SU1496958A1 - Способ электронно-лучевой сварки трудносвариваемых сплавов - Google Patents
Способ электронно-лучевой сварки трудносвариваемых сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- SU1496958A1 SU1496958A1 SU874228403A SU4228403A SU1496958A1 SU 1496958 A1 SU1496958 A1 SU 1496958A1 SU 874228403 A SU874228403 A SU 874228403A SU 4228403 A SU4228403 A SU 4228403A SU 1496958 A1 SU1496958 A1 SU 1496958A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- welding
- heating
- welded
- heat treatment
- oscillations
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к электронно-лучевой сварке и может быть использовано в различных област х машиностроени при сварке высокопрочных сталей и сплавов, склонных к закалке и образованию трещин. Цель изобретени - повышение качества сварных соединений путем расширени пределов регулировани тепловых процессов в зоне обработки. Осуществл ют локальную термообработку свариваемого металла электронным лучом до и после сварки пр моугольной зоной нагрева, колеблющейс поперек направлени скорости перемещени детали относительно электронной пушки. Амплитуду колебаний зоны нагрева HY измен ют от МиННY до MAKCHY пропорционально мощности луча QY по законам HY=H(1-SIN ΩT), QY=Q(1-BSINΩT), где ω - углова частота колебаний
A и B -коэффициенты. С увеличением HY увеличиваетс QY и тем самым предотвращаетс перегрев металла в зоне обработки и обеспечиваетс равномерный нагрев всех зон соединени . 2 ил.
Description
Изобретение относитс к электронно-лучевой сварке и может быть использовано в различных област х машиностроени при сварке высокопрочных сталей и сплавов, склонных к закалке и образованию трещин. .
Цель изобретени - повышение качества сварных соединений путем расширени пределов регулировани тепловых процессов в зоне обработки.
На фиг. 1 показана схема электрон- но.-лучевой термообработки соединени , на фиг. 2 - графики расширени температурных полей при термообработке электронным лучом по известному способу обработки расфокусированным лучом (сплошные линии) и предлагаемому, способу (штриховые и штрихпунктирные :линии).
Способ состоит в локальной термообработке свариваемого металла электронным лучом до и после сварки пр моугольной зоной нагрева, колеблющейс поперек направлени скорости перемещени детали относительно электронной пушки (фиг 4 1). Амплитуду колебаний зоны нагрева Нп измен ют от мин Ни до макс Ни пропорционально мощности луча Qu по законам
419
со
Од
;о ел
00
HI Н(1 - a sinwt).
Q(1 - b.sinot),
где H - исходное рассто ние зоны
нагрева от стыка, м, Q - исходна мощность электронного луча, Вт, а и b - коэффициенты, равные 1 а
0, 1 b ; О,
СО - углова частота колебаний зоны нагрева или мощности луча, Гц, t - врем , с.
Пр моугольную зону нагрева созда- ют, например, сканированием луча С высокой скоростью Vj (на несколько пор дков вьше скорости перемещени свариваемых деталей относительно электронной пушки) по пр моугольной траектс ии, Нц и Qu измен ют по приведенным выше законам.
Так как мощность луча измен ют пропорционально амплитуде, то с уве- пичением Ни увеличиваетс и QH, т.е. при удалении электронного луча от стыка увеличиваетс и мощность. Этим обеспечиваетс отсутствие перегрева металла в зоне обработки и более равномерный -нагрев всех зон сварного соединени .
После нагрева свариваемых кромок до заданной температуры производ т электронно-лучевую сварку и охлаждение сварного шва до требуемой темпе- ратуры.
