четыре электрода. Сварка участков начинается в центре шва и ведется от средины к ее концам. Или же это происходит обратноступенчатым способом, то есть от одного края к другому.

Длинные же швы очень широко применяются в таких отраслях, как резервуаростроение. То есть, на тех участках, где необходимо сварить трубы или цистерны большого диаметра, длины и так далее. Например, это также может быть сфера судостроения. В таких случаях, сварка проходит, как правило, вразбивку, при помощи обратноступенчатого способа.

Также, достаточно распространенной и характерной является сварка металлов большой толщины. Как правило, в этих случаях используются многослойные швы, которые рекомендуют сваривать, так называемым, методом «горка» или же каскадным методом. Во время сварки «горкой» наноситься первый слой шва на участке, длиной около 200-300 мм. После этого, рабочую поверхность очищают, удаляя окалины и шлак, после чего, приступают к нанесению второго слоя. Это делается таким образом, чтобы длина второго слоя была в два раза больше первого. В конце концов, отступив от конца второго слоя, также на 200-300 мм, наноситься третий сварочный шов. Таким образом, образуется сварочный шов, который располагается в обе стороны от центральной точки, при помощи коротких швов.

Каскадный же метод сварки используется при толщине сварных листов более 25 мм, и данный способ является разновидностью предыдущего метода. Если же вы имеете дело с листами, толщина которых превышает 60 мм, в таком случае целесообразнее пользоваться сварочными автоматами, которые будут сообщать электродной проволоке поперечные и возвратно-поступательные передвижения. Таким образом, сварка металла большой толщины является достаточно трудоемкой, при использовании любого возможного метода сварки.

Как варить тонкий металл?

Сваривание тонколистного железа проводится с помощью различных технологий. При точечном воздействии высоких температур исключается образование прожога для качественного шва.

Подготовка

Как сварить тонколистовой металл известно не всем. Существуют правила подготовки к процедуре:

1. Подбирается электрод и коэффициент сварного тока. На корпусе устройства указывается параметр для различной толщины материала. Оптимальным выступает 35–40 А.
2. Нужный электрод ставится, зажимается клемма на свариваемом продукте.
3. Сварные детали должны прочно присоединяться друг с другом.

Спайка тонких металлических листов осуществляется лишь когда технология проверена. После этого разрешается приступать к основному процессу.

Сварка

При малой толщине материала обработка проводится небольшими участками или в шахматном порядке. Применение этой технологии дает возможность ровно распределять тепловые качества:

1. Работу начинают с прихвата электродом по краям, затем ставится точка в центре. Таким образом деталь не может быстро нагреваться, равномерно распределяя напряжение.
2. После нанесения область зачищают металлической щеткой, чтобы удалить шлак.
3. Сварка проводится точечно. Не стоит спешить, нужно дать заготовке остыть.
4. Когда шов станет ровным, для максимальной герметичности проходят полосой на короткой дуге.

Специалисты советуют наклонять изделие от линии горизонта и делать шов от нижней к верхней части. Тогда лишнее станет выходить и самостоятельно выдуваться посредством давления сварочной дуги.

Точечное соединение металла

Сварка Углеродистой Низколегированной Стали

Сварка углеродистой низколегированной стали характеризуется некоторыми особенностями ввиду отсутствия в ней легирующих элементов и высокого содержания углеродов. Чем выше уровень содержания углерода, тем прочнее сталь, но при этом она теряет такое важное свойство, как пластичность. Углерод способствует образованию трещин внутри шва и снижает устойчивость шва к внешнему воздействию. Для предотвращения отрицательного воздействия углерода используются безуглеродные электроды (с низким содержанием), дополнительно вводятся элементы для образования тугоплавких структур, используется определенная структурность выполнения работ и условия медленного охлаждения шва. Важно правильно подобрать сварочные материалы.

Альтернативные методы

Сварка тонколистового металла — процедура деликатная и ответственная. Она требует определенных знаний. Может проводиться полуавтоматом или вручную. Первый метод значительно проще. Процесс вручную подразумевает определенные действия.

Процессом сварки тонкого металла инвертором считается спайка. Сварка встык доступна настоящему профессионалу или в случае, если сила тока рассчитана по всем параметрам. Тогда выбирается пайка внахлест. При инверторной сварке для получения ровного шва нужно выбрать мощность тока.

Сварка Легированных Сталей

Сварка легированных сталей также характеризуется своими особенностями. Соединение средне легированного металла становится сложным процессов, так как такая сталь может как закаливаться, так и перегреваться. Технология соединения таких металлических поверхностей предполагает низкую скорость обработки шва и постоянное охлаждение. Низколегированные металлы требуют при проведении процесса работы по соединению поверхностей применение специального покрытия электродов. Обычно это фтористое или кальциевое напыление. Они способны защитить материал от кристализованных трещин. Чтобы повысить качество шва, его дополнительно проковывают и нормализуют.

Практические советы

Перед процессом опытные сварщики рекомендуют ознакомиться с полезными советами:

1. Изначально следует тренироваться на лишних остатках и бракованных изделиях.
2. При инверторном способе выбирается небольшая мощность, потому что запрещено разрывать работу между электродом и железным листом.
3. Для любой операции необходимо надевать защитную одежду и дополнительные аксессуары, например, термоустойчивые перчатки, невоспламеняющуюся куртку, прочный шлем, очки.
4. Специальная подкладка уменьшает вероятность прожечь отверстия, поэтому варить тонкий металл легче.
5. Меньшая дуга исключает перегревание обрабатываемого места.

Качественная сварка тонкого листового металла осуществляется на специализированном оборудовании. Главное подготовить изделия, отвести лишнюю температуру, выставить ток.

Сварка стыковых соединений в нижнем положении пластин с подготовкой кромок

Сварка в различных положениях: правильный выбор угла наклона сварочного электрода

Кратковременное касание конца электрода металла приводит к зажиганию сварочной дуги и к началу процесса сварки. Под каким углом по отношению к изделию следует далее держать электрод, зависит от многих факторов. Но именно этот угол по направлению к сварке непосредственно влияет на качество формирующегося шва. Выбор положения и метода сваривания для различных металлов так же в различной степени требует правильного поддержания наклона электрода.

Процесс дуговой сварки

По металлу электрода протекает электрический ток, что вызывает короткое замыкание и образует сварочную дугу. Длинной дуги называется расстояние от точки горения до активной точки на электроде (торец электрода). Ее величина так же влияет на выбор положения наклона электрода.

В процессе сваривания происходит разогрев торца электрода до высоких температур и плавление его покрытия. Специальное покрытие, из сварочных газообразующих элементов, сгорая, формирует газовый пузырь, а то, что не догорает, превращается в жидкий шлак. Газовые образования и шлак помогают защитить жидкую ванну металла и сварочную дугу от влияния кислорода. Следует следить, чтобы жидкий шлак постоянно укрывал сварочную ванну, поддерживая необходимую температуру и сохраняя тепло.

Для образования надежного соединения достаточно поддержать расплавленный металл в жидком состоянии около трех секунд. За это время из шва успеваю выйти шлаки и газы. Трех секунд хватает и для формирования правильного сварочного валика, который со своими равномерными чешуйками позволяет выполнить плавный переход между краями проплавленного металла основания.

Поэтому, исходя из выше указанного, является очевидным требование, чтобы жидкий шлак точно следовал за дугой, сразу укрывал расплавленный металл. Этот процесс регулирует время проплавления, оттягивая начала кристаллизации металла. Добиться такого контроля над процессом сваривания можно только при правильном угле наклона электрода по отношению к направлению сварки.

Основные движения торца электрода

При ручной сварке важным показателем является степень необходимых усилий (количество наплавленного металла) для выполнения соединения. Сварные швы условно делятся на:

• нормальные — с ровной или не значительно деформированной поверхностью;
• усиленные — с выпуклой поверхностью;
• ослабленные — с вогнутой поверхностью.

Для достижения качественного шва, кроме получения необходимого количества наплавленного металла, важным является и метод проплавления свариваемых кромок. Это достигается поддержанием дуги постоянной длины и соответствующей техникой перемещения торца электрода.

Длина дуги

Длина дуги должна соответствовать диаметру электрода и его марке, но в основном составляет 0,5—1,2 его диаметра. Значительные отклонения от данного условия приводят к образованию дефектов:

• увеличение дуги — вызывает снижение глубины провара шва, порообразование в соединении и увеличение разбрызгивания металла;
• уменьшение дуги — вызывает короткое замыкание и ухудшение условий формирования шва.

Движения торца электрода

• Техника “треугольником”. Обеспечивает хороший провар корня шва, применяется для усиленного прогрева середины шва. Выполняется: для угловых швов с катетом более 6 мм; для стыков труб в любом пространственном положении.
• Зигзагообразная ломаная линия. Выполняется: для угловых швов с катетом менее 6 мм; при сварке встык для нижнего пространственного положения. Он удобен для сваривания частей труб без скоса кромок.
• Петлеобразная техника. Обеспечивает усиленный прогрев обеих кромок металла. Выполняется: для сваривания легированных металлов; для выполнения вертикальных швов.

Виды одновременных движений электрода

• Поступательное движение. Вдоль оси электрода. Обеспечивает постоянство длины сварочной дуги и скорости сварки.
• Прямолинейное движение. Вдоль оси шва. Контролирует скорость процесса плавления и качество формирования шва.
• Колебательное движение. Поперек оси шва под углом наклона — 45°. Необходимо для прогрева кромок, контроля ширины шва. Не выполняется при сваривании тонких металлов или при выполнении корневого шва (первого шва многослойного метода сваривания).

Качественно выполнить подобные техники сваривания можно только при условии изначально правильной установки угла электрода по отношению к поверхности металла и направлению сварки.

Виды пространственных положений сварки

Нижнее горизонтальное положение. Самое удобное положение для получения качественного шва любой сложности. Этому сопутствует сила тяжести, которая переносит расплавленный металл в сварную ванну и комфортное положение для наблюдения за процессом сварки.

Вертикальное положение. Сила тяжести препятствует точному перенесению расплавленного металла, поэтому сварка в таком положении имеет ряд особенностей. Ее необходимо выполнять короткой дугой и обязательно держать электрод под углом и быстро отводить для затвердения металла.

Сварка вертикальных швов выполняется двумя способами:

1. “Снизу — вверх”. Более удобный способ, который основывается на удержании жидкой капли металла над предыдущей каплей, уже успевшей затвердеть.
2. “Сверху — вниз”. Неудобный способ, но применяется для сварки тонких металлов. Электрод располагается под углом 900 и постепенно перемещается под углом 10— 15°, а дуга направляется на расплавленный металл.

Потолочное положение шва. Самое трудное положение для выполнения шва, поэтому возможно только при небольшом количестве металла сварочной ванны. При выполнении шва в таком положении используется меньшая сила тока, поддерживается короткая дуга и формируется узкий валик для шва.

Сварка в нижнем положении | Тиберис

При сварке в нижнем положении существуют следующие разновидности соединений:

• Стыковые (применяется сварной шов стыкового соединения)
• Угловые (применяется сварной шов углового, нахлестного или таврового соединений).

