Спосіб обробки зварного з’єднання сталей

Реферат: Винахід належить до зварювального виробництва і може бути застосований при виготовленні зварних конструкцій і виробів із сталей, зокрема гартівних. Задача винаходу - удосконалити спосіб обробки зварного з'єднання сталей, переважно гартівних, збільшенням ефективності теплової дії обробки рухомого джерела тепла. Згідно зі способом зварне з'єднання нагрівають опосередковано, піддаючи прямій дії лазерного променя прилеглі до зварного з'єднання ділянки металу з розплавлюванням на глибину, співрозмірну з товщиною зварного з'єднання. UA 100281 C2 (12) UA 100281 C2 UA 100281 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до зварювального виробництва і може знайти застосування при виготовленні зварних конструкцій і виробів із сталей, зокрема високоміцних. Відомо спосіб термічної обробки зварних з'єднань, який здійснюють шляхом повторного нагрівання металу шва за допомогою дугового зварювання, тобто розплавлювання, неплавким електродом у середовищі інертних газів з досягненням температури ділянки перегріву зони термічного впливу 300-350 °C (патент України № 47458, 15.07. 2002. Бюл. № 7) - аналог. Відомий спосіб зональної термічної обробки, суть якого полягає у нагріванні зварних з'єднань електронним променем у вакуумі з попереднім нагріванням до температури 400-500 °C за допомогою теплоакумуляторів, вставлених симетрично осі шва на відстані, перевищуючій у 2-3 рази товщину зварного з'єднання, сумарним перерізом, рівним (4-5) квадрата товщини зварного з'єднання, потім нагрівають до температури високотемпературного відпалу зони, ширина якої по обидва боки від осі шва становить 1,7-1,9 товщини зварного з'єднання (патент РФ № 2031150, Інтернет). Наведені способи є аналогами. За прототип прийнято спосіб обробки зварного з'єднання сталей, переважно гартівних, що включає його дугове нагрівання електродом опосередковано, піддаючи прямій дії дуги прилеглі до нього ділянки металу при зміщенні електрода від осі зварного з'єднання на відстань, не меншу за 0,5 ширини останнього (патент України № 72635, 15.03.2005, Бюл. № 3). Недоліком відомого способу за прототипом є нерівномірне по висоті та недостатнє зі зворотної сторони прогрівання і змінення властивостей зварного з'єднання при дуговому нагріванні без розплавлювання металу або з розплавлюванням його на глибину, значно меншу за товщину зварного з'єднання (внаслідок недостатньої проплавляльної спроможності неплавким електродом у середовищі інертного газу). В основу винаходу поставлено задачу удосконалити відомий спосіб зварного з'єднання сталей, переважно гартівних, за рахунок збільшення глибини та інтенсивності прогрівання зварного з'єднання. Суть винаходу полягає в тому, що у способі обробки зварного з'єднання сталей, переважно гартівних, опосередкованим нагріванням, піддаючи прилеглі до нього ділянки металу прямій тепловій дії, прилеглі до зварного з'єднання ділянки піддають прямій дії лазерного променя з проплавлюванням на глибину, співрозмірну з товщиною зварного з'єднання. Лазерне проплавлювання виконують з одного або двох боків шва, одно- або кількаразово. Лазерний промінь має проплавляльну спроможність у кілька разів більшу, ніж дуга від неплавкого електрода. Глибоке проплавлювання прилеглих до шва ділянок, не змінюючи геометричні параметри зварного з'єднання, забезпечує триваліше перебування останнього при заданих температурах, зокрема відпуску, що позитивно впливає на досягнення поліпшених властивостей. Таке проплавлювання лазером сприяє рівномірності нагрівання (за механізмом теплопровідності від ізотермічної поверхні з температурою плавлення металу) та поліпшення властивостей по висоті зварного з'єднання. Величиною зміщення від шва лазерного променя і проплавлювання регулюють термічний цикл та ефективність обробки зварного з'єднання. Прикладом запропонованого способу є обробка лазерним променем зварного з'єднання гартівної хромокремніємарганцевої сталі 30ХГСА товщиною 10 мм з температурою аустенітного перетворення Ас1 = 720 °C, виконаного лазерним зварюванням. Зварювання і обробку зі швидкістю 10,5 м/год. здійснювали у середовищі вуглекислого газу Nd: VAG - лазером ДУ044 потужністю 4,4 кВт з оптичним волокном діаметром 0,4 мм і фокусом лінзи 300 мм. Під час обробки визначали температуру шва за допомогою термопари ВР5/20 зі зворотної сторони. При обробці зварного з'єднання зі зміщенням лазерного променя на 8 мм від осі шва шириною 5,5-6,0 мм виконували проплавлювання глибиною 8-9 мм і шириною 4,5-5 мм (на відстані 2,5-3,0 мм від шва). Під час лазерної обробки шов зі зворотної сторони піддавали короткочасному нагріванню до температури 400 °C, тобто короткочасному відпуску. В результаті короткочасного відпуску при лазерній обробці твердість металу шва і прилеглих ділянок з боку лазерного проплавлювання знижується від HV-(350-387 і 395-505) до HV-(208-260 і 230-300). Загальне зниження твердості металу зварного з'єднання супроводжується підвищенням його пластичності, що визначається збільшенням кута статичного згину зварного з'єднання до утворення надривів у розтягнутій його частині від 38 до 54 і 84 градусів. Як видно, лазерна обробка з проплавлюванням металу біля шва є прийнятною для поліпшення властивостей зварного з'єднання гартівних сталей. 1 UA 100281 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 Спосіб обробки зварного з'єднання сталей, переважно гартівних, опосередкованим нагріванням, піддаючи прилеглі до нього ділянки металу прямій тепловій дії, який відрізняється тим, що прилеглі до зварного з'єднання ділянки піддають прямій дії лазерного променя з проплавленням на глибину, співрозмірну з товщиною зварного з'єднання. Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2