способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов
Классы МПК: | B23K31/00 Способы пайки, сварки или резки, предназначенные для специальных целей или для изготовления особых изделий, не отнесенные к какой-либо одной из основных групп 1/00 B23K28/00 Способы сварки или резки, не отнесенные к группам 5/00 |
Автор(ы): | Тадаси Касуйя[JP], Коичи Синада[JP], Юкихико Хории[JP], Татео Мийазаки[JP] |
Патентообладатель(и): | Ниппон Стил Корпорейшн (JP), Хитачи Зосен Корпорейшн (JP) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1994-02-03 публикация патента:
20.02.1998 |
Изобретение относится к сварке, в частности к способам уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке, и может найти применение при изготовлении крупногабаритных толстостенных конструкций. Сущность изобретения состоит в том, что сварку выполняют несколькими электродами, расположенными на расстоянии друг от друга в направлении сварки. При этом режим сварки назначают в зависимости от рассчитываемого параметра P, который зависит от силы тока, напряжения, скорости сварки, числа электродов и других и не должен превышать 0,14. В случае сварки с применением выводных пластин дополнительно рассчитывают еще один параметр Ptab, который зависит от толщины пластин, сварочного тока, напряжения и других, и не должен превышать 0,26. 4 с. и 3 з. п. ф-лы, 7 ил., 4 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13
Формула изобретения
1. Способ уменьшения сварочного коробления при одностронней сварке для соединения толстых листов, по которому предназначенные для сварки стальные листы состыковывают друг с другом, в разделке наносят и закрепляют валик прихваточного шва и при сварке используют не менее трех электродов, отличающийся тем, что он включает следующие этапы: определяют максимальную высоту Н(мм) валика прихваточного шва в стыковой разделке, которая не должна превышать половины толщины свариваемых листов, определяют расстояние Li (мм) от первого электрода до i-го электрода, выбирают положительную постоянную К, рассчитывают параметр Р в допустимых рамках по следующей формуле:![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104847/2104847-10t.gif)
где L1 0;
n количество электродов,
рассчитывают количество подводимого тепла Qi (кДж/мм) по формуле (1) и выбирают подходящие комбинации силы тока Ii (А), напряжение Ei (В) и скорость сварки vi (см/мин) для i-го электрода по следующей формуле:
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104847/2104847-11t.gif)
2. Способ уменьшения сварочного коробления при одностронней сварке для соединения толстых листов, по которому предназначенные для сваривания стальные листы состыковывают друг с другом, в разделке наносят валик прихваточного шва и сварку ведут не менее, чем тремя электродами, которые располагают друг за другом в направлении продольной оси стыка, отличающийся тем, что режим сварки для каждого электрода выбирают в зависимости от параметра, который рассчитывают по формуле
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104847/2104847-12t.gif)
где Qi количество подводимого тепла, кДж/мм,
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104847/2104847-13t.gif)
Ii сила тока на i-м электроде, А, в отношении направления, противоположного направлению сварки;
Ei напряжение на i-м электроде, В;
vi скорость сварки, см/мин на i-м электроде;
Li расстояние от первого электрода до i-го электрода, мм;
n количество электродов;
K положительная постоянная;
Н максимальная высота валика прихваточного шва в стыковой разделке, которая не должна превышать половины толщины свариваемого стального листа, мм,
и этот параметр сравнивают с допустимым значением, которое не должно превышать 0,14, а значение постоянной К выбирают в диапазоне от 10 до 150. 3. Способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, по которому предназначенные для сварки стальные листы состыковывают друг с другом, в разделке наносят и закрепляют валик прихваточного шва, на концевом участке стальных листов прихватывают и закрепляют пластину и при сварке используют не менее трех электродов, отличающийся тем, что он включает следующие этапы: определяют максимальную высоту Н (мм) валика прихваточного шва в стыковой разделке, которая не должна превышать половины толщины свариваемых стальных листов, определяют расстояние Li (мм) от первого электрода до i-го электрода, выбирают положительную постоянную К, рассчитывают параметр Ptаb, значение которого должно быть не менее 0,009 по следующей формуле:
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104847/2104847-14t.gif)
где Li 0;
n количество электродов;