3.1 Сварка стыкового соединения

Данный тип сварного соединения чаще всего используется для несложных конструкций обычного назначения. При двухсторонней сварке металла толщиной до 8 мм такое соединение будет достаточно прочным, стыковые соединения изделий толщиной не более 4 мм свариваются с одной стороны. Прочность сварных стыковых соединений определяется глубиной проплавления, а она зависит от диаметра электродов, от толщины свариваемых деталей, от величины сварочного тока и от зазора между деталями.

3.2 Сварка углового соединения

Хорошие результаты при сварке угловых швов обеспечиваются установкой плоскостей соединяемых элементов «в лодочку», т.е. под углом 45 градусов к горизонтали (возможны варианты с меньшим радиусом угла). При этом достигается хорошее проплавление стенок и угла элементов, а опасность непровара или подреза невелика. Сварка «в лодочку» дает возможность наплавлять за один проход швы большого сечения. Оптимальный метод подбирается в зависимости от положения и места проведения сварки.

Сварку в «лодочку» лучше всего применять при взаимном расположении свариваемых изделий под углом в 90 градусов при длине угловых швов 8 мм и более.

3.3 Сварка углового соединения (таврового типа)

Обычно при сварке тавровых соединений в нижнем положении нужно несколько проходов. Однопроходные угловые швы допустимы при сварке простых конструкций, но при этом они должны иметь стороны, образующие угол в 45 градусов при угловом сварном шве, и не превышать диаметр используемого электрода более чем на 1,5-3,0 мм.

При многопроходной сварке угловых швов, первый проход всегда выполняется электродом большего размера, чем будут использоваться при повторных проходах. Диаметр электрода для первого прохода — 4-6 мм, шов наплавляется без каких-либо поперечных колебаний электрода. Последующие проходы электродами меньшего диаметра обязательно применяются поперечные колебания (движение электрода из стороны в сторону) Следует внимательно следить, чтобы размах этих колебаний не превысил допустимую ширину шва.

II. Подготовка обратной стороны корня шва

В зависимости от форм разделки и качества сформированного первого валика с обратной стороны произвести выборку обратной стороны до чистого металла таким образом, чтобы торец электрода с покрытием по всей длине выборки касался «дна» выборки. Ширина (S) выборки зависит от глубины выборки. Глубина (h) выборки зависит от качества сформированного обратного валика.

Рис. 36а — при V-образной разделке выборку рекомендуется подготовить под электрод диаметром 4 мм.

Сварку выполнять в один-два слоя электродом диаметром 4-5 мм.

Рис. 36б — при h < 2 мм произвести выборку на ширину 3-4 мм. Сварку выполнить в один проход электродом диаметром 4-5 мм.

Рис. 36в — выборка на глубину 3 мм и более, a S менее диаметра электрода с покрытием может привести к непровару и зашлаковке. Не рекомендуется.

Рис. 36г — Х-образная разделка. При качественно сформированном корне шва с обратной стороны, когда ширина S по всей длине разделки равна или более диаметра электрода с покрытием, выборка не требуется. Это самый оптимальный и производительный случай.

В том случае, когда необходима выборка, произвести ее как показано на рис. 36д, очень важно — места 1 и 2 раздать (срезать).

Рис. 36е — если выборка глубокая и места 1, 2 не срезаны, получаются параллельные кромки. И если даже электрод с покрытием входит в такую разделку, то горение сварочной дуги происходит в сжатых условиях, что приводит к непроварам и зашлаковке в местах «3» и нестабильному сварочному процессу.

Рекомендуется выборку делать отрезным камнем толщиной в 6 мм, что позволит применять электрод диаметром 4 мм, о преимуществе которого говорилось ранее.

Сварка стыковых соединений в нижнем положении

I. Сварка первого корневого валика в стыковом соединении

Сварка первого корневого валика в стыковом соединении самая сложная и требует от сварщика особых навыков и большой тренировки.

Выполненный валик должен быть «нормальным» или «вогнутым», с проплавлением обоих кромок, без подрезов, с хорошим формированием с обратной стороны. Все это достигается при определенной совокупности подбора сварочного тока, скорости сварки, длины дуги, наклона и манипулирования электродом.

При сварке первого корневого валика в зазор с V-образной разделкой кромок (рис. 31а) применяется электрод диаметром 3 мм, сварочный ток в диапазоне 85 ± 5 ампер в зависимости от толщины металла, зазора и притупления.

При сварке V-образной (рис. 31б) и Х-образной разделке (рис. 31в) применяются электроды диаметром 3-4 мм (рекомендуется применять электрод диаметром 4 мм). Протяженность валика одного электрода диаметром 4 мм в 2-3 раза превышает длину валика, сваренного электродом диаметром 3 мм. Сокращается количество стыковок электрода (начало и конец сварки), что уменьшает возможность дефектов и резко увеличивает производительность. Сварочный ток для электрода диаметром 3 мм — 90 А ± 5 А, 4мм — 140 А±5 А.

Подобрав диаметр электрода и сварочный ток в зависимости от сборки и вышеперечисленных условий, сварку в зазор первого валика рекомендуется производить тремя способами:

1-й способ

— без манипулирований (рис. 32), Этот способ возможен при совокупности минимального рекомендуемого тока в V-образной и минимально го или среднего в Х-образной разделке, средней длины дуги при определенном зазоре и притуплении кромок и толщине металла. Наблюдая за оплавлением обеих кромок и притупления сварочной дугой и заполнением зазора жидким электродным металлом, необходимо производить поступательное движение с определенной скоростью, не позволяющей делать пропуски в соединении кромок при большой скорости и прожоги при маленькой скорости.

Угол наклона электрода по отношению к направлению сварки выдерживать 90 ± 10°. Сварка под «прямым углом» и «углом вперед» в разделке возможна только при сварке первого валика в зазор, т.к. часть жидкого шлака, идущего впереди, стекает в зазор и защищает жидкий металл шва с обратной стороны изделия.

В случае недостаточного зазора (при сборке) или же стяжки кромок и др. причин в процессе сварки шлак, идущий впереди, не успевает стекать в зазор и происходит его излишнее накопление впереди электрода, что может привести к непровару корня шва.

В этом случае необходимо сварку производить «углом назад».

В том случае, когда зазор в сочетании с другими параметрами оказался большой и происходит чрезмерный проплав или сварка на грани прожога, необходимо применять сварку «углом вперед». В этом случае воздействие на притупление и зазор происходит не прямой («открытой дугой»), с максимальным проплавлением, а через жидкий металл, идущий чуть впереди. При этом внимательно наблюдать, чтобы жидкий металл, идущий впереди электрода (получается как бы поступательным движением электрода мы «катим» впереди жидкий металл), оплавлял обе кромки притупления, соединяя их электродным металлом. Это возможно при определенной скорости сварки, которую должен определить сварщик.

2-й способ

— с манипулированием электродом — «вперед назад». Не меняя наклона электрода, для избежания прожога, действуя «открытой дугой» на кромки в зазоре, производить возвратно-поступательные движения. При возврате на кристаллизующийся валик (8-12 мм) место перехода кратера в зазор подстывает. Затем снова выполнить движение вперед, проплавляя открытой дугой край кратера и кромки притупления в зазоре.

Расстояние прохода открытой дугой над зазором зависит от всех перечисленных выше условий. Поэтому сварщик сам должен ориентироваться и выбирать оптимальный вариант.

3-й способ

— с манипулированием электродом (рис. 33) — «лестница», том случае, когда происходит чрезмерное проплавление, рекомендуете, производить поперечные колебательные движения от одной кромки к дру гой. Очень важен переход над зазором. Если кромки притупления не оплавляются — значит, слишком быстрый переход и высокая длина дуги. Необходимо при переходе над зазором уменьшить длину дуги, а при подходе к кромке разделки чуть подняться по ней вверх и в месте задержки сделать короткую дугу (как бы прижаться электродом к изделию). Задержка необходима для отвода тепла от зазора, для прогрева кромки и для наполнения кратера электродным металлом. Переход к другой кромке осуществлять (без суеты) спокойно (для избежания подреза на кромке). В зависимости от проплавления кромок притупления проходить либо через зазор (как бы спускаясь), либо над зазором, выдерживая выбранную высоту валика от зазора. Наклон электрода по отношению направления сварки 90° ±10°

Большое значение на качество корневого валика имеет начало и коне сварки (при замене электрода).

При недостаточной квалификации сварщика при сварке первого корневого валика (в зазор) в местах стыковки электродов при формировании корня шва с обратной стороны образуются «ямочки», т.е. углубленные несплавления (рис. 34). Приходится проводить глубокую механическую выборку обратной стороны корневого шва, даже при наличии хорошо сформированного обратного валика.

Для того, чтобы избежать выборки, необходимо, чтобы:

1. Высота корневого валика не превышала диаметра электрода.

2. Кратер при окончании электрода оставался пологим.

3. Перед зажиганием нового электрода тщательно очистить кратер и особенно окончание кратера, переходящего в зазор, и сам зазор от застывшего шлака. При необходимости зачистить механическим способом кратер с плавным переходом в зазор.

4. Зажигание нового электрода производить на вершине кратера, соединив первую чешуйку с последней чешуйкой застывшего валика (рис. 35).

Спускаясь по кратеру с положения (1) к зазору, необходимо не допускать подтекания жидкого шлака под дугу в зазор (путем правильного выбора угла наклона электрода и скорости продвижения). Не доходя до окончания кратера, из положения 2, быстро перевести электрод (при этом выровнять наклон электрода до 90° к направлению сварки) в положение 3 и, действуя открытой дугой, произвести задержку центром дуги в месте перехода кратера в зазор при короткой длине дуги. Время задержки определяется следующим образом. В начале горение большей части дуги происходит по другую сторону зазора, т.е. с обратной стороны, что и позволяет проплавить перемычку с обеих сторон. И после того, как электродный металл заполнит зазор в месте задержки и дуга в основном будет гореть со стороны сварки, начать поступательное движение одним из способов, выбранным сварщиком. Все это позволит сформировать корень шва с обратной стороны с минимальными перепадами в местах замены электродов и избежать глубоких «ямочек». При хорошо сформированном обратном валике не требуется выборки, что уменьшает расход материалов и увеличивает производительность труда.

Примечание. Можно, не обивая шлака, начинать новый электрод. Это идеальный вариант для качественной стыковки окончания и начала сварки, но требует высокого мастерства, сноровки в быстрой замене электрода (не при каждом держателе есть такая возможность) и ряде других факторов, когда не успевает застыть кратер и шлак еще жидкий (полужидкий) и красный, все это дает возможность легкого зажигания электрода и хорошего проплавления в стыковке. Такое зажигание исключает образование стартовых пор. Это возможно, повторяем, только при незастывшем кратере.

Таким способом можно варить корень шва двумя сварщиками в «перехват».

