SU1420035A1 - Method of treating welded metal structures - Google Patents
Method of treating welded metal structures Download PDFInfo
- Publication number
- SU1420035A1 SU1420035A1 SU874199130A SU4199130A SU1420035A1 SU 1420035 A1 SU1420035 A1 SU 1420035A1 SU 874199130 A SU874199130 A SU 874199130A SU 4199130 A SU4199130 A SU 4199130A SU 1420035 A1 SU1420035 A1 SU 1420035A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- metal structures
- welded metal
- amplitude
- steel
- line
- Prior art date
Links
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к обработке стали вибрацией и может быть ис- .. пользовано в машиностроении, строи- тельстве, на транспорте и других отрасл х при изготовлении крупных рогосто щих сварных конструкций, испытывающих при эксплуатации переменные и знакопеременные нагрузки: подъемных кранов, мостов, корпусов судов и т.д. Цель изобретени - увеличение циклической долговечности сварных металлоконструкций путем создани нормированньис по величине и характеру распределени остаточных напр жений в околошовной зоне. Область, прилегающую к сварному шву, подвергают обрабо.тке с помощью ультразвукового ударного инструмента, при этом амплитуду колебаний выходного торца А преобразовател задают из соотношени 2,24 i A4ff -m/io R 3,36, где 6,,, предел текучести стали; f - частота ударных импульсов; m - масса ударника; R - радиус ударника. 2 з.п. ф-лы, -4 ил. а слThe invention relates to the treatment of steel by vibration and can be used in mechanical engineering, construction, transport and other areas in the manufacture of large cost-effective welded structures that experience variable and alternating loads during operation: cranes, bridges, ship hulls etc. The purpose of the invention is to increase the cyclic durability of welded metal structures by creating a normalized value and distribution pattern of residual stresses in the heat-affected zone. The area adjacent to the weld is machined using an ultrasonic percussion instrument, and the amplitude of oscillation of the output end A of the transducer is set from the ratio 2.24 i A4ff -m / io R 3.36, where 6 ,,, the yield strength of steel ; f is the frequency of shock pulses; m is the mass of the drummer; R is the striker radius. 2 hp f-ly, -4 Il. and sl
Description
4; tofour; to
со елcoke
Изобретение относитс к обработке тали вибрацией и может быть исполь |3оваио в машиностроении, строитель- Ьтве, на транспорте и других отрасл х при изготовлении крупных дорогосто чих сварных конструкций, испытьгоаю- пщх при эксплуатации переменные и знакопеременные нагрузки: подъемных ранов, мостов, корпусов судов и т.п. I Цель изобретени увеличение циклической долговечности сварных метал- |Локонструкций путем создани нормированных по величине и характеру распределени остаточных напр жений в околошовной зоне,The invention relates to the processing of hoists by vibration and can be used in mechanical engineering, construction, transport and other areas in the manufacture of large expensive welded structures, testing and alternating loads: lifting wounds, bridges, ship hulls etc. I The purpose of the invention is to increase the cyclic durability of welded metal | Lokonstruktsiy by creating normalized in magnitude and pattern of distribution of residual stresses in the heat-affected zone,
I На фиг. дана зависимость глубины |деформированного сло от амплитуды Колебаний выходного торца ультразву 1КОВОГО преобразовател (корпусна сталь средней прочности); на фиг.2 -, распределение остаточных напр жений сжати по глубине деформированного |сло при ультразвуковой ударной Iобработке с различной амплитудой |(корпусна сталь средней прочности); I на фиг.З - результаты испытаний сты ковых соединений низкоуглеродистой сталиj 1 в исходном состо нии, 2 - после ультразвуковой обработки; |на фиг.4 - результаты усталостных испытаний тавровых соединений, высоко™ прочной стали: 1 - в исходном состо НИИ, 2 после ультразвуковой обра ботки.I FIG. Given the dependence of the depth | of the deformed layer on the amplitude of the Oscillations of the output end of the 1KOVA ultrasound transducer (medium strength steel case) 2 -, the distribution of residual compressive stresses over the depth of the deformed layer with an ultrasonic impact treatment I with a different amplitude | (medium strength steel body); I in FIG. 3 shows the test results of butt joints of low carbon steel j 1 in the initial state, 2 - after ultrasonic treatment; Figure 4 shows the results of fatigue tests of T-joints, high-strength steel: 1 - in the initial state of the scientific research institute, 2 after ultrasonic treatment.