Ht толщина пластины, мм, Ht наименьшая величина между толщиной пластины и высотой валика прихваточного шва, образованного между пластиной и свариваемым стальным листом, и Ht не должна превышать половины толщины свариваемого стального листа;
рассчитывают параметр Р в допустимых рамках по следующей формуле:
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104847/2104847-15t.gif)
рассчитывают количество подводимого тепла Qi (кДж/мм) по формуле (1) так, что величина Qi является удовлетворительной для формулы (3) и выбирают подходящие комбинации силы тока Ii (А), напряжение Ei (В) и скорости сварки vi (см/мин) для i-того электрода по формуле (2). 4. Способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, по которому стальные листы состыковывают друг с другом, в разделке наносят валик прихваточного шва, на концевом участке свариваемых стальных листов прихватывают и закрепляют пластину и применяют не менее трех электродов, которые располагают друг за другом в направлении продольной оси стыка, отличающийся тем, что режим сварки для каждого электрода выбирают в зависимости от первого параметра, который рассчитывают по формуле
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104847/2104847-16t.gif)
где Qi количество подводимого тепла, кДж/мм,
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104847/2104847-17t.gif)
Ii сила тока на i-м электроде А, в отношении направления, противоположного направлению сварки;
Ei напряжение на i-м электроде, В;
vi скорость сварки на i-м электроде, см/мин;
Li=0 расстояние от первого электрода;
n количество электродов;
К положительная постоянная;
Н высота валика прихваточного шва в стыковой разделке, которая не должна превышать половины толщины свариваемого стального листа,
и первый параметр сравнивают с допустимым значением, которое не должно превышать 0,14, а значение постоянной К выбирают в диапазоне от 10 до 150, а также в зависимости от второго параметра, который рассчитывают по формуле
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104847/2104847-18t.gif)
где Ht толщина пластины, которая является наименьшей величиной между толщиной пластины и высотой валика прихваточного шва, образованного между пластиной и свариваемым стальным листом, и не должна превышать половины толщины свариваемого стального листа, значение постоянной К выбирают в диапазоне от 10 до 150, и допустимое значение первого параметра Р не должно превышать 0,26, а допустимое значение второго параметра Ptab не должно быть менее 0,009. 5. Способ по одному из пп.1 4, отличающийся тем, что применяют многоэлектродную дуговую сварку под слоем флюса при следующих условиях сварки: сила тока на каждом электроде не превышает 2400 А; сила тока на первом и втором электродах не меньше 900 А; сила тока на третьем и следующих электродах не меньше 600 А; скорость сварки не менее 60 см/мин и не более 200 см/мин; причем на поверхности и обратной стороне используется флюс связующего типа. 6. Способ по одному из пп.1 5, отличающийся тем, что применяют Y-образную, I образную, V-образную или U-образную разделки. 7. Способ по одному из пп.1 6, отличающийся тем, что временное сопротивление соединяемых стальных листов должно быть не менее 390 МПа и не превышать 780 МПа, а толщина должна быть не менее 8 мм и не более 50 мм.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к способу уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке толстых листов. Более конкретно настоящее изобретение предлагает способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке толстых листов, позволяющий уменьшить сварочное коробление путем осуществления в оптимальных условиях многоэлектродной сварки. Согласно существующей практике соединение толстого листа односторонней сваркой осуществляется следующими способами. Как показано на фиг. 2, предназначенные для сваривания толстые листы 1, 1" состыковывают друг с другом и в разделку, в особенности в разделку в конечной части шва, наносят прихваточный шов, высота которого равна толщине предназначенных для сваривания листов. С другой стороны, существует вариант приваривания прихваточным швом в конечной части шва пластины, толщина которой равна толщине предназначенных для сваривания листов, так что высота валика шва может равняться толщине листа. Таким образом предназначенные для сваривания стальные толстые листы 1, 1" оказываются в достаточной мере соединенными перед началом сварки, чтобы уменьшить сварочное коробление. Кроме того, предлагается следующий способ, при котором предназначенные для сваривания листы нагревают в процессе сварки газовыми горелками с целью контроля термического состояния для уменьшения