Перед подготовкой к сварке обратной стороны разделки необходимо на первый корневой валик проложить еще 1-2 валика (в зависимости от толщины металла) для увеличения сечения шва по высоте. Это требуется для того, чтобы в случае выборки обратной стороны не осталось тонкое сечение первого корневого валика. Если позволяет ширина предыдущего валика, перейти на больший диаметр электрода. Сварочный ток — средний или максимальный. Сварку производить «углом назад». Угол наклона электрода в зависимости от расположения шлака. Скорость сварки выдерживать такую, чтобы валики были без усиления, без подрезов по краям шва Манипулирование электродом производить в зависимости от ширины предыдущего и выполняемого валиков, с обязательной задержкой на кромка разделки. Задержка необходима для прогревания кромок, что способствует лучшему формированию валика и исключению подрезов по краям шва

II. Подготовка обратной стороны корня шва

В зависимости от форм разделки и качества сформированного первого валика с обратной стороны произвести выборку обратной стороны до чистого металла таким образом, чтобы торец электрода с покрытием по всей длине выборки касался «дна» выборки. Ширина (S) выборки зависит от глубины выборки. Глубина (h) выборки зависит от качества сформированного обратного валика.

Рис. 36а — при V-образной разделке выборку рекомендуется подготовить под электрод диаметром 4 мм.

Сварку выполнять в один-два слоя электродом диаметром 4-5 мм.

Рис. 36б — при h < 2 мм произвести выборку на ширину 3-4 мм. Сварку выполнить в один проход электродом диаметром 4-5 мм.

Рис. 36в — выборка на глубину 3 мм и более, a S менее диаметра электрода с покрытием может привести к непровару и зашлаковке. Не рекомендуется.

Рис. 36г — Х-образная разделка. При качественно сформированном корне шва с обратной стороны, когда ширина S по всей длине разделки равна или более диаметра электрода с покрытием, выборка не требуется. Это самый оптимальный и производительный случай.

В том случае, когда необходима выборка, произвести ее как показано на рис. 36д, очень важно — места 1 и 2 раздать (срезать).

Рис. 36е — если выборка глубокая и места 1, 2 не срезаны, получаются параллельные кромки. И если даже электрод с покрытием входит в такую разделку, то горение сварочной дуги происходит в сжатых условиях, что приводит к непроварам и зашлаковке в местах «3» и нестабильному сварочному процессу.

Рекомендуется выборку делать отрезным камнем толщиной в 6 мм, что позволит применять электрод диаметром 4 мм, о преимуществе которого говорилось ранее.

Длина сварочной дуги

Длина дуги являться важным теологическим параметром процесса сварки. От нее зависит качество формирования шва, защита сварочной ванны, величина разбрызгивание металла, величина тепловложения.

Сварочная дуга

В зависимости от вида покрытия электродов в процессе сварки необходимо поддерживать дугу определенного размера. Как правило от 0,5 до 1,5 диаметра покрытого электрода. При сварке электродами с основным видом покрытия следует производить сварку на как можно короткой дуге, не более диаметра электрода. При сварке слишком длинной дугой, процес горение становится неустойчивым, идет сильное разбрызгивание металла, ухудшаться защита сварочной ванны. Длинная дуга способствует более интенсивному окислению и азотированию расплавляемого металла, а при сварке покрытыми электродами с основным видом покрытия приводит к образованию пор. При короткой дуге обеспечивается мелко капельный перенос металла, что обеспечивает более качественный процесс сварки. Поддержание сварочной дуги нужной длины один из ключевых показателей техники сварки.

III. Сварка второго корневого валика

Корневой валик с обратной стороны является завершением сварки корня шва в Х-образной разделке и в V-образной (с подваркой корня с обратной стороны). Чаще всего дефекты в корне шва бывают не при сварке первого валика, а при сварке корневого валика с обратной стороны, т.е. между первым и обратным корневым валиках. Рекомендуемые ниже советы помогут избежать дефектов в основе шва.

После подготовки обратной стороны корневого валика сварщик должен убедиться в качестве выборки (подготовки) обратной стороны путем промера S разделки выбранным диаметром электрода (рис. 37а).

Сварочный ток подобрать согласно диаметру электрода от среднего до максимального значения в зависимости от конкретного случая. Подобрав сварочный ток, большое значение на качество сварки 1-го валика с обратной стороны оказывает угол наклона электрода. Сварка ведется в самом узком месте. И если при сварке в зазор идущий впереди жидкий шлак частично стекает в зазор, то в данном случае ему некуда стекать, как только под электрод. Кроме того, избыточное его количество на единицу площади металла шва напирает на сварочную дугу. Происходит зашлаковка и непровар между первым корневым и вторым свариваемым валиком. Чтобы избежать зашлаковки и добиться максимального переплавления с первым корневым валиком, необходимо сварку производить «углом назад», чтобы силой дуги оттеснять жидкий шлак. Иногда, чтобы добиться качественного валика, необходимо наклонять электрод под очень малым углом к изделию, чуть ли не «лежа».

В случаях, когда все же жидкий шлак начинает появляться впереди электрода, — необходимо увеличить: наклон электрода, скорость сварки, длину дуги и произвести короткую пробежку электрода чуть вперед на 5-12 мм. В этом случае дуга отгоняет жидкий шлак назад. Затем небольшой возврат (для выравнивания валика), после чего продолжать поступательное движение с определенной скоростью и определенным углом наклона электрода.

Скорость сварки значительно влияет на расположение жидкого шлака. Необходимо поступательное движение электрода выбрать таким, чтобы высота валика была минимальной, а ширина достаточной для соединения обеих кромок разделки (выборки). Валик должен быть «нормальным» или «вогнутым» (рис. 37б). При оптимально выбранных скорости и наклоне электрода происходит прямое воздействие на «дно» разделки открытой дугой, что способствует максимальному сплавлению второго валика с первым. При выполнении «горбатого» валика возможны непровары, зашлаковки по краям шва. В таком случае требуется выборка — зачистка усиления, что влечет за собой излишний расход материалов, электродов и времени.

Длину дуги при сварке первого корневого валика с обратной стороны корня шва рекомендуется выдерживать средней или между средней и короткой. При средней длине дуги ванна шире и захватывает обе кромки, меньше скапливается жидкого шлака впереди электрода.

Заполнение разделки

Заполнение разделки — 2 этап сварки стыковых и угловых соединений. После сварки корня шва перейти на больший диаметр электрода, если позволяет ширина корневого валика. Последующие 3-й и 4-й валики с обеих сторон в Х-образной разделке и 2-й и 3-й в V-образной разделке, а также при сварке «в лодочку» в угловых соединениях, рекомендуется варить на максимальном или близко к максимальному сварочном токе (рис. 38). Валики, выполненные во всю ширину разделки, должны быть «нормальными». С увеличением ширины разделки переходить на сварку с манипулированием, как показан 5-й валик. Выполнить «нормальные» валики без подрезов с плавным переходом на кромки позволит задержка на каждой кромке. При подходе к стенке разделки краем электрода (обмазки) плотно прижаться к кромке. Сделав задержку, мы прогреваем ее и, уходя электродом к другой стенке, жидкий металл хорошо формируется у прогретой стенки. Переход от одной стенки к другой осуществлять после заполнения электродным металлом кратера плавно, не допуская подреза.

Многопроходная, многослойная сварка сравнима с наплавкой. При заполнении разделки больших толщин, когда ширина валика превышает 3 диаметра электрода (с покрытием), необходимо переходить на сварку последующих слоев в несколько проходов. При переходе в два валика, первый валик (6-ой по рис. 39) рекомендуется прокладывать с неудобной для сварщика стороны, оставляя место для второго валика не менее диаметра электрода с покрытием. Сварочный ток — в максимальном диапазоне. Валик должен быть с усилением, как при обычной наплавке, но с плавным переходом к кромке и нижнему валику Для второго валика получается форма как при сварке «в лодочку». Его высоту можно выполнить наравне с 6-м валиком, чуть ниже или выше. Последующие слои — обычная наплавка (не забывая оставлять между предпоследним валиком каждого слоя и кромкой расстояние не менее диаметра электрода с покрытием).

При Х-образной разделке необходимо чередовать сварку с обеих сторон. Чем чаще чередовать, тем меньше поводки изделия. Минимальное количество кантовок — 3 раза:

1) 1/3 разделки с корня шва с одной стороны — 1-я кантовка.

2) 1/2 разделки с другой стороны корня шва — 2-я кантовка.

3) Окончательное заполнение разделки с начальной стороны — 3-я кантовка.

4) Окончательное заполнение второй стороны.

Сварка в нижнем положении | Тиберис

При сварке в нижнем положении существуют следующие разновидности соединений:

• Стыковые (применяется сварной шов стыкового соединения)
• Угловые (применяется сварной шов углового, нахлестного или таврового соединений).

3.1 Сварка стыкового соединения

Данный тип сварного соединения чаще всего используется для несложных конструкций обычного назначения. При двухсторонней сварке металла толщиной до 8 мм такое соединение будет достаточно прочным, стыковые соединения изделий толщиной не более 4 мм свариваются с одной стороны. Прочность сварных стыковых соединений определяется глубиной проплавления, а она зависит от диаметра электродов, от толщины свариваемых деталей, от величины сварочного тока и от зазора между деталями.

3.2 Сварка углового соединения

Хорошие результаты при сварке угловых швов обеспечиваются установкой плоскостей соединяемых элементов «в лодочку», т.е. под углом 45 градусов к горизонтали (возможны варианты с меньшим радиусом угла). При этом достигается хорошее проплавление стенок и угла элементов, а опасность непровара или подреза невелика. Сварка «в лодочку» дает возможность наплавлять за один проход швы большого сечения. Оптимальный метод подбирается в зависимости от положения и места проведения сварки.

Сварку в «лодочку» лучше всего применять при взаимном расположении свариваемых изделий под углом в 90 градусов при длине угловых швов 8 мм и более.

3.3 Сварка углового соединения (таврового типа)

Обычно при сварке тавровых соединений в нижнем положении нужно несколько проходов. Однопроходные угловые швы допустимы при сварке простых конструкций, но при этом они должны иметь стороны, образующие угол в 45 градусов при угловом сварном шве, и не превышать диаметр используемого электрода более чем на 1,5-3,0 мм.

При многопроходной сварке угловых швов, первый проход всегда выполняется электродом большего размера, чем будут использоваться при повторных проходах. Диаметр электрода для первого прохода — 4-6 мм, шов наплавляется без каких-либо поперечных колебаний электрода. Последующие проходы электродами меньшего диаметра обязательно применяются поперечные колебания (движение электрода из стороны в сторону) Следует внимательно следить, чтобы размах этих колебаний не превысил допустимую ширину шва.

