Всё для Учёбы — студенческий файлообменник
1 монета
docx

Студенческий документ № 000107 из ДГТУ (бывш. РИСХМ)

УДК 621.791.019

"Магнитно-импульсная обработка сварных соединений"

Каблучев С.В., Агеев С.О., Нескоромный С.В., Стрижаков Е.Л.

ДГТУ, Ростов-на-Дону, Россия

" Magnetic-pulse treatment of welded joints "

Kabluchev S.V., Ageev S.O., Nescoromniy S.V., Strizhakov E.L.

DSTU, Rostov-on-Don, Russia

В данной статье представлены исследования образования остаточных деформаций, и технология магнитно - импульсной обработки позволяющая осуществлять обработку сварных соединений при помощи импульсных магнитных полей. Данная работа предназначена для лиц работающих в сварочном производстве

Ключевые слова: сварочные деформации, сварка, магнитно-импульсная обработка, пластическая деформация.

This article presents studies of the formation of residual deformations, and technology of magnetic - pulse processing allows for the processing of welded joints with pulsed magnetic fields..

Keywords: welding deformation, welding, magnetic-pulse treatment, plastic deformation.

При сварке металлических конструкций (труб, обечаек и т.п.)возникают внутренние напряжения и деформации , связанные с неравномерностью нагрева при подготовки детали под сварку .Это является одним из важных факторов влияющих на изменения размеров и форм изделия .При эксплуатации конструкции изготовленной при несоответствующих режимах сварки , остаточные напряжения и пластические деформирования металла могут способствовать хрупкому и усталостному разрушению , уменьшению коррозионной стойкости , изменению жесткости и точности сварной конструкции [1].

Различают два вида напряжений и деформации : временные и остаточные .

Временные, возникают именно в тот момент, когда производятся сварочные работы при изменении температуры .

Остаточные напряжения и деформации остаются в сварочной конструкции после окончания сварки и полного его остывания .

Для восстановления данных дефектов требуется вмешательство пластического и термического деформирования. При термическом деформировании нагрев сварного соединения осуществляется газовым пламенем, либо электрической дугой от неплавящегося электрода. . При термической правке металл нагревается до температуры 750-850°C и начинает стремительно расширяться. Но, окружающие его холодные слои металла препятствуют его расширению и вызывают пластическую деформацию данного участка. При охлаждении, металл нагретого участка сжимается, и в нём происходит частичное или полное устранение деформаций. При пластическом деформировании снятие остаточных напряжений осуществляется термической обработкой или прокаткой . Эти методы не всегда возможно применить, что обусловлено некоторыми трудностями. В связи с этим более эффективным для снятия остаточных напряжений может оказаться пластическая деформация, вызванная магнитно-импульсной обработкой (МИО). На кафедре "МиАСП" ДГТУ были проведены эксперименты, которые показали снижение остаточных деформаций после МИО.

При сварке изделия производится концентрированный и кратковременный нагрев до высоких температур сравнительно небольшого объема металла. По мере движения источника тепла сварочному нагреву подвергаются новые объемы металла, а в ранее нагретых местах температура выравнивается. Распределение температур в поперечном направлении от линии движения источника нагрева весьма неравномерное. Градиент падения температуры в этом направлении очень большой. Это вызывает в соседних участках свариваемых деталей разные по величине объемные изменения, которые ведут к появлению в металле внутренних усилий и образования поля напряжений [2].

При сварке кольцевых швов возникают усилия q по всей окружности которые вызывают прогиб оболочки (рис. 1, а). При сварке швов тонкостенных обечаек и труб происходят следующие процессы. В процессе сварки кольцевого шва края свариваемых обечаек не могут подниматься и отрываться вследствие их нагрева и расширения, то после сварки и остывания остаточные напряжения ?t являются одноосными и практически мало меняются по окружности.

После сварки по всей окружности осуществляется прогиб оболочки (рис. 1, в,г). Для упрощения расчетов криволинейную эпюру q можно заменить прямолинейной по ширине расчетной зоны пластических деформаций 2bпр (рис. 1, б). При этом можно вычислить прогибы и дополнительные напряжения от изгиба и окружного сокращения

Рис.1. Образование перемещений и остаточных напряжений в зоне кольцевого шва цилиндрической оболочки: а -фиктивные силы q, вызывающие радиальный прогиб оболочки f; б - расчетная нагрузка q и расчетные напряжения ?t; в - прогиб оболочки; г - экспериментально определенный прогиб оболочки от кольцевого шва.

Теоретические величины и характер распределения перемещений f после сварки кольцевого шва подтверждаются экспериментально. На рис. 1, г показана экспериментальная кривая перемещений цилиндрической оболочки 2а = 145 см; ? = 1,5 мм из нержавеющей стали.

Т.е. при сварке кольцевых швов может произойти его деформация - радиальное сужение (рис. 2). Одним из способов устранения остаточных напряжений и деформаций является пластическое деформирование шва и околошовной зоны. Пластическая деформация может быть вызвана магнитно-импульсной обработкой. Переменное магнитное поле индуцируется инструментом - индуктором ,который питается от генератора импульсных токов - магнитно- импульсной установки.

Если внутрь трубы установить индуктор[3], а затем подать на него высоковольтный импульс, то при определенных режимах обработки можно полностью снять остаточные напряжения и устранить послесварочные деформации (рис. 2).

Рис. 2. Устранение деформаций МИО.

Магнитно-импульсная обработка металлов основывается на использовании сил электромеханического взаимодействия между вихревыми токами, наведенными в стенках обрабатываемой детали при пересечении их силовыми магнитными линиями импульсного магнитного поля, и самим магнитным потоком импульса. В отличие от других известных методов деформирования при магнитно-импульсной обработке электрическая энергия непосредственно преобразуется в механическую и импульс давления магнитного поля действует непосредственно на заготовку без участия какой-либо передающей среды. Это позволяет осуществлять деформирование как в вакууме, так и в любой среде, не препятствующей распространению магнитного поля[4].

Следующим приемом магнитно-импульсной обработки является отбортовка торца трубы при подготовке под сварку (рис.3).

Рис.3 Схема магнитно-импульсной обработки для раздачи под сварку: 1 - индуктор, 2 - обрабатываемся деталь, 3 - фиксирующая оправка, Ip - ток разряда, H - магнитный поток, Рм - магнитное давление.

Отбортованные торцы труб варятся встык рис.4. После сварки за счет остаточных напряжений сварной шов деформируется и занимает положение, соответствующее требованиям к изделию.

Рис.4 Сварка кольцевого шва: а) начало процесса, б) конец процесса.

Список использованной литературы

Показать полностью… https://vk.com/doc136397901_439033253
Рекомендуемые документы в приложении