сварочного коробления. Однако обычные способы, предусматривающие приложение к предназначенным для сваривания стальным листам большого ограничивающего усилия с использованием для этого прихваточного шва или пластины, требуют осуществления перед началом сварки значительных подготовительных работ и вызывают также необходимость в восстановлении листов после завершения сварки, что создает проблему с точки зрения повышения эффективности сварки. Способ контролирования термического состояния с использованием газовых горелок также не является оптимальным, поскольку увеличиваются размеры сварочной аппаратуры и становится затруднительным повышение эффективности сварки. Согласно существующим подходам к уменьшению сварочного коробления при односторонней сварке с целью соединения толстых листов первоочередной задачей является предупреждение возникновения концевых трещин, которые в процессе сварки появляются в конце наваренного валика шва. Андо и др. обнаружили, что эти концевые трещины вызваны сварочным короблением в процессе сварки (Magazine of Welding Society, v. 30, 1970, N 8, p. 792). После этого был проведен ряд исследований с целью изучения распределения напряжений, возникающих в процессе сварки (Сато и др. Thesos of Japanese Ship Building Society, v. 136, 1974, p. 441, и Фудэита и др. Thesos of Japanese Ship Building Society, v. 133, 1973). Согласно результатам этих исследований с целью предупредить возникновение концевых трещин необходимо уменьшить сварочное коробление в процессе сварки. Однако в известных способах достижения цели уменьшения сварочного коробления ограничиваются применением прихваточного шва или пластины, описанными выше. С другой стороны, обзор существующих способов предупреждения появления концевых трещин дан Камичика и др. (Magazine of Japanese Coustruction Assotiation (JSSC), v. 10, 1974, N 101, p. 35). Среди существующих способов, рассмотренных Камичика и др., указаны способы, в которых для предупреждения возникновения коробления используют прихваточный шов и пластины, а также способ ограничения перемещения концевого участка шва гидравлическим зажимом. Эти обычные приемы нацелены на уменьшение сварочного коробления в процессе сварки путем резкого ограничения возможности смещения стальных листов, предназначенных для сварки. Способом, предусматривающим нагрев стальных листов газовыми горелками, невозможно уменьшить сварочную деформацию до такой степени, чтобы можно было предотвратить возникновение концевых трещин. В японской заявке N 5351153 описан способ, при котором величина нагрева при сварке уменьшается на концевых участках, предназначенных для сваривания, а недостаточная толщина полученного валика восполняется в процессе работ по доводке. Недавно были опубликованы результаты исследования, в которых подробно рассматривается поведение остаточного коробления после завершения сварки (Уэда и др. Theses of Japanes ship Building Society, v. 171, 1992, p. 335). Согласно этому исследованию, местный нагрев, осуществляемый газовыми горелками, оказывает влияние на остаточное коробление, сохраняющееся в листах после завершения сварки. При использовании подходящего способа нагрева величина коробления уменьшается по сравнению с вариантом, при котором листы не нагревают. Как указано выше, общепринятые методы нацелены в первую очередь на ограничение смещения стальных листов, предназначенных для сваривания или на контроль термического состояния с помощью газовых горелок. Обычные методы не касаются условий сварки при односторонней сварке толстых листов. Поэтому, согласно существующим техническим решениям, естественно, что основная нагрузка приводится на процесс сварки и происходит увеличение размеров сварочных устройств. Задачей настоящего изобретения является уменьшение нагрузки при выполнении подготовительных работ к сварке и уменьшение тяжелой нагрузки на сварочное оборудование. Настоящее изобретение предусматривает нахождение условий сварки, при которых возможно уменьшение сварочного коробления. Задачей настоящего изобретения является предложение способа уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, причем способ основывается на условиях сварки, описанных выше. Сущность изобретения будет приведена ниже. Способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, при котором предназначенные для сваривания стальные листы состыковывают друг с другом, в разделке наносят и закрепляют валик прихваточного шва и используют не менее трех электродов, причем способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов включает этапы оценки деформирующего напряжения, возникающего в процессе сварки с использованием количества подводимого тепла Qi (кДж/мм), рассчитанного по формуле (1) и с использованием также параметра P, рассчитанного по формуле (2), определения условий сварки на каждом электроде таким образом, чтобы деформирующее напряжение могло находиться в допустимых рамках. Qi=Ii![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104010/183.gif)