Подготовка кромок для стыковой сварки листов толщиной 11,1 мм и…

Контекст 1

… образцы исследованы с помощью световой оптической микроскопии и сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Cr, Mo и Ni анализировали методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDX) в γ- и δ-зернах и вокруг выделений вторичных фаз. Образцы для испытания на удар по Шарпи с простой балкой были обработаны до 55 мм в длину, 10 мм в глубину и ширину с их 2-мм V-образными надрезами (тип А), расположенными поперек направления сварки, перпендикулярно поверхности листа и центрированными по металлу сварного шва. и линии слияния.Затем образцы подвергали испытаниям на ударную вязкость по Шарпи при -50 o C в соответствии с ASTM E23. Исследование микротвердости индентором Виккерса при нагрузке 9,8 Н (HV1) проводили в поперечных к направлению сварки плоскостях; расстояние между зубцами 0,5 мм. Было проведено детальное исследование микротвердости зерен δ в ЗТВ всех сварных соединений при нагрузке 0,49 Н (HV0,05). Пластины DSS толщиной 11,1 мм были соединены за 4 прохода GMAW и за один проход HPAW и PAW (рис. 1).Отношение провара наплавленного валика к его ширине (соотношение сторон) рассчитывалось как 0,6 (среднее число проходов), 1,5 и 2,5 для сварных швов GMA, HPA и PA соответственно. Как и обычный процесс дуговой сварки, GMAW работает в режиме проводимости (вплавления). В кондуктивном режиме сварки дуга имеет тенденцию расходиться через зазор между концом электрода и заготовкой. Поэтому эффективный радиус распределения плотности энергии высок, и, следовательно, эффект плавления ограничивается поверхностью и недрами обрабатываемой детали.Принимая во внимание, что в PAW и HPAW дуга между вольфрамовым электродом и заготовкой сужается из-за сужающегося действия газового сопла с отверстием. Плазменная дуга технически столбчатая из-за сужения, обеспечиваемого соплом. Эта суженная дуга приводит к высокой удельной точечной энергии на поверхности заготовки, что приводит к образованию столба пара (замочной скважины) через толщину заготовки. Тепло, выделяемое как анодным пятном на изделии, так и потоком плазмы, может осаждаться и передаваться под его поверхность во время сварки в режиме замочной скважины.Замочная скважина изменяет градиент поверхностного натяжения сварочной ванны от отрицательного к положительному, который обычно положительный к отрицательному в режиме сварки оплавлением (кондуктивным) [17, 18], поэтому режим сварки плавлением является принципиальным определяющим фактором для конвекция в сварочной ванне и проплавление. Методы сварки с замочной скважиной (PAW и HPAW) обеспечили значительно более высокие параметры эффективности по сравнению с методом вплавления, GMAW. Возможность глубокого провара при сварке в замочную скважину дала возможность работать с более узкими зазорами и завершить процесс соединения за один проход без нарушения целостности.Во-первых, уменьшенный угол скоса для HPAW требует меньшего количества присадочной проволоки, чем для обычной V-образной канавки. В дальнейшем однопроходная сварка обеспечивала значительно меньшее время дуги и отсутствие пауз между проходами, что выгодно для экономичности сварки (рис. 3). Равноосные зерна в центре сварного шва и столбчатые зерна по бокам обычно формируют структуру металла сварного шва сварных соединений PA и HPA (рис. 4). Равноосная дендритная структура в середине зоны плавления свидетельствует об относительно более высоком уровне конституционального переохлаждения при затвердевании.Равноосная структура более отчетливо наблюдалась в средней линии зоны сплавления ПА сварки, где скорость затвердевания наиболее высока. В зоне сплавления GMA-сварки наблюдались почти только столбчатые дендриты. Столбчатые дендриты образовались почти перпендикулярно линии сплавления во всех сварных соединениях. Это указывает на максимальный температурный градиент и, следовательно, на характеристику теплового потока, который является двумерным в валиках с высоким коэффициентом удлинения, полученных путем формирования замочной скважины, и трехмерным в валиках с низким коэффициентом удлинения при сварке GMA.Микроструктура ССП после сварки обусловлена ​​как фазовыми превращениями при затвердевании, так и последующими твердофазными превращениями, которые в основном контролируются составом материала и скоростью охлаждения. Скорость охлаждения определяется подводом тепла в процессе сварки и условиями теплообмена в материале. В ходе расчетов базовое определение подводимой теплоты было …

Контекст 2

… нержавеющие стали (DSS) имеют значительную конкурентоспособность среди нержавеющих сталей из-за своей высокой прочности и более низкого содержания Ni.Более того, из-за ее высокой стойкости к точечной коррозии инженеры-конструкторы предпочитают использовать DSS, а не аустенитные нержавеющие стали, в качестве ограждающих и конструктивных узлов, где особенно серьезной проблемой является воздействие хлоридов. Выгодные характеристики DSS гарантируются сбалансированным распределением аустенита (γ)/дельта-феррита (δ) с минимально возможным количеством вторичных фаз в микроструктуре. Любая термическая обработка выше 300 o C, например, сварка плавлением, может привести к ухудшению оптимальной микроструктуры ДСС [1, 2 – 3].Металлургия ССП после сварки в основном определяется составом металла шва и скоростью охлаждения. Подвод тепла, предварительный нагрев и температура между проходами во время сварочных операций являются основными факторами, влияющими на скорость охлаждения. В то время как высокие скорости охлаждения сохраняют больше феррита и приводят к более высокой вероятности выделения нитридов [4, 5], медленные скорости охлаждения и увеличенная продолжительность сварки увеличивают возможность спинодального распада богатого хромом феррита (α ı ), а именно 475 o C – охрупчивание и выделение интерметаллидов, таких как Sigma (σ) и Chi (χ) [6].Поэтому при обычной многопроходной сварке плавлением подводимая теплота должна находиться в узких верхних и нижних пределах, а межпроходные температуры должны поддерживаться относительно низкими (180–200 o C) для получения умеренных скоростей охлаждения [1, 7]. Управление такими параметрами сварки с низкими допусками требует дополнительных трудозатрат на разработку и производство при использовании традиционных процессов многопроходной сварки. Пока контролируется затвердевшая микроструктура, сварка DSS за один проход обеспечит как экономичность сварки, так и постоянство металлургического и механического качества.Однопроходная сварка DSS может быть получена с помощью плазменно-дуговой сварки (PAW), лазерно-лучевой сварки (LBW), гибридной лазерно-дуговой сварки (HLAW) и электронно-лучевой сварки (EBW) в режиме замочной скважины. Однако эти методы сварки применимы к соединениям с очень узким зазором или без зазора, поэтому невозможно ввести надлежащее количество присадочного металла, который имеет избыток Ni, в металл сварного шва, чтобы получить достаточное γ в матрице δ. Помимо очень низких тепловложений [8, 9], автогенная или частично автогенная сварка в замочную скважину может приводить к образованию избыточного δ-феррита в сваренных СПП, что приводит к ухудшению ударной вязкости и коррозионных свойств материала [10, 11].Таким образом, PAW, LBW, HLAW и EBW DSS обычно требуют послесварочной обработки, такой как обработка раствором, для получения микроструктуры металла шва, которая имеет надлежащий фазовый баланс и не содержит вторичных фаз [12]. Было замечено, что добавление небольшого количества никелевого порошка [13] или вспомогательная заправка азотом в зону плавления во время таких сварочных процессов восстанавливают правильное соотношение γ и δ [14]. Однако такие вмешательства вновь удорожают и усложняют процессы сварки, добавляя новые параметры для контроля.Недавно разработанный процесс гибридной плазменно-газовой дуговой сварки металлическим электродом (HPAW), который был запатентован под названием SuperMIG, использует преимущества сочетания характеристик глубокого проплавления PAW с возможностью осаждения присадочного металла газовой дуговой сварки металлическим электродом (GMAW). Этот метод был успешно применен к нелегированным сталям, и характеристики свариваемости были опубликованы ранее [15]. В настоящей работе рассматривается микроструктурная и механическая стабильность стандартных сварных соединений из дуплексной нержавеющей стали (марка 2205), полученных с помощью этого гибридного метода сварки.Чтобы обеспечить контрольную точку для данных металлургических и механических характеристик, одна и та же методология исследования была применена к пластинам DSS, сваренным только методами GMAW или PAW. Процессы фазового превращения и осаждения оценивались с учетом данных о подводимой теплоте и скорости охлаждения, зарегистрированных во время сварочных работ. Свойства твердости и ударной вязкости материала после сварки обсуждались с точки зрения микроструктурных характеристик зоны сплавления (ЗС) и зоны термического влияния (ЗТВ) сварных соединений.Пластина из дуплексной нержавеющей стали толщиной 11,1 мм, соответствующая ASTM A240 S32205, была разрезана и скошена для операций стыковой сварки. PAW наносили на стыковое соединение с квадратной канавкой, а зазор в корне составлял 0,5 мм, чтобы стабилизировать работу, которая требует равновесия между давлениями газа в дросселе и парами металла через замочную скважину. В стыковое соединение с V-образной канавкой были введены обычные угол скоса, поверхность притупления и размеры зазора для обеспечения характеристик GMAW. Совместная конструкция была разработана специально для HPAW с учетом процессов конвекции и разбавления.Детали снятия фаски для всех трех методов приведены на рисунке 1. Пластины были закреплены на платформе в горизонтальном положении (1G), и движение промышленного робота приводило в движение горелки. В отличие от GMAW и PAW, в HPAW одновременно формируются две разные дуги; а именно, постоянный ток прямой полярности между заготовкой и вольфрамовым электродом и постоянный ток обратной полярности между сварочным проволочным электродом и заготовкой. Принципиальная схема работы метода HPAW представлена ​​на рисунке 2.Параметры сварки подробно описаны в таблице 2. Проволочный электрод SFA/AWS 5.9 ER2209 DSS применялся во время сварки GMA и HPA. Химический состав основного металла (ОМ) и присадочного металла представлен в таблице 1. Газовая смесь аргон-2% О 2 применялась для защиты затвердевающего металла шва и ЗТВ во время процессов GMAW и сварки с замочной скважиной (HPAW и PAW). и с расходами 14 и 21 литров в минуту соответственно. Аргон высокой чистоты использовался в качестве газа на диафрагме во время работы HPAW и PAW с расходом 4.5 литров в минуту, а диаметр отверстия 3,2 мм. Сборка пластин таким образом, чтобы корневые зазоры были меньше, чем диаметр столба дуги, позволила нам получить стабильные замочные скважины во время PAW и HPAW. Следовательно, плазменная дуга может воздействовать на соединение, расплавлять материал и создавать сварочную ванну. В методе замочной скважины, поскольку расплавленная ванна предотвращается от разлива за счет ее поверхностного натяжения, обычно не требуется подкладка для материалов толщиной до 6 мм. Керамическая подложка использовалась для поддержки сварочной ванны не только при корневом проходе GMAW, но и при однопроходной сварке в замочную скважину пластин толщиной 11 мм.Время охлаждения фиксировали в диапазоне от 1300 до 200 o C, погружая хромельовые термопары типа К с керамической оболочкой в ​​сварочную ванну и одновременно выключая дугу. Диаметр термопарных проводов составлял 1,0 мм. Система сбора данных (8-канальный усилитель термопары SCXI 1112-8 на шасси SCXI 1000) использовалась для записи данных зависимости температуры от времени с частотой дискретизации 10 Гц. Скорости охлаждения были рассчитаны и представлены в таблице 2. После завершения сварочных процессов целостность сварных соединений была подтверждена рентгенографическим контролем.Распределение остаточного напряжения на каждом сварном шве определяли неразрушающим методом методом магнитного шума Баркгаузена (MBN) с использованием Stress-Tech Rollscan-µscan 500-2 и датчика 4316. Амплитуды MBN калибровали во время испытания на одноосное растяжение, закрепляя датчик MBN на образец. Подробности процедур калибровки и измерений можно найти в литературе [16]. Ферритоскоп Фишера использовали для измерения доли ферромагнитных (δ-ферритовых) фаз в сваренных образцах.Количества компонентов δ и γ были качественно оценены с помощью рентгеноструктурного анализа (XRD). Дифрактограммы были получены для порошковых образцов, извлеченных из зоны сплавления всех сварных соединений. Излучение CuKα использовалось в диапазоне 2θ от 20 o до 70 o со скоростью сканирования 0,5 o мин -1 . Детали, соединенные с использованием трех различных методов сварки, были разрезаны поперек направления сварки для изучения микроструктуры. За шлифовкой бумагой SiC различных сортов следовала полировка коллоидным оксидом алюминия.Образцы травили 40% электролитическим раствором NaOH (-4 В, 20 секунд) и реагентами Beraha II для усиления контраста между δ- и γ-фазами. Образцы исследовали с помощью световой оптической микроскопии. Измерения с помощью ферритоскопа и рентгеноструктурный анализ сопровождались количественной металлографией, где использовалось программное обеспечение для подсчета пикселей. 2020 апрель; 13(8): 1798.

