способ получения искусственного дефекта в сварном соединении (варианты)

Формула изобретения

1. Способ получения искусственного дефекта в сварном соединении, включающий изготовление сварного образца и создание в нем искусственного дефекта, отличающийся тем, что для создания искусственного дефекта в виде поры в заданном участке сварного соединения изготавливают отверстие диаметром, равным диаметру реальной поры, и высотой, превышающей ее высоту на глубину ее залегания, и заваривают отверстие с образованием имитатора реальной поры.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сварной образец изготавливают из легированных сталей аргонодуговой сваркой с использованием вольфрамового электрода.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что заварку отверстия с образованием имитатора реальной поры осуществляют с помощью электронно-лучевой сварки.

4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что отверстия под искусственные дефекты диаметром менее 1,0 мм изготавливают посредством эрозионной обработки.

5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что отверстия под искусственные дефекты диаметром более 1,0 мм изготавливают сверлением.

6. Способ получения искусственного дефекта в сварном соединении, включающий изготовление сварного образца и создание искусственного дефекта в виде включения, отличающийся тем, что искусственный дефект создают в виде шлакового включения из куска проволоки материала электрода, используемого при изготовлении сварного образца, диаметром и высотой, равными диаметру и высоте реального шлакового включения, затем вводят его в отверстие на заданную глубину, которое выполняют в заданном участке сварного соединения диаметром, равным диаметру куска проволоки и высотой, превышающей его высоту на реальную глубину залегания в сварном соединении, заваривают с образованием имитатора реального шлакового включения, после чего сварной образец подвергают термической обработке, обеспечивающей диффузионное сращивание куска проволоки с металлом сварного образца.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что сварной образец изготавливают из легированных сталей аргонодуговой сваркой с использованием вольфрамового электрода.

8. Способ по любому из пп.6 и 7, отличающийся тем, что заварку отверстия и шлакового включения осуществляют с помощью электронно-лучевой сварки.

9. Способ по любому из пп.6 - 8, отличающийся тем, что отверстия под искусственные дефекты диаметром менее 1,0 мм изготавливают посредством эрозионной обработки.

10. Способ по любому из пп.6 - 8, отличающийся тем, что отверстия под искусственные дефекты диаметром более 1,0 мм изготавливают сверлением.

11. Способ по любому из пп.6 - 10, отличающийся тем, что термическую обработку проводят при 1000 - 1100^oС с выдержкой 20 - 30 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области сварки, в частности к способам получения искусственного дефекта в сварном соединении для исследования механических свойств различных металлов и сплавов, и может быть использовано при исследовании влияния наличия пор и разного рода шлаковых включений на свойства сварных соединений.

Известен способ получения искусственного дефекта в сварном соединении, включающий изготовление сварного образца из исследуемого металла или сплава с помощью аргоно-дуговой сварки с использованием вольфрамового электрода, создание искусственного дефекта в сварном соединении в процессе сварки путем сбрасывания капли расплавленного металла электрода в сварочную ванну, причем перед сбрасыванием в момент подхода электрода к месту сбрасывания увеличивают силу тока, а процесс сбрасывания производят на заданном проходе при многопроходной сварке. Диаметр электрода меньше реального на 5 - 20%, а вылет электрода больше на 10 - 20% (см. авт.свид. СССР N 1400827, кл. B 23 K 9/16, 1986).

Данный способ предназначен для получения вольфрамового включения в сварном соединении легких металлов. При использовании образцов из более тугоплавких металлов, например сталей или сплавов на основе никеля, получить искусственные дефекты в заданном месте и на заданной глубине затруднительно, вследствие наличия высокой температуры сварочной ванны, не позволяющей создания всех необходимых условий для получения дефектов с заданными характеристиками. Хаотическое их расположение в сварном соединении и нестабильность размеров делают невозможным оценку влияния включений на механические свойства сварного соединения.

Задача изобретения - создание технологии получения искусственного дефекта (поры, шлакового включения) с заданными характеристиками, позволяющей оценить истинное влияние этих дефектов на механические свойства сварного соединения.