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104010/183.gif)
где Ii - сила тока (А) на i-м электроде в направлении противоположном направлению сварки, Ei - напряжение (B) на i -м электроде, и vi - скорость сварки (см/мин) на i-м электроде,
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104847/2104847-2t.gif)
где Li - расстояние (мм) от первого электрода до i-го электрода, L1 = 0, n-количество электродов, K - положительная постоянная, и где максимальная высота валика прихваточного шва в стыковой разделке равна H (мм), причем H не превышает половины толщины стальных листов, предназначенных для сваривания. Способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов согласно параграфу (1), в котором значение постоянной в формуле (2) для расчета параметра P выбирают в диапазоне от 10 до 150, а условия сварки на каждом электроде определяются таким образом, чтобы значение P не превышало 0,14. Способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, при котором предназначенные для сваривания стальные листы состыковываются друг с другом, в разделке образуют и закрепляют валик прихваточного шва, на концевом участке стальных листов прихватывают и закрепляют пластину и применяют не менее трех электродов, причем способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов включают этапы оценки деформирующего напряжения, возникающего в процессе сварки с использованием Qi, Li, H и постоянной K, описанных в указанной формуле (1) и с использованием также параметров P и Ptab, рассчитанных по формулам (2) и (3), и определения условий сварки на каждом электроде таким образом, чтобы деформирующее напряжение могло находится в допустимых рамках.
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104847/2104847-3t.gif)
где Li - расстояние (мм) от первого электрода i-го электрода, L1 =0, n - количество электродов, K - положительная постоянная, и H не превышает половины толщины стальных листов, предназначенных для сваривания,
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104847/2104847-4t.gif)
где Li - расстояние (мм) от первого электрода до i-го электрода, L1 равно нулю, n-количество электродов, и K - положительная постоянная, и Ht (мм)- толщина пластины, или Ht (мм) - меньшая величина между толщиной пластины и высотой валика прихваточного шва, образованного между пластиной и предназначенным для сваривания толстым листом, причем Ht не превышает половины толщины стального лиса, предназначенного для сваривания. Способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов согласно параграфу (3), при котором значение K в формуле (2) для расчета параметра P и в формуле (3) для расчета параметров Ptab выбирают в диапазоне от 10 до 150, в условиях сварки на каждом электроде определяют таким образом, чтобы значение P не превышало 0,26 и значение Ptab не было менее 0,009. Способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов согласно одному из параграфов от (1) до (4), при котором применяется многоэлектродная дуговая сварка под слоем флюса при следующих условиях сварки: сила тока на каждом электроде не превышает 2400 А, сила тока на первом и втором электродах не меньше 900 А, сила тока на третьем и следующих электродах не менее 600 А, скорость сварки не менее 60 см/мин и не более 200 см/мин, на поверхности и обратной стороне используется флюс связующего типа. Способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов согласно одному из параграфов от (1) до (5), при котором применяются Y-образная, I- образная, V-образная или U-образная разделка. Способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов согласно одному из параграфов от (1) до (6), при котором временное сопротивление соединяемых стальных листов не меньше 390 МПа и не превышает 780 МПа, а толщина не меньше 8 мм и не более 50 мм. На фиг. 1 приведено поперечное сечение, показывающее конфигурацию разделки; на фиг. 2 - схематическая концептуальная иллюстрация, демонстрирующая способ, являющийся предметом настоящего изобретения; на фиг. 3 - схематический вид в разрезе, выполненный по линии А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - зависимость между параметром P и степенью коробления; на фиг. 5 - коробление; а - показано коробление в плоскости поверхности, б - коробление вне плоскости