Поступила в редакцию 21 февраля 2020 г .; Принято 6 апреля 2020 г.

Abstract

В работе проведен анализ концентрации напряжений в кромке сварного шва двухклинового и одноклинового стыковых сварных соединений при воздействии растягивающих, изгибающих и сдвигающих нагрузок.Для каждого геометрического случая и варианта нагружения была получена точная формула коэффициента концентрации напряжения близкой формы, основанная на более чем 3,3 тысячах решений методом конечных элементов. Процентная погрешность формул составляет менее 2,5 % для широкого диапазона значений геометрических параметров, включая радиус закругления шва, ширину шва, толщину листа и угол зазора сварного шва. Также рассмотрен предельный случай, когда радиус носка шва стремится к нулю. В случае сдвигающих нагрузок была разработана плоская модель, основанная на тепловой аналогии.Весь анализ был выполнен в предположении, что дуга окружности представляет собой форму избыточного металла шва. Представленные решения могут быть использованы при компьютерной оценке усталости элементов конструкций.

Ключевые слова: стыковые сварные соединения, надрез, коэффициент концентрации напряжений, пятка шва, метод конечных элементов, осевая, изгибающая и сдвигающая нагрузки

1. Введение

Сварные соединения являются одним из наиболее распространенных видов соединения. Годы развития технологии производства повысили такие качества, как улучшенная герметичность, низкая стоимость и более короткие сроки изготовления.Однако в зоне сварки все еще могут наблюдаться некоторые неблагоприятные явления, такие как структурные неровности и несовершенства материала, остаточные напряжения, трещины или дефекты подрезки, которые могут вызвать значительное снижение усталостной долговечности конструкции. Теме прочности сварных соединений и разработке соответствующих методик расчета посвящено множество научных работ, связанных с явлениями физической усталости, моделированием процессов повреждения и расчетами на долговечность.

Рост усталостной трещины является основным явлением, происходящим в сварных конструкциях, подвергающихся переменному нагружению, где скорость распространения усталости может зависеть от длины трещины, геометрии сварного шва и сопровождающего его поля остаточных напряжений [1,2,3,4,5].В таких случаях подход механики разрушения, основанный на понятии коэффициента интенсивности напряжений, оказывается очень удобным. Экспериментальный метод, полезный для определения коэффициентов интенсивности напряжений для реальных сварных конструкций, был представлен Chung et al. [6].

Многочисленные методы анализа усталости основаны на локальном напряжении [7, 8] и различных концепциях, таких как структурное напряжение [7, 9, 10, 11, 12] и соответствующее напряжение горячей точки [11, 13, 14]. ,15], эффективное напряжение надреза [10,16,17], связанное с эталонными радиусами надреза [10,12,18] и многие другие.Кроме того, локальная зона пластичности может быть вызвана высокой концентрацией напряжений. В таких случаях зона циклической пластичности может служить подходящим параметром для более точного прогнозирования усталостной долговечности [19]. Влияние остаточных напряжений на период инициации усталости на основе локального подхода описано в ссылках [3,20,21]. Ливьери и Лаззарин Ссылка [22] предложили метод оценки усталостной прочности сварных соединений на основе обобщенных коэффициентов интенсивности напряжения, применимых к острым V-образным надрезам.Общие проблемы, связанные с надрезами, также можно найти в недавно опубликованном обзоре [23] о достижениях в области эффектов надрезов при усталости металлов.

Более сложные модели, учитывающие двухстадийное явление повреждения, включая периоды зарождения и распространения усталостной трещины, были представлены в ссылках [10] и [24].

Два подхода, основанные на номинальных напряжениях и напряжениях надреза, были изучены в Ссылке [20], указывая на то, что локальный подход является более подходящим для прогнозирования усталостной долговечности и усталостной прочности.

Также были разработаны многочисленные стандарты и рекомендации для облегчения проектирования [25,26,27,28,29,30].

Одной из основных проблем при попытке оценить усталостную долговечность конструкции является определение максимального напряжения, чтобы преобразовать историю нагружения отдаленных напряжений в самую слабую точку, где может начаться усталостное растрескивание. С этой целью обычно используют коэффициенты концентрации напряжений ( SCF s) (значения которых зависят от геометрии и условий нагружения) [31].Некоторые исследования [32,33,34,35] также предоставили аналитические решения для тел различной геометрии, подвергающихся различным условиям нагружения.

Та же проблема концентрации напряжений существует и для сварных конструкций, где самое слабое место обычно находится в зоне сварного шва. Поэтому было разработано и опубликовано множество решений SCF , касающихся различных типов сварных соединений. Многочисленные формулы коэффициентов концентрации напряжений, широко используемые в Японии для различных типов сварных соединений, представлены в ссылках [36,37,38].Эти аппроксимирующие формулы были основаны в основном на численных результатах, полученных с использованием методов конечных элементов FE и граничных элементов BE. Расширенный численный анализ Т-образных и наклонных Т-образных соединений был выполнен Brennan et al. [39], где были предложены два параметрических уравнения. Однако авторы определили СКФ по-другому, учитывая максимальное напряжение в точке перехода между дугой окружности и поверхностью пластины. Такое определение приводит к занижению значений SCF примерно на 7–9 % по сравнению с значениями, определенными для максимального главного напряжения на криволинейной поверхности носка шва.

В анализ часто включаются дополнительные эффекты производственных допусков, несоосности, поднутрений и т.д. Теоретические значения SCF для трубопроводов и резервуаров под давлением, включая допуски на изготовление, были опубликованы Лотсбергом в ссылках [40] и [41]. Влияние концентрации напряжений в шлифованных участках тавровых стыковых сварных соединений представлено в [42]. Расширенный численный метод конечных элементов (МКЭ) анализа геометрических параметров и их влияния на SCF в стыковых сварных соединениях был показан в ссылках [43,44,45].Влияние перекосов в стыковых сварных соединениях обсуждалось в ссылках [46, 47, 48], а анализ дефекта подреза и арматурного металла был опубликован в ссылке [49]. Оценка усталостной долговечности требует высокой точности решений SCF , поскольку ошибки, допущенные при оценке максимальных напряжений (всего несколько процентов), могут привести к погрешности в десятки и даже сотни процентов при оценке усталостной долговечности. По этой причине SCF аппроксимирующие формулы должны быть высокоточными и охватывать широкий диапазон значений всех основных параметров, влияющих на SCF s.

Использование известных формул аппроксимации в расчете на усталость сталкивается с некоторыми трудностями, связанными с их точностью, диапазоном достоверности и различными способами определения SCF s, поэтому их следует использовать с соответствующей осторожностью.

Настоящая работа посвящена определению коэффициентов концентрации напряжений в зоне стыкового шва двухклиновых и одноклиновых стыковых сварных соединений, подвергнутых действию растягивающих, изгибающих и сдвигающих нагрузок. Расширенный обзор опубликованных формул, касающихся SCF для сварных конструкций, подвергающихся растяжению и изгибу, представлен в ссылке [45], и поэтому они не будут здесь цитироваться.В настоящей работе использован метод конечных элементов (МКЭ ) моделирования, при этом особое внимание уделено точности и широкому диапазону достоверности разработанных аппроксимационных формул с учетом предельного случая, когда радиус носка шва ρ стремится до нуля.

2. Общие предположения

Были проанализированы два типа стыковых сварных соединений — Double-V и Single-V. Каждый из них подвергался растяжению/сжатию, изгибу и сдвигу. Формы и основные геометрические параметры стыковых соединений с полным проплавлением показаны на рис.

Форма и основные параметры стыковых сварных соединений: ( a ) a Double-V и ( b ) a Single-V.

Для всех анализируемых соединений были сделаны следующие допущения:

1. Материал соединения линейно упругий, изотропный и однородный

2. Небольшие деформации возникают из-за внешней нагрузки

3. Материал соединения свободен от остаточных напряжений

4. Обе пластины имеют одинаковую толщину t и коллинеарны

5. Выпуклый избыточный металл шва имеет постоянную кривизну, описываемую радиусом R

6. 9 90 Шов симметричный (для одноклинового соединения) или двусимметричный (для двухклинового соединения)

7. Контур сварного шва гладкий, с радиусом перехода ρ > 0 кривизна металла сварного шва соединение в точке A ()

8. SCF для растягивающих и изгибающих нагрузок определяется как σ _1max / Σ T и Σ 1MAX / Σ 9004/ Σ _B , соответственно

9. SCF для нагрузки на стрижку определяется как τ _MAX / τ _с.

3. Численное моделирование методом конечных элементов и некоторые численные результаты

3.1. Нагрузка на растяжение и изгиб

Использовались программа ANSYS 19 Multiphysics и конечный элемент PLANE182. Конечный элемент PLANE182 определяется 4 узлами, имеющими 2 степени свободы в каждом узле. Граничные условия формы, нагрузки и смещения для каждого типа сварного стыкового соединения показаны на и .

Граничные условия для стыкового сварного соединения Double-V, подвергаемого ( a ) растяжению и ( b ) изгибу.

Граничные условия для стыкового сварного соединения Single-V, подвергаемого ( a ) растяжению и ( b ) изгибу.

Длина моделируемого тела является важным параметром. В соответствии с теорией упругости и принципом де Сен-Венана, если расстояние приложения нагрузки достаточно далеко от края шва (в данном случае в несколько раз больше, чем толщина элемента), различий в значениях максимальный стресс. Подходящая длина была найдена путем проведения предварительных испытаний, и, наконец, расстояние от носка сварного шва до области приложения нагрузки было не менее чем в 4 раза больше толщины t.

