SU1333512A1 - Method of determining deformation of welded constructions - Google Patents

Description

Изобретение ОТНОСИТСЯ к сварке, в частности к способам, примен емым дл  прогнозировани  величины после- сварочных деформаций сварных конструкций , накопленных вследствие разо- вых, структурных и релаксационных процессов, и может быть применено при разработке I и производстве высокоточных КОНСТРУК1ДИЙ в различных отрасл х машиностроени .The invention relates to welding, in particular to the methods used to predict the magnitude of the post-welding deformations of welded structures accumulated as a result of one-off, structural and relaxation processes, and can be applied in the design of I and the production of high-precision structures in various engineering industries.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и достоверности испытаний .The aim of the invention is to improve the accuracy and reliability of the tests.

На. фиг.1 показана дифференциальна  схема непрерывной регистрации изменени  контролируемого образцаj на фиг.2 - крива  деформировани  образца из стали 08Х18Н10Т, прошедшего аргонодуговую обработку; на фиг.З - схема прогнозировани  деформаций и оперативной оценки стабильности технологического процесса.On. Fig. 1 shows a differential diagram of the continuous recording of changes in the test sample j in Fig. 2 — a curve of deforming a sample of 08X18H10T steel that has undergone argon-arc treatment; FIG. 3 shows a scheme for predicting deformations and a rapid assessment of the stability of the technological process.

Способ осуществл ют следующим образом .The method is carried out as follows.

В специальную установку помещают исследуемый образец 1, оплавленный по кромке автоматической сваркой, и компенсационный образец 2,, оплавленный и прошедший до использовани  при измерени х стабилизирующую обработку Установка содержит электронную измерительную систему 3 с индуктивными преобразовател ми 4 и 5, самописец 6, мини ЭВМ 7 и аналого-цифровой преобразователь 8. Получают кривую деформации образца с начальным участком 9 и участком 10, на котором аппроксимирующа  аналитическа  зависимость однозначна.The sample 1, melted on the edge by automatic welding, and the compensation sample 2, are melted and stabilized before the measurement is used. The installation contains an electronic measuring system 3 with inductive converters 4 and 5, a recorder 6, a mini-computer 7 and an analog-to-digital converter 8. A sample deformation curve is obtained with an initial section 9 and a section 10, in which the approximating analytical dependence is unambiguous.

.Дл  определни  деформаций сварных конструкций, накопленных вследствие процессов изменени  фазового, структурного и напр женно-деформированного состо ний, производ т непрерывную регистрацию изменений д г еометричес- ких параметров с момента окончани  процесса сварки или послесварочной обработки, строго фиксиру  начало л регистрации. Установив аналитическую зависимость, аппроксимирующую полученную эксперимента-пьную кривую, методом экстрапол цией осуществл ют прогнозирование, т.е. определение величины накопленных деформаций за любой наперед заданный период времени . На фиг.З представлены полученные кривые, где / ц g нижнее и верхнее допустимые значени  контролируемого параметра; д начальное значение контролируемого параметра; tg - врем  окончани  процесса, прин тое за нуль; t, - врем  начала участка с однозначной аппроксимацией аналитической зависимостью; t - врем  конца непрерывной регистрации; tp - момент времени, в. To determine the deformations of welded structures accumulated due to the processes of changing the phase, structural and stress-strain states, continuous changes in the geometrical parameters are made after the end of the welding process or the post-weld treatment, strictly fixing the beginning of registration. Having established an analytical dependence approximating the obtained experiment-pn curve, the method of extrapolation is used to predict, i.e. determination of the value of accumulated deformations for any pre-specified period of time. Fig. 3 shows the obtained curves, where / c g is the lower and upper allowable values of the monitored parameter; d the initial value of the monitored parameter; tg is the zero terminating time of the process; t, is the time of the beginning of the section with an unambiguous approximation by analytical dependence; t is the end time of continuous registration; tp is the moment in time

котором определ етс  накопленна  деформаци , значение параметра в момент времени t ; :Г{й} - поле допуска контролируемого параметра; 11 и 12 - верхн   и нижн   допустимые кривые деформировани .where the cumulative strain is determined, the value of the parameter at time t; : T {th} is the tolerance field of the monitored parameter; 11 and 12 are the upper and lower allowable deformation curves.