поверхности; на фиг. 6 - модель термоупругости; на фиг. 7 - типы конфигурации разделки; а - Y-образная разделка, б - V-образная разделка; в - I-образная разделка, г U-образная разделка; в - еще один вариант разделки. Общепризнано, что сварочного корабления, вызванного процессом односторонней сварки для соединения листов, можно с успехом избежать путем нагрева стальных листов газовыми горелками или ограничивая их смещение накладочными пластинами. Согласно настоящему изобретению нет необходимости нагревать или в значительной мере ограничивать смещение стальных листов. При определении условий сварки таким образом, чтобы параметры P и Ptab находились в установленном заранее диапазоне, сварочное коробление можно уменьшить. Целью настоящего изобретения является повышение эффективности труда в процессе сварки и также уменьшение нагрузки на сварочное устройство. Целью настоящего изобретения является уменьшение сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, при котором предназначенные для сваривания стальные листы состыковывают друг с другом, в разделке наносят и закрепляют валик прихваточного шва и используют не менее трех электродов, причем способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов включает этапы оценки деформирующего напряжения, возникающего в процессе сварки с использованием количества подводимого тепла Qi (кДж/мм), рассчитанного по формуле (1) и с использованием также параметра P, рассчитанного по формуле (2), определения сварки на каждом электроде таким образом, чтобы деформирующее напряжение могло находиться в допустимых рамках. Qi=Ii
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104010/183.gif)
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104010/183.gif)
где Ii - сила тока (А) на i-м электроде в направлении, противоположном направлению сварки, Ei - напряжение (В) на i-м электроде и vi-скорость сварки (см/мин) на i-м электроде,
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104847/2104847-5t.gif)
где Li - расстояние (мм) от первого электрода до i-го электрода, L1 = 0, n-количество электродов, K - положительная постоянная, и максимальная высота валика прихваточного шва в стыковой разделке равна H (мм), причем H не превышает половины толщины стальных листов, предназначенных для сваривания. Приведенные выше формулы (1) и (2) могут быть объяснены следующим образом. На фиг. 6 схематически иллюстрируется модель настоящего изобретения. Позициями 19, 20, 21 и 22 обозначены соответственно первый, второй, третий и четвертый электроды. Предполагается что эти электроды перемещаются на фиг. 6 по неограниченному плоскому листу слева направо. Что касается координат, то первый электрод принимается за их начало и задаются движущиеся координаты (
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104113/949.gif)
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104847/2104847-6t.gif)
где E - модуль Юнга,
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104010/945.gif)
k - коэффициент тепловой диффузии,
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104143/955.gif)
v- скорость сварки,
ri - [(
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104113/949.gif)
Li - расстояние между первым электродом и i-м электродом (L1=0),
qi - количество тепла, излучаемого первым электродом в расчете на единицу толщины листа за единицу времени,
К0 и К1 - модифицированные функции Бесселя второго рода нулевого и первого порядка. Учтено напряжение бу, возникающее перед линией сварки, которое тесно связано с концевыми трещинами. При y=0, ri=
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104113/949.gif)
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104010/945.gif)
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104143/955.gif)
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104847/2104847-7t.gif)
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104010/183.gif)
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104010/183.gif)
бу
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104010/183.gif)
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104010/183.gif)
бу = бу
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104010/183.gif)
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104847/2104847-8t.gif)
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104113/949.gif)
![способ уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке для соединения толстых листов, патент № 2104847](/images/patents/367/2104847/2104847-9t.gif)