Приблизительно 900 000 конечных элементов использовались для каждой модели, и особое внимание уделялось плотности сетки конечных элементов в стыковой зоне сварного шва. Один из примеров такой сетки показан на и .

Пример сетки конечных элементов для X = 0,1, Y = 2/3 и θ = π/4.

Сетка конечных элементов в зоне сварного шва для случая, показанного на .

На начальном этапе построения МКЭ плотность сетки конечных элементов последовательно увеличивалась для получения устойчивого численного решения с постоянным максимальным значением напряжения.В результате сбора значительного количества случаев и соответствующих численных решений была разработана специальная процедура построения сетки. Количество элементов по радиусу надреза было не менее 100. Причем размер конечных элементов плавно менялся по мере удаления от зоны максимальной концентрации напряжений. Эти допущения сделали сетку конечных элементов очень тонкой.

Количество конечных элементов, узлов и минимальный размер элемента зависели от соотношений между геометрическими параметрами соединения, представленного X , Y и θ .Для заданной геометрии модели, механической или тепловой, сетка ЭФ была одинаковой. Например, модель, показанная на рис. , где X = 0,1, Y = 2/3 и θ = π/4, содержала 1 076 779 элементов и 1 078 547 узлов. Минимальный размер элемента по толщине t составил 2,497 · 10 ⁻⁵ .

Поскольку значения SCF одинаковы и все размеры тела пропорционально изменены, были введены два безразмерных параметра ( X и Y ):

Теоретическая ширина две симметричные точки, пересечение выпуклой дуги окружности и поверхности листа (), а θ представляет собой теоретический угол схождения сварного шва в той же точке, B.В дальнейшем были проведены расширенные численные расчеты в следующих диапазонах: 0,05 ≤ X ≤ 0,7, 0,075 ≤ Y ≤ 0,7 с шагом 0,05 и для 10° ≤ θ ≤ 90° с изменением на 5°. Для каждого типа соединения и режима нагружения было получено более 3300 численных результатов SCF . Один пример таких результатов SCF для стыкового сварного соединения Single-V, подвергнутого растяжению и для θ = 45°, представлен на рис.

Таблица 1

Представление значений SCF для одноклинового стыкового соединения, подвергаемого растягивающей нагрузке.

2θ0.75-14.9200θ + 7,1263θ2+8,2688θ3−8,7331θ4+2,1718θ5

A11b=6924,89θ2−9279,74θ3−2437,21θ4+8431,29θ5−2910,74θ6

− A63b24θ2 + 18486.92θ3 + 6589.92θ4-18798.04θ5 + 63998.04θ5 + 6396.51θ6

a13b = 7683.85θ2-9027.16θ3-4421.30θ4 + 10556.38θ5-3532.62θ6

A2B = A20B + A21BY5 + A22BY5.25 + A23BY5.59

A23B = -0.9558θ0.5 + 16.6843θ2-45.4073θ3 + 42.57693θ4 + 42.5769θ4-18.2659θ5 + 3.0640θ6

+ 3.0640θ6

a21b = -755.879θ222293.872θ3 + 2749.303θ4-1090.224θ5

A22B = 1.875θ2 + 9543.03θ3-9328.61θ4 + 3200.30 θ5

A23b=962,36θ2−7792,15θ3+6987,82θ4−2216,02θ5

Одноклиновое стыковое соединение – сдвигающая нагрузка

Kts asym=Xns(A0s+A1sX+A2sX2+A3sX3)

(A6)

где: Yasym=L/(L+tasym), область применения: 0

A0s=A00s+A01s(Ясым2−Ясым)3+A02s(Ясым2−Ясым)4

A1s=A10s+A11s(Ясым2−Ясым)2+A12s(Ясым2−Ясым)3+ A13s(Ясым2-Ясым)4+A14s(Ясым2-Ясым)5

A2s=A20s+A21s(Ясым2-Ясым)4+A22s(Ясым2-Ясым)5+A23s(Ясым2-Ясым)6

A3s=A30s+ A31s(Ясым2-Ясым)3+A32s(Ясым2-Ясым)4+A33s(Ясым2-Ясым)5+A34s(Ясым2-Ясым)6

соединение, подвергшееся сдвигу.

Вклад авторов

Концептуализация, K.L.M.; методология, К.Л.М.; программное обеспечение, ПТ; проверка, K.L.M. и П.Т.; формальный анализ, K.L.M. и П.Т.; расследование, К.Л.М. и П.Т.; ресурсы, K.L.M. и П.Т.; курирование данных, PT; написание — подготовка первоначального проекта, K.L.M. и П.Т.; написание — обзор и редактирование, K.L.M. и П.Т.; визуализация, К.Л.М. и П.Т.; надзор, К.Л.М.; администрирование проекта, П.Т.; приобретение финансирования, K.L.M. и П.Т. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Финансирование

Эта публикация финансировалась в рамках программы Министерства науки и высшего образования Польши «Региональная инициатива передового опыта» в 2019–2022 годах, проект № 011/RID/2018/19.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Ссылки