Задача решена за счет того, что при создании в сварном соединении искусственного дефекта в виде поры в сварном соединении сварного образца методом, например, эрозионной обработки изготавливают отверстие диаметром, равным диаметру реальной поры, и высотой, превышающей ее высоту на глубину ее залегания, и заваривают отверстие с образованием имитатора реальной поры. Согласно второму варианту изобретения при создании в сварном соединении искусственного дефекта в виде шлакового включения предварительно изготавливают кусок проволоки из материала электрода, применяемого при изготовлении сварного образца, методом, например, сверления в сварном соединении отверстия диаметром, равным диаметру реального шлакового включения, и высотой, превышающей высоту куска проволоки, вводят его в отверстие на заданную глубину, заваривают с образованием имитатора реального шлакового включения, а затем подвергают термообработке для диффузионного сращивания материала куска проволоки с основным металлом.

Технический результат - повышение достоверности оценки влияния искусственного дефекта на механические свойства сварных соединений.

Объединение двух технических решений в одну заявку связано с тем, что два приведенных выше способа имеют единый изобретательский замысел - повышение достоверности оценки влияния дефектов на свойства сварных соединений за счет получения этих дефектов с заданными характеристиками, решаемый принципиально одним и тем же путем - созданием в сварных соединениях имитаторов реальных дефектов: отверстия и бужа с соответствующими характеристиками реальных поры и шлакового включения. Указанные два способа являются равноценными для решения поставленной задачи.

В соответствии с изобретением заявленный способ осуществляют следующим образом.

Изготавливают сварной образец из испытуемого материала, например конструкционной стали мартенситного класса с помощью аргоно-дуговой сварки при использовании неплавящегося вольфрамового электрода и присадочной проволоки. При изготовлении образца используют пластины с V-образной разделкой. Процесс сварки осуществляют в атмосфере инертного газа при токе 200 -250 А. Сварку пластин толщиной, например, 5-6 мм проводят в два захода. На заданном участке полученного сварного соединения создают одно или несколько отверстий методом эрозионной обработки диаметром, равным диаметру реальной поры, например, 0,6 - 0,9 мм и высотой, превышающей высоту последней на глубину ее залегания. Если диаметр реальной поры более 1,0 мм, отверстие можно изготавливать методом сверления. Образец подвергают нагреву до полного удаления из отверстия загрязнений. Далее проводят сверху заварку отверстия, оставляя размер реальной поры. Получают образец с имитатором реальной поры. Заварку проводят с помощью электронно-лучевой сварки в атмосфере вакуума 110^-3 мм рт.cт. при силе тока луча 250 - 260 А и скорости сварки 50 - 60 м/ч. Заварку возможно проводить и аргоно-дуговой сваркой, если не требуется высокой чистоты поверхности образца. Образец, содержащий одну или несколько имитаторов пор на заданной глубине и заданном расстоянии друг от друга подготавливают для механических испытаний.

Было изготовлено несколько образцов, содержащих в сварных соединениях искусственные поры различных диаметров и различного расположения по глубине друг от друга. Испытания этих образцов показали различие в свойствах сварных соединений. По полученным данным с достаточной достоверностью оценивали влияние наличия пор в сварных соединениях на их механические свойства.

В соответствии с данным изобретением при создании в сварном соединении искусственного дефекта в виде шлакового включения предварительно изготавливают кусок проволоки из материала электрода, применяемого при изготовлении сварного образца диаметром и высотой, равными диаметру и высоте реального шлакового включения. Кусок проволоки изготавливают из вольфрама, применяемого в качестве материала неплавящегося электрода при аргоно-дуговой сварке. Изготавливают сварной образец из высоколегированной стали с помощью аргоно-дуговой сварки при том же режиме, что и в первом варианте. В полученном сварном соединении сверлят одно или несколько отверстий диаметром, равным диаметру куска проволоки, например, 2-3 мм и высотой, превышающей его высоту в зависимости от заданной глубины залегания куска проволоки, например, на 4-5 мм. Если диаметр реального шлакового включения менее 1,0 мм, отверстие под него изготавливают методом электроэрозионной обработки. Далее разогревают сварное соединение и в его отверстие вставляют кусок проволоки до его утопления на заданную глубину. Его заварку осуществляют по режиму, аналогичному режиму заварки сварного образца, с реальной порой, т.е. с помощью электронного луча. Образец далее подвергают термической обработке, включающей нагрев до температуры 1000 - 1100^oC с выдержкой, обеспечивающей протекание диффузионного сращивания вольфрама с основным металлом. Время вздержки составляет 20 - 30 мин. Нагрев и охлаждение проводят на воздухе. Образец, содержащий один или несколько имитаторов шлакового включения, подготавливают для механических испытаний.

Было получено несколько образцов и после их испытаний проводили достоверную оценку влияния шлаковых включений на механические свойства сварных соединений.