Проведение регистрации при посто нных имитирующих эксплуатационные внешних факторах повышает точность и достоверность определени , так как действуют реальные физические процессы. Продолжительность непрерывной регистрации зависит от природы процессов, определ ющих деформирование, которые определ ютс  материалом, его состо нием , термодеформационньм цикломConducting registration with constant imitating operational external factors increases the accuracy and reliability of the determination, since real physical processes operate. The duration of continuous registration depends on the nature of the processes that determine the deformation, which are determined by the material, its state, and the thermal deformation cycle.

сварки и характером внешних воздействий после окончани  процесса. По данным известных работ в области после- сварочного деформировани , а такжеwelding and the nature of external influences after the end of the process. According to well-known works in the field of post-welding deformation, as well as

работ по изучению процессов, аналогичных происход щим в сварном соединении , продо.пжительность регистрации составл ет 1 - 6 сут. Проверку точности и достоверности, можно осущест-The work on the study of processes similar to those occurring in a welded joint, the registration duration is 1-6 days. Verification of accuracy and reliability can be carried out

вить, провед  полномасштабные наблюдени .by conducting full-scale observations.

Пример. Проводили определение деформаций сварных соединений из различных конструкционных материалов:Example. Conducted determination of deformations of welded joints of various structural materials:

сталь 08кп, 10, 20, Ст. 3, 35, 35Л, 08Х18Н10Т ВТ1-0 на образцах толщиной 2 мм, длиной 150 мм и шириной 25 мм и более . Образцы оплавл ли по кромке автоматической аргонодуговой сваркойsteel 08kp, 10, 20, Art. 3, 35, 35Л, 08Х18Н10Т VT1-0 on specimens 2 mm thick, 150 mm long and 25 mm wide and more. Samples are melted at the edge by automatic argon-arc welding.

неплав ш 1мс  электродом на режиме и, 10В; м/ч дл  сталей и и„ 10В; у 18м/ч дл  титана, приспособление медное водоохлаждаемое. По окончании сваркиneplav mel 1ms electrode on mode and, 10V; m / h for steels and u 10B; 18m / h for titanium, water-cooled copper device. At the end of welding

образец помещали в измерительное приспособление и производили непрерывную регистрацию изменени  величины прогиба образца. -На фиг.2 представлена в полулогарифмических координатах крива  изменени  прогиба образца, полученна  с помои ью измерительной системы 3 в течение 6 сут. На графике видно, что участок 20-144 ч пр молинейный . Это свидетельствует о том,the sample was placed in the measuring device and the change in the sample deflection was continuously recorded. - Figure 2 is shown in semi-logarithmic coordinates of the curve of change in the sample deflection, obtained with the aid of measuring system 3 for 6 days. The graph shows that the area of 20-144 hours is linear. This suggests that

что деформирование описываетс  однозначно экспоненциальной зависимостью. Определив коэффициенты функции, можно найти ее значение при любом значении аргумента. Возможно также осуществить и графическую экстрапол цию продолжив пр мую до момента времени прогнозировани . По полученной аппроксимирующей аналитической зависимости определ ли значение контролируемого параметра (перемещение конца образца) в любой наперед заданный момент времени. Через 1000 ч изменение составл ло 10 мкм через 10000 ч - 12,75 мкм.that the deformation is described by a uniquely exponential dependence. Determining the coefficients of the function, you can find its value for any value of the argument. It is also possible to carry out a graphical extrapolation by continuing straight ahead to the time point of the prediction. Using the obtained approximating analytical dependence, the value of the parameter being monitored (displacement of the end of the sample) was determined at any predetermined point in time. After 1000 hours, the change was 10 µm, after 10,000 hours - 12.75 µm.