1. Monahan C.C. Ранний рост усталостной трещины в сварных швах. WIT PRESS/Публикации по вычислительной механике; Саутгемптон, Великобритания: 1995. [Google Scholar]2. Сингх П.Дж., Ачар Д.Р.Г., Гуха Б., Нордберг Х. Влияние геометрии сварного шва и процесса на характеристики роста усталостной трещины в крестообразных соединениях AISI 304L, содержащих дефекты отсутствия проплавления. науч. Технол. Сварка. Присоединиться. 2002; 7: 306–312. doi: 10.1080/174329313X13789830157465. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]3. Чоффо Нгула Д., Бейер Х.Т.Х., Формвальд М. Рост усталостной трещины в крестообразных сварных соединениях: влияние остаточных напряжений и геометрии носка шва. Междунар. Дж. Усталость. 2017; 101: 253–262. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2016.09.020. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]4. Нюканен Т., Бьорк Т., Лайтинен Р. Прогнозирование усталостной прочности стыковых сварных соединений сверхвысокопрочной стали. Фракция усталости. англ. Матер. Структура 2013; 36: 469–482. doi: 10.1111/ffe.12015. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]5. Цербст У., Мадиа М., Шорк Б. Определение усталостной прочности сварных конструкций на основе механики разрушения. Структура процедуры. интегр. 2016;1:10–17. doi: 10.1016/j.prostr.2016.02.003. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 6. Чанг Х.Ю., Лю С.Х., Лин Р.С., Ю С.Х. Оценка коэффициентов интенсивности напряжений несущих угловых сварных крестообразных соединений с помощью цифровой камеры. Междунар. Дж. Усталость. 2008; 30:1861–1872. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2008.01.017. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 7. Стенберг Т., Барсум З., Балави С.О.М. Сравнение концепций, основанных на локальном напряжении — влияние мало- и многоцикловой усталости на качество сварного шва. англ. Потерпеть неудачу. Анальный. 2015;57:323–333. doi: 10.1016/j.engfailanal.2015.07.022. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]8. Ремес Х., Варста П. Статистика геометрии сварного шва для лазерно-гибридных сварных соединений и ее применение в подходе напряжения с надрезом.Мир сварки. 2010; 54: Р189–Р207. doi: 10.1007/BF03263505. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]9. Донг П. Определение структурного напряжения и численная реализация для анализа усталости сварных соединений. Междунар. Дж. Усталость. 2001; 23: 865–876. doi: 10.1016/S0142-1123(01)00055-X. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 10. Радаж Д., Сонсино С.М., Фрике В. Последние разработки в местных концепциях оценки усталости сварных соединений. Междунар. Дж. Усталость. 2009; 31: 2–11. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2008.05.019. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 11.Чаттопадхьяй А., Глинка Г., Эль-Зейн М., Цянь Дж., Формас Р. Анализ напряжения и усталости сварных конструкций. Сварка. Мир. 2011;55:2–21. doi: 10.1007/BF03321303. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 12. Sonsino C.M., Fricke W.F., de Bruyne F., Hoppe A., Ahmadi A., Zhang G. Концепции напряжения надреза для оценки усталостной прочности сварных соединений. Предпосылки и применение. Междунар. Дж. Усталость. 2012; 34:2–16. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2010.04.011. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 13. Fayard J.L., Bignonnet A., Dang Van K. Критерии расчета на усталость для сварных конструкций.Фракция усталости. англ. Матер. Структура (ФФЭМС) 1996;19:723–729. doi: 10.1111/j.1460-2695.1996.tb01317.x. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 14. Лотсберг И., Сигурдссон Г. Кривая S-N напряжения горячей точки для анализа усталости пластинчатых конструкций. J. Оффшорная мех. Арк. англ. 2006; 128:330–336. doi: 10.1115/1.2355512. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 15. Ниеми Э., Фрике В., Мэддокс С.Дж. Подход к анализу усталости сварных компонентов с использованием структурных точечных напряжений. 2-е изд. Спрингер Сингапур; Сингапур: 2018. [Google Scholar]16.Парк В., Мики К. Оценка усталости крупногабаритных сварных соединений на основе эффективного напряжения надреза. Междунар. Дж. Усталость. 2008; 30: 1556–1568. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2007.11.012. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 17. Schijve J. Прогнозирование усталости сварных соединений и концепция эффективного напряжения надреза. Междунар. Дж. Усталость. 2012;45:31–38. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2012.06.016. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 18. Кранц Б., Сонсино С.М. Проверка значений FAT для применения концепции напряжения надреза с эталонным радиусом Rref = 1.00 и 0,05 мм. Сварка. Мир. 2010; 54: Р218–Р224. doi: 10.1007/BF03263507. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 19. Таддессе А.Т., Чжу С.П., Ляо Д., Кештегар Б. Анализ надрезов на основе циклических пластических зон и модель развития повреждений для прогнозирования усталостной долговечности металлов. Матер. Дес. 2020;191:108639. doi: 10.1016/j.matdes.2020.108639. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 20. Нюканен Т., Бьорк Т. Оценка усталостной прочности стальных стыковых сварных соединений в состоянии после сварки. Альтернативные подходы к подбору кривой и анализу влияния среднего напряжения.Мар. Структура. 2015; 44: 288–310. doi: 10.1016/j.marstruc.2015.09.005. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 21. Сепе Р., Вибесик Дж., Сонсино С.М. Численное и экспериментальное обоснование остаточных напряжений лазерно-сварных соединений и их влияния на усталостные характеристики. Фракция усталости. англ. Матер. Структура 2019 г.: 10.1111/ffe.13180. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 22. Ливьери П., Лаззарин П. Усталостная прочность сварных соединений стали и алюминия на основе обобщенных коэффициентов интенсивности напряжений и значений локальной энергии деформации.Междунар. Дж. Фракт. 2005; 133: 247–276. doi: 10.1007/s10704-005-4043-3. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 23. Ляо Д., Коррейя Ж.А.Ф.О., Де Хесус А.М.П., ​​Берто Ф. Последние достижения в области надрезных эффектов при усталости металлов: обзор. Фракция усталости. англ. Матер. Структура (ФФЭМС) 2020;43:637–659. doi: 10.1111/ffe.13195. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 24. Сингх П.Дж., Гуха Б., Ачар Д.Р.Г. Прогнозирование усталостной долговечности с использованием двухэтапной модели для крестообразных соединений AISI 304L с различной геометрией галтелей, разрушением носка. Фракция усталости. англ.Матер. Структура (ФФЭМС) 2003; 8: 69–75. doi: 10.1179/136217103225008928. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 25. Янг Дж.Ю., Лоуренс Ф.В. Аналитические и графические средства для расчета усталостной прочности сварных конструкций. Фракция усталости. англ. Матер. Структура (ФФЭМС) 1985; 8: 223–241. doi: 10.1111/j.1460-2695.1985.tb00424.x. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 26. Европейский комитет по стандартизации (CES) EN 1993-1-9:2005 Еврокод 3: Проектирование стальных конструкций — Часть 1–9: Усталость. КЕС; Брюссель, Бельгия: 2005. [Google Scholar]27. Хоббахер А.F. Новые рекомендации IIW по оценке усталости сварных соединений и компонентов — комплексный свод правил, недавно обновленный. Междунар. Дж. Усталость. 2009; 31: 50–58. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2008.04.002. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 28. Фрике В. Рекомендации IIW по оценке усталости сварных конструкций с помощью анализа напряжения надреза. Издательство Вудхед; Соустон, Кембридж, Великобритания: 2012. стр. 2–41. [Google Академия] 29. Fricke W. Руководство IIW по оценке усталости корня шва. Сварка. Мир. 2013; 57: 753–791.doi: 10.1007/s40194-013-0066-y. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 30. Международная организация по стандартизации (ISO) EN ISO 9692-1:2013 Сварка и родственные процессы. Типы подготовки швов. Часть 1. Ручная дуговая сварка металлическим электродом, дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа, газовая сварка, сварка TIG и балочная сварка сталей. Международная Организация Стандартизации; Женева, Швейцария: 2013 г. [Google Scholar]31. Петерсон Р.Э. Расчетные факторы концентрации напряжений. 2-е изд. Уайли; Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: 1974. [Google Scholar]32.Уилсон И.Х., Уайт Д.Дж. Коэффициенты концентрации напряжений для плечевых галтелей и канавок в пластинах. Дж. Инж. мех. 1979; 8: 43–51. [Google Академия] 33. Нода Н.А., Такасе Ю., Монда К. Коэффициенты концентрации напряжений для галтелей буртика в круглых и плоских прокатах при различных нагрузках. Междунар. Дж. Усталость. 1997; 19:75–84. doi: 10.1016/S0142-1123(97)82050-6. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 34. Абдул-Михсейн М.Дж., Феннер Р.Т. Некоторые решения граничных интегральных уравнений для трехмерных задач концентрации напряжений. Дж. Анальный штамм.англ. Дес. 1983; 18: 207–215. doi: 10.1243/03093247V184207. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 35. Хасебе Н., Сугимото Т., Накамура Т. Концентрация напряжений в задачах продольного сдвига. Дж. Инж. мех. 1987; 113: 1358–1367. doi: 10.1061/(ASCE)0733-9399(1987)113:9(1358). [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 36. Уширокава О., Накаяма Э. Коэффициент концентрации напряжений в сварных соединениях. Исикавадзима-Харима, инж. 1983; 23:351–355. [Google Академия] 37. Цудзи И. Оценка коэффициента концентрации напряжений в кромке шва ненесущих угловых сварных соединений.Транс. Запад-Япония. соц. Нав. Архит. 1990; 80: 241–251. [Google Академия] 38. Иида К., Уемура Т. Формулы коэффициента концентрации стресса, широко используемые в Японии. Фракция усталости. англ. Матер. Структура 1996; 19: 779–786. doi: 10.1111/j.1460-2695.1996.tb01322.x. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 39. Бреннан Ф.П., Пелетиеса П., Хеллиерб А.К. Прогнозирование коэффициентов концентрации напряжений в носке сварного шва для Т-образных и наклонных Т-образных соединений пластин. Междунар. Дж. Усталость. 2000; 22: 573–584. doi: 10.1016/S0142-1123(00)00031-1. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 40.Лоцберг И. Факторы концентрации напряжений в сварных швах трубопроводов и резервуаров, находящихся под действием внутреннего давления и осевой силы. Мар. Структура. 2008; 21: 138–159. doi: 10.1016/j.marstruc.2007.12.002. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 41. Лоцберг И. Концентрация напряжений в стыковых швах трубопроводов. Мар. Структура. 2009; 22: 335–337. doi: 10.1016/j.marstruc.2008.06.008. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 42. Теран Г., Альбитер А., Куамаци-Мелендес Р. Параметрическая оценка факторов концентрации напряжений в тавровых стыковых сварных соединениях.англ. Структура 2013;56:1484–1495. doi: 10.1016/j.engstruct.2013.06.031. [CrossRef] [Google Scholar]43. Боккаруссо Л., Арлео Г., Астарита А., Бернардо Ф., Де Фацио П., Дуранте М., Минутоло Ф.М.С., Сепе Р., Сквиллаче А. Новый подход к изучению влияния морфологии наплавленного валика на усталость поведение стыковых соединений Ti–6Al–4V, сваренных лазерным лучом. Междунар. Дж. Адв. Произв. Технол. 2017;88:75–88. doi: 10.1007/s00170-016-8764-4. [CrossRef] [Google Scholar]44. Yu Y.X., He B.L., Zhang X.D., Lei S.Y. Расчет методом конечных элементов коэффициента концентрации напряжений сварных стыковых соединений магниевого сплава.Доп. Матер. Рез. 2014; 989: 935–938. doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.989-994.935. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 45. Кияк Ю., Мадиа М., Цербст У. Расширенные параметрические уравнения для коэффициентов концентрации напряжений в области носка сварного шва и распределения напряжений по толщине в листах, сваренных встык, при растяжении и изгибе. Сварка. Мир. 2016;60:1247–1259. doi: 10.1007/s40194-016-0377-x. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 46. Пачуд А.Дж., Мансо П.А., Шляйсс А.Дж. Новые параметрические уравнения для оценки коэффициентов концентрации напряжений в надрезе стыковых сварных соединений, моделирующих профиль шва со шлицами.англ. Анальный провал. 2017;72:11–24. doi: 10.1016/j.engfailanal.2016.11.006. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 47. Weicheng C., Zhengquan W., Mansour A.E. Коэффициент концентрации напряжений в пластинах с поперечным смещением стыкового шва. Дж. Констр. Сталь рез. 1999; 52: 159–170. [Google Академия] 48. Лоцберг И. Концентрации напряжений от несоосности в стыковых швах пластинчатых конструкций и в кольцевых швах труб. Междунар. Дж. Усталость. 2009;31:1337–1345. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2009.03.005. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 49.Церит М., Кокумер О., Генел К. Влияние концентрации напряжений подреза и металла арматуры в стыковом сварном соединении. англ. Потерпеть неудачу. Анальный. 2010; 17: 571–578. doi: 10.1016/j.engfailanal.2009.10.010. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 50. Уильямс М.Л. Особенности напряжений, возникающие из-за различных граничных условий в угловых углах пластины при растяжении. Дж. Заявл. мех. 1952; 19: 526–528. [Google Академия]51. Северин А., Мольский К.Л. Особенности упругих напряжений и соответствующие им обобщенные коэффициенты интенсивности напряжений для угловых углов при различных граничных условиях.англ. Фракт. мех. 1996; 55: 529–556. doi: 10.1016/S0013-7944(96)00035-5. [CrossRef] [Google Scholar]

металлов | Бесплатный полнотекстовый | Сварка разнородных материалов из низколегированных сталей Сварные соединения: влияние отводных и набегающих пластин

Отводные пластины временно прикрепляются к стальным конструкциям для различных целей. Например, их прикрепляют к продолжению линии сварки основного материала при сварочных работах (например, сварка встык, головная сварка фланцев и стенок, сварка кромок) [1]. Как правило, отводящая пластина имеет тот же материал, форму и свойства канавки, что и основной металл.Отводные пластины используются для стабильного образования дуги в начале и в конце процесса сварки. Без отводной пластины более вероятны дефекты, включая дыры и кратеры [1]. Отводящие пластины помогают предотвратить распространение дефектов на основной материал. Сварку завершают удлинением конца сварного шва примерно на 100 мм от стыка на отводной пластине, и длина расширенного сварного шва становится необходимой по мере увеличения толщины стального листа. После завершения сварки скатная пластина удаляется газовой резкой, а поверхность реза обрабатывается шлифованием.Отводящая пластина обычно изготавливается из поддающегося сварке материала, такого как сам основной металл. Еще одной целью отводной пластины является предотвращение концевых трещин во время сварки, когда скорость сварки и тепловложение высоки. Спускные пластины служат для предотвращения открытия или закрытия зазоров в разделках за счет термомеханической деформации при ротационной сварке трением при односторонней стыковой сварке [2,3], что зависит от количества передаваемого тепла и скорости сварки. В частности, канавки имеют тенденцию расширяться при высоких температурах и скоростях сварки.Это явление в основном происходит в конце сварного шва, вызывая появление трещин в отводной пластине, прикрепленной к концевой секции. Более того, эта трещина распространяется на основной материал после удаления стекающей пластины, что приводит к холодному растрескиванию. Для предотвращения холодного растрескивания [4,5,6] должны быть установлены соответствующие концевые фитинги и специальные отводные пластины. Поэтому обеспечение свойств отводной пластины очень важно для обеспечения безопасности конструкции. Отводная пластина, прикрепленная в начале / конце сварки, представляет собой стальную пластину, которая обычно имеет тот же материал, форму и канавку. в качестве основного металла по правилам проектирования и возведения металлоконструкций.Однако вместо того, чтобы использовать ту же марку базовой стали, что и для выпускной пластины, часто используется легкодоступная сталь для увеличения коэффициента использования материала [7,8,9]. При использовании разносортной стали в качестве отводной пластины возникает проблема, заключающаяся в том, что физические свойства отводной пластины могут ухудшиться, если сварной участок основного материала будет проплавлен, что приведет к ухудшению физических свойств основного сварного участка. Аварии, вызванные слабой конструкционной целостностью, приводят к завышению требований безопасности и стоимости из-за растущих требований к конструкции [10].Нури [11] и Томков [12,13] провели исследование дуговой сварки газом и металлом и обнаружили, что чем выше скорость подачи сварочной проволоки, тем больше растворение, высота и ширина валика. Скорость сварки, напротив, была снижена. Рогальский [14,15,16,17] и соавт. оценивали целостность сварного шва разнородных сварных швов путем макро- и микроскопического исследования и измерения твердости при сварке TIG и лазерной сварке. При гетерогенной лазерной сварке мартенситной нержавеющей стали AISI 430F (X12CrMoS17) и аустенитной нержавеющей стали AISI 304 (X5CrNi18-10) обнаружено большое количество пор, а мартенсит увеличился по сравнению с основным материалом в зоне термического влияния, а смесь был обнаружен.Диапазон твердости металла шва, обусловленный химической неоднородностью, составил 184-416 HV0,3. Ом и Пандей [18], а также Гунараджа и Муруган [19,20] исследовали влияние полярности дуговой сварки под флюсом (SAW) и параметров сварки на размер и растворение зоны термического влияния (ЗТВ). Исследование показало, что ширина и площадь ЗТВ увеличиваются линейно с поступлением тепла, независимо от полярности. На сегодняшний день были проведены исследования на пластинах стекания для предотвращения растрескивания на свариваемом конце и на растворение между основным металлом и сварочной проволокой во время сварки.Однако практических исследований по переносу свойств отводной пластины на основной материал при выполнении сварки от отводной пластины к основному материалу не проводилось. Это исследование направлено на решение проблемы соблюдения правила, согласно которому материал отводной пластины и материал основного материала должны быть одним и тем же материалом на производственных площадках металлоконструкций.