На следующем этапе производ т термическую обработку сварного соединени также пр моугольной зоной нагрева , колеблющейс поперек направлени скорости, перемещени свариваемьк деталей относительно электронной пушки Исходное рассто ние Н, исходную мощг ность электронного луча Q, угловую частоту Q коэффициенты а и.Ь выби- рают в зависимости от химического состава свариваемых сталей и конст- руктивньЬс особенностей свариваемьк изделий. При а О расположение зоны воздействи луча относительно стыка не измен етс , при а 1 обе зоны, расположенные параллельно стыку, пе- ремещаютс от линии стыка до рассто ни , равного 2 Н. При b О эффектив на мощность электронного луча не измен етс § зависимости от расположени зон нагрева, при b 1 эффективна мощность электронного луча максимальна при наибольшем удалении
0
в
5
0 5 0 5
зон нагрева от стыка и уменьшаетс до нул при приближении зон нагрева к линии стыка. Исход из приведенных законов изменени Ни и Q видно, что при а больше единицы Ни может мен ть свой знак (т.е. фактически зона нагрева с одной стороны переходит на другую), что трудно осуществимо и нецелесообразно. При значении b больше 1 мощность луча Qu в некоторые моменты становитс отрицательной , что в данном случае осуществить невозможно.
Дл оценки эффективности предлагаемого способа сварки производили моделирование процессов распределе- ни температурных полей на ЭВМ ЕС1060. Сравнивали характеристики нагрева отдельных зон сварных соединений при обработке электронным лучом по известному (обработка расфокусированным электронным лучом), и предлагаемому способам. Предварительно на установке ЭЛУ-5 с энергетическим блоком У -250 сваривали образцы из стали 38Х2НМФ толщиной 15 мм по базовой технологии: пред- варительньй подогрей расфокусированным лучом диаметром 5 мм при относительной скорости перемещени пушки 5,6 мм/с, токе луча 95 мА, ускор ющем напр жении 28 кВ, сварка при токе луча 2АО мА, скорости 5,6 мм/с, ускор ющем напр жении 28 кВ, заглублении фокуса луча в свариваемый образец на 5-7 ,мм и термообработка после сварки в печи при 550 с в течение 4 чо Изменить структуру свариваемого металла нагревом . расфокусированным не удаетс , так как температура по центру п тна нагрева всегда превышает температуру периферийных участково,Поэтому при отпуске зоны термического вли ни (наход щейс на периферии п тна нагрева) сам шов нагретьс до температуры , закалки. Многократный проход расфокусированным электроннь1м лучом, когда тампература по центру п тна нагрева не превьш1ает температуры отпуска , а нагрев до требуемых температур зоны термического вли ни происходит за счет теплопроводности, вл етс неэффективным из-за низкой производительности.
Дп излучени распределени температуры по известному и предлагаемому Способам разработаны две тепловые
5U96958
модели, которые получены при решении
исходного уравнени теплопроводности с использованием функции Грина.
Теплова модель при нагреве свариваемых пластин по известному способу имеет следующий вид:
Т
Q
lecpHi a,
J (- Ч)
erf
Х + Уу + Vtb
А .
) - erf
2л1а(+ t,)
(
X + V + Vto - Н,
(Tt)
I еур
+ ехр (Y + Н)
Т
(Z + 2п1)
Теплова модель при нагреве по предлагаемому способу имеет вид:
i
16СрН| н а
tsin СО ( + tp)
dc Г
J ( - t)
о
и
пределенность источника ,
1 - толщина пластины, Н - длина источника
вдоль оси стыка,
Частоту, амплитуду колебаний луча и его мощность выбирают таким обра- :зом, чтобы обеспечить более равномер- JO ный нагрев до заданных температур всех зон сварного соединени . Выбор этих параметров производитс с помощью моделировани на ЭВМ и последующей проверки,, Температура нагрева 15 различных зон определ лась на фиг.2 по результатам моделировани на ЭВМ.
Крива 1 показывает температуру на поверхности линии стыка, крива 2 - на рассто нии 5 мм от стыка, кри- 20 ва 3-е обратной стороны пластины в интервале от О до 5 мм от линии стыка по обе стороны.