На образцах из Ст.З проводили определение изменений деформаций по известному способу (прототипу) и по предлагаемому. Дл  определени  ошибки по известному и предлагаемому способам осуществл ли измерение контролируемого параметра в течение 3000 ч на образцах - свидетел х. Исходный уровень остаточных напр жений вз т средним дл  всего сечени  образца и равен 0, (по экспериментальным данным, полученным при I изменении остаточных напр жений вOn samples from Art. 3, the changes in the deformations were determined by a known method (prototype) and the proposed. To determine the error according to the known and proposed methods, a measurement of the monitored parameter was carried out over 3000 hours on the witness samples. The initial level of residual stresses is taken as average for the entire sample cross section and is equal to 0 (according to experimental data obtained with I change in residual stresses in

образце толщиной 2 мм, шириной 25 мм длиной 150 мм с переплавленной на длине 100 мм кромкой- аргонодуговой сваркой на режиме и„ 10В, м/ч).specimen 2 mm thick, 25 mm wide, 150 mm long with re-melted edge of 100 mm - argon-arc welding in the mode and „10V, m / h).

Измерени  с течением времени осуществл ли с помощью индуктивных датчиков электронной системы модели 212 производства завода Калибр, Б качестве регистрирующей аппаратуры использовали самописцы марки Н-306 и KCII-4. В соответствии с уровнем остаточных напр жений выбрали эмпирический переводной коэффициент ускорени  процессов равным 3,2.The measurements over time were carried out using inductive sensors of the electronic system of model 212, produced by the Caliber plant, and recorders H-306 and KCII-4 were used as recording equipment. In accordance with the level of residual stresses, we chose an empirical conversion coefficient of process acceleration equal to 3.2.

В результате при кратковременном нагреве до 120°С величина изменени  прогиба составила 12,67 мкм, на образцах-свидетел х - 5,27 мкм. По предлагаемому способу определени  методом экстрапол ции изменени  прогиба составили 5,88 мкм. По способу- прототипу величина изменени  прогибаAs a result, during short-term heating to 120 ° C, the magnitude of the change in deflection was 12.67 µm, on witness samples - 5.27 µm. According to the proposed method for determining by extrapolation, the changes in the deflection were 5.88 µm. According to the prototype method, the magnitude of the change in deflection

Д, dfj/K , где 4fi - изменение прогиба за 3000 ч; изменение прогиба при кратковременном нагреве; К - эмпирический переводной коэффициент . Следовательно., д 3,96 мкмD, dfj / K, where 4fi is the change in the deflection for 3000 hours; change in deflection during short-term heating; K is an empirical conversion factor. Therefore., D 3.96 microns

Анализ полученных результатов: ошибка по предлагаемому способуAnalysis of the results: the error of the proposed method

+11,5%, а по прототипу - 25%. Точность определени  по предлагаемому способу в 2 раза выше. Ошибка определени  деформаций по прототипу может быть объ снена тем, что помимо процессов релаксации в образце протекают процессы старени , которые эмпирический коэффициент не учитывает .+ 11.5%, and the prototype - 25%. The accuracy of determination by the proposed method is 2 times higher. The error in determining the deformations of the prototype can be explained by the fact that, in addition to the relaxation processes, aging processes take place in the sample, which the empirical coefficient does not take into account.

Дл  определени  деформаций, накапливающихс  с течением времени, необходимо проводить измерени  геометрических контролируемых параметровTo determine the deformations that accumulate over time, it is necessary to measure geometric controlled parameters.