В этом исследовании изучалось влияние свойств материала отливной пластины на одно из оснований после удаления отводной пластины.С этой целью оценивали влияние компонентов отливной пластины на опорную пластину путем сравнения и анализа микроструктуры металла, твердости, ударной вязкости по Шарпи и химического состава поверхности после удаления отливной пластины.

Купить оптом нагревательную пластину для стыковой сварки Для повышения комфорта

О продуктах и ​​поставщиках:

 
 Поиск нагревательной пластины  для стыковой сварки , которая больше всего соответствует потребностям вашего бизнеса, может быть ошеломляющим из-за различных доступных типов.Отопительное оборудование классифицируется в зависимости от источника тепла и формы теплопередачи, в том числе кондуктивной, конвекционной и радиационной. При выборе нагревательной плиты  для стыковой сварки  для вашего бизнеса очень важно учитывать различные факторы, такие как размер, общая стоимость, энергоэффективность и климат. Определение размеров – это процесс определения ваших потребностей в отоплении и выбора системы отопления с соответствующими функциональными возможностями для их удовлетворения. Поэтому размер и тепловые характеристики будут определять тип и модель выбранного вами отопительного оборудования.Кроме того, при выборе нагревательной плиты для стыковой сварки   следует учитывать покупную цену, а также затраты на установку, а также расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание. Хотя капитальные вложения не должны быть главным соображением, вы должны приобрести оборудование в рамках своего бюджета. 
 
 Энергоэффективность является еще одним важным фактором при выборе системы отопления для вашего бизнеса. Высокоэффективные агрегаты обеспечивают оптимальный внутренний комфорт при значительно меньших затратах, что позволяет экономить как энергию, так и деньги.Наконец, перед тем, как выбрать оптом  нагревательную плиту для стыковой сварки , обратите внимание на местный климат. Тип отопительного оборудования, который вы выберете, будет определяться суровостью холодной погоды в вашем регионе. Если вы испытываете более низкие температуры, вам следует согласиться на более мощное оборудование. 
 
 Для оптовой продажи  нагревательной пластины для стыковой сварки  посетите сайт Alibaba.com. Эта онлайн-платформа сотрудничает с различными китайскими оптовиками, чтобы предложить вам широкий выбор систем отопления для удовлетворения потребностей вашего бизнеса.Вы можете оформить заказ на этой платформе в удобное для вас время, всего за несколько кликов. 
 

Метод сварки листов из нержавеющей стали

Методы сварки пластины из нержавеющей стали приведены ниже:

1. Стыковые соединения

Стыковые соединения являются наиболее распространенными формами соединений. Их можно разделить на I-образные стыковые соединения (не скошенные), V-образные конические соединения, U-образные конические соединения, соединения с X-образными канавками и двойные U-образные соединения с канавками и так далее.Общая толщина 6 мм или менее, использование не открытой канавки и оставление определенного зазора двухсторонней сварки; Стыковая сварка компонентов средней и большой толщины для обеспечения провара должна открывать канавку. V-образный паз легко обрабатывается, а вот послесварочная часть легко деформируется. Х-образная разделка имеет симметричное сечение сварного шва. Деформация и внутреннее напряжение заготовки после сварки меньше, чем у V-образного паза. При одинаковой толщине пластины Х-образный наклон горловины уменьшается на 1/2 количества присадочного металла по сравнению с V-образной канавкой.U-образные и двойные U-образные фаски с меньшим количеством присадочного металла и меньшей деформацией после сварки, но этот тип канавок сложен для обработки и обычно используется для важных конструкций.

2. Основные приемы дуговой сварки
а. Дуга: Дуговая сварка дуговой сварки использует дуговой метод контактного дугообразования, и в основном есть два вида метода царапания и метод прямого удара.
Метод царапания: сначала совместите электрод с дугой, поверните запястье, как спичку, сделайте так, чтобы электрод слегка поцарапал дугу примерно на 20 мм, затем поднимите дугу на высоту 2–4 мм.Его характеристики: легко повредить поверхность сварного шва, легче захватывать, обычно подходит для щелочных электродов.
Метод прямого хода: сначала совместите сварочный стержень с дугой, согните запястье, коснитесь электродом заготовки вертикально, а затем поднимите зажженную дугу на высоту 2-4 мм. Его характеристики таковы: начальная точка дуги является начальной точкой сварного шва, чтобы избежать повреждения поверхности сварного шва, но его нелегко понять, как правило, применимого для сварки кислотными электродами или в узких местах.

При зажигании дуги, если электрод прилипает к сварному шву, его можно снять со сварного шва, просто покачивая электродом из стороны в сторону. Если сварное изделие не может быть отделено от сварного соединения, сварщик должен быть немедленно отсоединен от сварного соединения. После того, как электрод остынет, отдайте его. Откручивать; если на конце электрода имеется защитная оболочка, снимите защитную оболочку и зажгите дугу рукой в ​​перчатке.

Прогнозирование деформации при стыковой сварке криволинейных оболочечных листов методом собственных деформаций | Журнал судостроения и проектирования

Для достижения высокой производительности сборки блоков корпусной конструкции важно точно прогнозировать сварочные деформации и использовать эти данные при планировании производства.Для этой цели можно использовать нестационарный термоупруго-пластический анализ с помощью МКЭ (метод конечных элементов). Однако этот метод не является практичным подходом к анализу деформации больших и сложных конструкций, таких как конструкции корпуса корабля, с учетом времени и стоимости. В то время как метод собственной деформации рассматривает остаточную деформацию вблизи линии сварки как собственную деформацию, поэтому остаточную деформацию можно просто рассчитать с помощью упругого анализа. Этот метод гораздо более практичен и эффективен, чем нестационарный термоупруго-пластический анализ.Таким образом, в данной работе для прогнозирования сварочной деформации корпусных конструкций используется метод собственных деформаций. Прошлые исследования метода собственной деформации были сосредоточены на прогнозировании сварочной деформации образцов малого размера и образцов простой формы; однако очень немногие из них касаются проблемы больших и сложных структур. Таким образом, в данной работе прогнозирование сварочной деформации изогнутой пластины обечайки, размер которой примерно соответствует полному масштабу, проводится методом собственных деформаций.При применении упругого анализа для прогнозирования сварочной деформации фактических блоков корпуса условие контакта между плитой и установочным приспособлением должно быть адекватно реализовано в анализе. Поэтому предлагается практическое решение для рассмотрения условия контакта между пластиной и приспособлением путем оценки сил реакции приспособления на шагах расчета. Кроме того, поскольку сварные листы могут проскальзывать на установочном приспособлении из-за сварочной деформации, возникает жесткое движение листа.Следовательно, это движение следует учитывать при оценке расчетных результатов МКЭ. В дополнение к движению твердого тела система координат измеренных данных обычно отличается от расчетных данных, поэтому необходимо учитывать отклонение системы координат. Эти калибровки для оценки расчетной деформации с помощью FEM также обсуждаются. Вышеупомянутый метод прогнозирования подтверждается как успешный при сравнении расчетных деформаций и измеренных деформаций крупногабаритных образцов изогнутых обечаек из-за стыковой сварки.

В настоящее время у вас недостаточно прав для чтения этого закона

В настоящее время у вас недостаточно прав для чтения этого закона Логотип Public.Resource.OrgЛоготип представляет собой черно-белый рисунок улыбающегося тюленя с усами. Вокруг печати красная круглая полоса с белым шрифтом, на которой в верхней половине написано «The Creat Seal of the Seal of Approval», а в нижней половине «Public.Resource.Org». На внешней стороне красной круглой марки находится круглая серебряная круглая полоса с зубчатыми краями, напоминающая печать из серебряной фольги.

Public.Resource.Org

Хилдсбург, Калифорния, 95448
США

Этот документ в настоящее время недоступен для вас!

Дорогой земляк:

В настоящее время вам временно отказано в доступе к этому документу.

Public Resource судится за ваше право читать и высказываться в соответствии с законом. Для получения дополнительной информации см. досье этого незавершенного судебного дела:

Американское общество испытаний и материалов (ASTM), Национальная ассоциация противопожарной защиты (NFPA), и Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE) v.Public.Resource.Org (общедоступный ресурс), DCD 1:13-cv-01215, Объединенный окружной суд округа Колумбия [1]

Ваш доступ к этому документу, который является законом Соединенных Штатов Америки, был временно отключен, пока мы боремся за ваше право читать и говорить о законах, по которым мы хотим управлять собой как демократическим обществом.

Чтобы подать заявку на получение лицензии на чтение этого закона, ознакомьтесь со Сводом федеральных правил или применимыми законами и правилами штата. для имени и адреса поставщика.Для получения дополнительной информации о указах правительства и ваших правах гражданина в соответствии с верховенством права , пожалуйста, прочтите мое свидетельство перед Конгрессом Соединенных Штатов. Более подробную информацию о нашей деятельности вы можете найти на сайте Public Resource. в нашем реестре деятельности 2015 года. [2][3]

Благодарим вас за интерес к чтению закона. Информированные граждане являются фундаментальным требованием для того, чтобы наша демократия работала. Я ценю ваши усилия и приношу извинения за неудобства.

С уважением,

Карл Маламуд
Public.Resource.Org
7 ноября 2015 г.

Примечания

[1]   http://www.archive.org/download/gov.uscourts.dcd.161410/gov.uscourts.dcd.161410.docket.html

[2]   https://public.

Похожие записи

Художественная ковка это: Кованые изделия как воплощение искусства

27.11.202127.11.2020

Как самому сделать солнечную батарею: Как сделать солнечную батарею своими руками

26.11.202127.11.2020

Генератор бензиновый самый маленький: 10 самых маленьких генераторов — рейтинг 2020

25.11.202127.11.2020

Автор alexxlab

Просмотр всех записей alexxlab →

Добавить комментарий Отменить ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Комментарий *

Имя *

Email *

Сайт