Со ссылкой на экспериментальное устройство, показанное на фиг. 2 и 3, пример реализации настоящего изобретения может быть описан следующим образом. Как показано на чертежах, два предназначенных к свариванию односторонней сваркой стальных листа 1, 1" состыковывают и фиксируют двумя парами зажимов 8, установленных на сварочном столе 9. Затем боковые концы состыкованных участков предназначенных к свариванию стальных листов 1, 1" зафиксировали пластиной 4. Участки разделки, образованные в состыкованных кромках стальных листов 1, 1", были предварительно подвергнуты прихваточной сварке, после чего осуществили одностороннюю сварку стальных листов, применяя для этого два, три, четыре, пять или шесть электродов, хотя в устройстве, показанном на фиг. 2, использовано четыре электрода от 2a до 2b. На фиг. 3 позицией 14 обозначен воздушный шланг. С помощью давления воздуха в воздушном шланге регулируется усилие, развиваемое опорной плитой 15, то есть регулируется положение опорной плиты 15, так что на нее могут опираться предназначенные к свариванию стальные листы. Применяемое в данном случае сварочное устройство описывается следующим образом. Например, в случае сварки четырьмя электродами сварочные электроды 2a, 2b, 2c, 2d соединяются соответственно с источниками питания 11a, 11b, 11c, 11d. Эти источники питания от 11a до 11b соединяются с блоком регулирования условий сварки 12 и блоком расчета параметров 13. При расчетах параметра P по формуле (2) использовали следующие показатели: заранее измеренная максимальная высота H валика прихваточного шва, количество подводимого тепла Qi, определенное по формуле (1) на основе силы тока, напряжения и скорости сварки на i-м электроде, расстояние Li от первого до i-го электрода, постоянная K. С использованием расчетного параметра P значение H доводится до половины толщины стальных листов, предназначенных для сваривания, а условия сварки, такие как сила тока и напряжение на каждом сварочном электроде, скорость сварки и расстояние между электродами, определены таким образом, что значение P не может быть больше 0,14. При использовании пластины 4 она была заранее приварена к боковому концу состыкованного участка предназначенных для сваривания стальных листов 1, 1". В этом случае условия сварки, такие как сила тока и напряжение на каждом сварочном электроде, скорость сварки и расстояние между электродами, определяли с помощью параметра Ptab, так что H и Htab не могут превышать половины толщины предназначенных для сваривания стальных листов и поэтому значение P не может быть больше 0,26, а значение Ptab не может быть меньше 0,009. В этом случае параметр Ptab был рассчитан по выражению (3) с использованием максимального значения высоты H валика прихваточного шва в состыкованной части предназначенных для сваривания стальных листов 1, 1", толщины пластины и максимального значения Ht валика прихваточного шва, образованного между пластиной и свариваемыми стальными листами. В табл. 1 и 2, в которых показаны условия сварки, принятые в настоящем изобретении, такие как сила тока I, напряжение E, скорость сварки v и расстояние между электродами L. В табл. 1 и 2, в которых показаны также толщина листа, максимальная высота H валика прихваточного шва, образованного в разделке стыка, параметр P (показанный в формуле (2) расчитан согласно условиям сварки и конфигурации разделки. Что касается постоянной K, то были выбраны три значения: 10, 50, 150. Угол раскрытия кромок 8 и притупление кромки Rf конфигурации разделки, показанные в табл. 1 и 2, соответствуют 0 и Rf, показанным на фиг. 1. В связи с этим в случае, если смещение предназначенных для сваривания стальных листов 1, 1" ограничивалось пластиной 4, пластину 4 приваривали к стальным листам 1, 1" так, как показано на фиг. 2 и 3. В случае, когда смещение предназначенных для сваривания стальных листов 1, 1" не ограничивалось пластиной 4, между пластиной 4 и стальными листами 1, 1" размещали куски нарубленной проволоки. Относительно стальных листов, подвергнутых односторонней сварке при условиях сварки, указанных в табл. 1 и 2, было выполнено измерение степени деформации трех типов. К ним относятся степень деформации в плоскости, вызванной процессом сварки, степень поперечной усадки, сохраняющейся после сварки и степень угловой деформации. Степень деформации в плоскости измеряли следующим способом. Как показано на фиг. 2, с целью измерения деформации лист 5, длиной 300 мм, был прикреплен к концевой части стальных листов 1 в точке, отстоящей от центра разделки на 20 мм. Деформация этого листа измеряли циферблатным датчиком 3. В качестве измеренного значения приняли степень деформации, определенную после прохода первого электрода 2a в позицию на расстоянии 50 мм от концевой части. Поперечную