с высокой точностью. Это требует использовани  дл  измерени  индуктивных и емкостных преобразователей наблюдаемых перемещений, а запись осуществл ть с помощью высокоточныхwith high accuracy. This requires the use of observable displacements for measuring inductive and capacitive transducers, and recording is done with high-precision

электрических приборов. Дл  уменьшени  вли ни  на результаты измерений колебаний температуры окружающей среды схема должна быть дифференциальной и дополнительно весь контрольноизмерительньш комплекс должен находитьс  в термостатированном помещении .electrical appliances. To reduce the effect on the measurement results of ambient temperature fluctuations, the circuit must be differential and, additionally, the entire control and measuring complex must be in a thermostatically controlled room.

Использование способа дп  определени  деформаций сварных конструкций , накапливающихс  в них с течением времени, обеспечивает возможность точного и достоверного прогнозировани  накопленных деформаций в любой наперед заданньй момент времени;Using the method dp for determining deformations of welded structures that accumulate in them over time provides an opportunity for accurate and reliable prediction of accumulated deformations at any predetermined point in time;

проведение оперативного контрол  стабильности всего технологического процесса изготовлени ; контроль эффективности стабилизирующих обработок как в процессе производства, так иconducting operational control of the stability of the entire manufacturing process; control of the effectiveness of stabilizing treatments both in the production process and

при экспериментальной проверке вновь разрабатываемых способов и надежный контроль геометрической нестабильности сварных конструкций.with experimental verification of newly developed methods and reliable control of the geometric instability of welded structures.

Принципиально возможно произво-In principle, it is possible to

дить контроль размерной нестабильности не только сварных конструкций, но любых других конструкций, узлов, деталей, вьтолненных другими способами металлообработки, создающих оста-control of dimensional instability not only of welded structures, but of any other structures, assemblies, parts, executed by other metalworking methods, creating residual

напр жени  и нестабильное фазовое и структурное состо ние. voltage and unstable phase and structural state.

Claims (2)

1. Способ определени  деформаций сварных конструкций, накопленных вследствие фазоструктурных и релаксационных процессов, включающий измерени  геометрических параметров и определение деформаций, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и достоверности их определени , производ т непрерывную регистрацию изменений геометрических параметров с момента окончани  процесса сварки или послесварочной обработки при посто нных имитирующих эксплуатационные внешних факторах в течение 1-6 сут, устанавливают закон их изменени  и методом экстрапол ции1. A method for determining deformations of welded structures accumulated due to phase-structural and relaxation processes, including measuring geometric parameters and determining deformations, characterized in that, in order to improve the accuracy and reliability of their determination, continuous changes in geometric parameters are made from the moment the welding process ends or post-welding treatment with constant imitating operating external factors for 1-6 days, establishes the law of their changes and the method extrapolation определ ют величину накопленных деформаций за любой наперед заданный период времени.determine the amount of accumulated deformations for any pre-specified period of time. 2. Способ по П.1, отличающийс  тем, что, с целью оперативной оценки стабильности технологического процесса изготовлени , сравнивают кривые деформировани  за первые 1 - 5 ч после око нчани  контролируемой операции.2. The method according to claim 1, characterized in that, in order to quickly assess the stability of the manufacturing process, the deformation curves are compared for the first 1 to 5 hours after the end of the controlled operation. Фи8.1Fi8.1 /О/ABOUT , 2, 2 ЛL //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// У///////////////////////////////////////// Фие.ЗU ////////////////////////////////////////// Fie.Z Составитель Л.Назарова Редактор А.Лежнина Техред М.Ходанич Корректор С.ЧерниCompiled by L.Nazarova Editor A.Lezhnina Tehred M.Hodanich Proofreader S.Cherni Заказ 3909/14 Тираж 974ПодписноеOrder 3909/14 Circulation 974 Subscription ВНИИПИ Государственного комитета СССРVNIIPI USSR State Committee по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж-35, Раушска  наб., д.4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5 Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна , 4Production and printing company, Uzhgorod, Projecto st., 4