Данные моделировани свидетельст- взтот, что если производить нагрев по 25 предлагаемому способу при следующих параметрах: ток луча 95 мА, ускор ю- , щее напр жение 28 кВ, V 5, м/с E 5ЧСГ м, СО 0,15, Н 5 х X , 1 15 X , to 0,2 с. 30 0 0,8 X /с, а 0,5, 7850 кг/м , с 5900 Вт/(кг b 0,5, - то разность максимальных температур нагрева по центру шва и 1 - Ькпо зоне термического вли ни составfc
35
л ет около 70 С. При нагреве же по
.„..X-«-V -bVi,-bH, ,(С+Ц)
известному способу эта разность составл ет около 450°С (см. фиг. 2),
Пример. Выполн ли термообработку соединени из стали 15x2 Мф
erf(
X+Vf
2л|а,
+Vta-H. 1 (+ t,)J
f.
1
exp t
Y + H(1 - a. ( to)l
С, p , a
V t.
теплоемкость, удельный вес и температу- ропроводимость свариваемого металла, скорость сварки, посто нна времени, характеризующа расель рев ующ кор 1СГ 5 х 0,2 льн ва ост
л ет около 70 С. При нагреве же по
известному способу эта разность составл ет около 450°С (см. фиг. 2),
Пример. Выполн ли термообработку соединени из стали 15x2 Мф
толщиной 15 мм электронным лучом до и после сварки на установке ЭЛУ-5 с энергетическим блоком У-250А. Теп- лофизические характеристики обрабатываемого металла представлены выше;
Подогрев зон ы соединени перед сваркой выполн ли с помощью специального устройства, обеспечивающего развертку луча по пр моугольной траектории размером 10x40 мм. Размер пр моугольной зоны по оси Y с частотой 1 Гц (углова частота Ы 0,15) измен ли от 5 до 15 мм. При этом ток луча при минимальном размере зоны нагрева составл л 50 мА, а при максимальном 150 мА.. После двух оборотов кольцевых соединений 0100 мА температура в зоне сварки составила , что соответствует расчетным данным. Контроль температуры осуществл ли хрЬмвльалюмелевыми термо - парами, прижимаемыми к изделию в -: , двух точках с координатами; X, в -5,5 мм, мм, Zj О, Xj -5 мм, Y 5 мм, Z 15 мм. Параметры режи ма термообработки: UUCK 27 кВ, 1д « 100 мЛ, диаметр луча 1,5 мм, Vjjg «5,6 с Параметры режима сварки U иск 27 кВ,
5
-250 мА, 1ф ,6.10 м/с.
140 мА, V
съ
После термообработки соединени предлагаемым способом ударна , в зкость металла зоны термического вли ни составили 5 кггм/см , что, превышает значени при термообработке известным способом расфокусирован- .УЧОМ, трещины в околошовной зоне соединени отсутствуют, что свидетельствует об отсутствии перегрева металла и закалочньк структур.
Claims (1)
- Использование предлагаемого способа обеспечивает повышение производительности подогрева.и получение качественных сварны с соединений за счет возможности эффективного управлени термическими циклами отдельных зон сварного соединени . Формула изо.бретениСпособ электронно-лучевой сварки трудносвариваемых сплавов,при котором перед сваркой вьлолн ют локальную , термообработку свариваемых кромок , а после сварки - локальную термообработку сварного соединени лучом , отличающийс тем,ных соединений путем расширени пределов регулировани тепловых процес- сов в зоне обработки, термообработку до и после сварки вьтолн ют пр моугольной зоной нагрева, колеблющейс поперек направлени скорости обработки , амплитуду.колебаний Зоны нагрева Ни измен ют пропорционально мощности луча Qu по законамНи Н(1 - а sinut),Qu Q(1 Ь sintot), огде Н - исходное рассто ние зонынагрева от стыка, м, Q - исходна мощность электронного луча, Вт,а и b - коэффициенты, равные 1 i; аО, 1 ,Ь О, Q - углова частота колебанийзоны нагрева или мощности .луча, Гц, t - врем , с.фa.f
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874228403A SU1496958A1 (ru) | 1987-04-13 | 1987-04-13 | Способ электронно-лучевой сварки трудносвариваемых сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874228403A SU1496958A1 (ru) | 1987-04-13 | 1987-04-13 | Способ электронно-лучевой сварки трудносвариваемых сплавов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1496958A1 true SU1496958A1 (ru) | 1989-07-30 |