усадку остаточной деформации измеряли следующим образом. В точках, находящихся на расстоянии 50 мм от кромки листов и также на расстоянии 50 мм от центральной линии разделки заранее поместили два контактных шарика 6. До и после операции сварки расстояние между шариками измерили, определив возникшую разницу. Эту разницу использовали в качестве показателя поперечной усадки. Степень угловой деформации определяли следующим образом: угол стального листа измеряли угломером, а разницу в показаниях, полученных до и после операции сварки, определяли как угловую деформацию. В табл. 3 и 4 приведены результаты измерений степени деформации этих трех типов для случаев применения обычного способа и сравнительного примера. Из таблиц можно увидеть следующее. В случаях 1-16, в которых предназначенные для сваривания стальные листы не ограничиваются в своем смещении пластинами и не применяется нагрев газом, степень деформации в процессе сварки подавляется до не более чем 1,00 мм при значении параметра P, не превышающем 0,14. В случаях 8 и 9, в которых параметр P превышал 0,140. степень деформации в процессе сварки превышала 1,00 мм. В случае обычных способов 17 и 18, при которых в позиции 7, показанной на фиг.2, в случаях 8 и 9 применялся нагрев газовой горелки, степень деформации в процессе сварки была уменьшена до величины, не превышающей 1,00 мм. Во всех примерах настоящего изобретения степень деформации в процессе сварки снижалась до величины, не превышающей 1,00 таким же образом, как и при обычном способе. В связи с этим в случаях 12 и 13, в которых значение параметра P было велико, степень деформации в процессе сварки составила соответственно 3,25 мм и 2, 55 мм, что является большой величиной, и даже в случаях 19 и 20, при которых в 12 и 13 применялся нагрев горелкой, степень деформации в процессе сварки не удалось уменьшить до значения, не превышающего 1,00 мм. В случаях 12 и 13 степень деформации была уменьшена до величины, не превышающей 1,00 мм только тогда, когда стальные листы, предназначенные для сваривания были ограничены в своем смешении таким же образом, как и обычными способами 38 и 39. В случае 1, в котором параметр P уменьшается, степень деформации в процессе сварки была снижена, однако при сварке двумя электродами степень угловой деформации увеличилась до 0,12 рад, что довольно много. В примерах настоящего изобретения все значения угловой деформации были меньше 0,10 рад точно также, как и при использовании обычного способа. В случаях 21-39, в которых смещение стальных листов ограничивали пластиной, при параметре P, не превышающем 0,26 степень деформации была достаточно мала даже тогда, когда параметр Ptab был не менее 0,009, и ограничивающее усилие смещения стальных листов было невелико. Однако в случае 21, в котором параметр P не превышал 0,26, а параметр Ptab был не меньше 0,009, при сварке двумя электродами степень угловой деформации составила 0,11 рад, что слишком много. В случаях 30, 33 и 34, в которых параметр P превышал 0,26, степень деформации в процессе сварки была уменьшена до величины, не превышающей 1,00 мм, однако степень поперечной усадки составила 0,63 , 0,75 и 0,65 мм, что больше 0,60 мм. В примерах реализации настоящего изобретения все значения поперечной усадки не превышали 0,60 мм таким же образом, как и при обычном способе, и степень поперечной усадки была уменьшена до величины, относительно меньшей чем в случаях 37, 38 и 39, относящихся к обычному способу, при котором ограничивающее усилие, приложенное к стальным листам, велико. Как описано выше, согласно способу, являющемуся предметом настоящего изобретения, степень сварочной деформации может быть уменьшена таким же образом, как и при обычном способе. Является общепризнанным, что сварочного коробления, вызываемого процессом односторонней сварки листов, можно эффективно избежать путем нагрева стальных листов газовыми горелками или сильно ограничив их смещение пластинами. Однако согласно настоящему изобретению, необязательно нагревать или ограничивать смещение стальных листов. Когда условия сварки определяются таким образом, чтобы значение параметров P и Ptab находилось в заданном диапазоне, сварочное коробление уменьшается. Поэтому настоящее изобретение обладает высокой эффективностью и позволяет повысить производительность труда в процессе сварки, снизив нагрузку на сварочное оборудование.
Класс B23K31/00 Способы пайки, сварки или резки, предназначенные для специальных целей или для изготовления особых изделий, не отнесенные к какой-либо одной из основных групп 1/00
Класс B23K28/00 Способы сварки или резки, не отнесенные к группам 5/00