Family
ID=21297766
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU874228403A SU1496958A1 (ru) | 1987-04-13 | 1987-04-13 | Способ электронно-лучевой сварки трудносвариваемых сплавов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1496958A1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2701262C1 (ru) * | 2019-03-29 | 2019-09-25 | Паршуков Леонид Иванович | Способ электронно-лучевой сварки стыковых соединений |
RU2739931C1 (ru) * | 2019-12-24 | 2020-12-29 | Акционерное общество "Пермский завод "Машиностроитель" | Способ электронно-лучевой сварки деталей из ферромагнитных материалов |
-
1987
- 1987-04-13 SU SU874228403A patent/SU1496958A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
За вка FR № 2361180, кл. В 23 К 15/00, 1978. За вка JP № 50-1695, кл. В 23 К 15/00, 1975. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2701262C1 (ru) * | 2019-03-29 | 2019-09-25 | Паршуков Леонид Иванович | Способ электронно-лучевой сварки стыковых соединений |
RU2739931C1 (ru) * | 2019-12-24 | 2020-12-29 | Акционерное общество "Пермский завод "Машиностроитель" | Способ электронно-лучевой сварки деталей из ферромагнитных материалов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6049058A (en) | Laser peening process and apparatus with uniform pressure pulse confinement | |
IL46078A (en) | Method of case-alloying metals such as steel or cast iron | |
SU1496958A1 (ru) | Способ электронно-лучевой сварки трудносвариваемых сплавов | |
JP2004209497A (ja) | 高張力鋼板レーザ溶接部の熱処理方法 | |
DE19848179A1 (de) | Verfahren zum Verschweißen von Körpern und Verwendung von Laserstrahlen zum Verschweißen von Körpern | |
EP0511274B1 (de) | Vorrichtung zur oberflächenbehandlung von werkstücken mittels lichtstrahlen | |
Vorkachev et al. | Effect of microstructure on high-strength low-alloy steel welded joint toughness with simulation of heat-affected zone coarse-grained area | |
Khashan et al. | Features of spot-matrix surface hardening of low-carbon steel using pulsed laser | |
JPS58184081A (ja) | レ−ザ−を用いた複合調質溶接法 | |
RU2108178C1 (ru) | Способ сварки труб из плакированной ленты | |
JPS6030729B2 (ja) | 高周波誘導加熱を併用した溶接方法 | |
Yu et al. | A preliminary investigation of surface hardening of steel and iron by solar energy | |
JP2002256335A (ja) | レーザ照射による金属組織の微細化方法及び装置 | |
Fadly et al. | Effect of flame straightening treatment on the microstructure of fillet weld S355J2+ N steel | |
SU790467A1 (ru) | Способ электроннолучевой сварки кольцевых швов | |
RU1450237C (ru) | Способ электронно-лучевой сварки | |
JPS5576025A (en) | Structure improving heat treatment method of welding heat affected zone of low alloy steel | |
Morgan-Warren et al. | Effect of travel speed on solidification cracking in autogenous tungsten inert gas arc welding of low-alloy steel sheet | |
Nigam et al. | Optimization of the Weldment Shape in Laser Beam Welding on 1018 Steel | |
SU580960A1 (ru) | Способ контактной стыковой сварки | |
Muhayat et al. | Effect of the post weld heat treatment on the microstructure of the underwater wet welding SS400 steel | |
Zediker et al. | High power laser diode system for surface treatment | |
SU946850A1 (ru) | Способ контактной стыковой сварки импульсным оплавлением | |
SU1557176A1 (ru) | Способ упрочнени сварных конструкций | |
Bulychev et al. | Experimental-Calculation Estimation of the Temperature Field Distribution during the Hardening of Thin-Walled Parts by Electric Pulse Facing |