Супщость изобретени заключаетс в том, что обработку ведут при ампли ту-де колебаний выходного торца ультразвукового преобразовател , назнача емой с учетом предела текучести обра батываемого материала, а также часто - ты ударных импульсов, массы и площади поперечного сечени ударника в соответствии с соотношением:The advantage of the invention lies in the fact that the treatment is carried out at the amplitude of the oscillations of the output end of the ultrasonic transducer, which is assigned taking into account the yield strength of the material being processed, as well as the frequency of shock impulses, the mass and the cross-sectional area of the impactor:
.. - .36, (1).. - .36, (1)
где А амплитуда колебаний выходного торца ультразвукового преобразовател ; 6 предел текучести обрабатывае мого материала;where A is the oscillation amplitude of the output end of the ultrasonic transducer; 6 yield strength of the material being processed;
f - частота ударных импульсов; m - масса ударника; R - радиус ударника.f is the frequency of shock pulses; m is the mass of the drummer; R is the striker radius.
Экспериментально установлено, что вьшолнение указанного соотношени гарантирует получение остаточных напр жений сжати на уровне 1,2-1,5 предеIt was established experimentally that the implementation of this ratio ensures the receipt of residual compressive stresses at a level of 1.2-1.5
5 five
0 5 О 0 5 o
д d
Q Q
еe
5five
ла текучести обрабатьгоаемого материала в поверхностном слое толщиной 0,1 0,2 мм при общей глубине залегани оста- ; точных сжимающих напр жений, равной 1,0- 1,2 мм дл сталей средней прочности.flowability of the treated material in the surface layer with a thickness of 0.1 0.2 mm with a total depth of the deposit; accurate compressive stresses of 1.0-1.2 mm for steels of medium strength.
Обработке подвергают область сварочного нагрева, ограниченную изотермой структурных превращений, чем полностью исключают их неблагопри тное вли ние на циклическую долговечность сварного соединени .The area of welding heating limited by the isotherm of structural transformations is subjected to treatment, which completely eliminates their adverse effect on the cyclic durability of the welded joint.
В сварных соединени х низкоуглеродистых сталей обработке подвергают область сварочного нагрева, ограниченную изотермой первичной рекристаллизации .In welded joints of low-carbon steels, the welding heating area limited by the primary recrystallization isotherm is subjected to processing.
В сварных соединени х низколегированных и высокопрочных сталей обработке подвергают область сварочного нагрева, ограниченную изотермой низкого отпуска.In welded joints of low-alloyed and high-strength steels, the welding heating area bounded by a low tempering isotherm is subjected to treatment.
Пример. На практике амплитуду смещени назначают из услови получени максимальной длч данного материала глубины деформировани . При этом, дл каждого материала экспериментальным путем стро т зависимость глубины деформированного сло от амплитуды колебаний выходного торца ультразвукового преобразовател Пример такой зависимости дл корпусной стали средней прочности приведен на фиг.1. Видно, что увеличение амплитуды сопровождаетс пропорциональным ростом глубины деформированного сло . Крива имеет участок насыщени , начина с амплитуд, приблизительно равных 20- 25 мкм. Рост амплитуды выше указанных значений вызывает лишь незначи- тельное увеличение глубины сло . Максимальна глубина деформировани , в частности, достигаетс обработкой при амплитуде, равной 35 составл ет 1,2 мм. Обработке подвергаетс область,прилегающа к сварному шву на ширину зоны действи рат ги- вающнх остаточных напр жений. Пример изменени остаточных напр жений по глубине деформированного сло при увеличении амплитуды до предельных значений приведен на фиг.2. Видно, что максимальные остаточные напр жени сжати на поверхности металла достигаютс при амплитуде, равной 25 мкм. Повышение амплитуды до величины, обеспечивающей максимальную глубину деформировани (дл данного материа- ала 35 мкм), приводит к снижениюExample. In practice, the displacement amplitude is determined from the condition that the depth of deformation is maximized for this material. In this case, for each material, the dependence of the depth of the deformed layer on the amplitude of oscillations of the output end of the ultrasonic transducer is experimentally constructed. It can be seen that the increase in amplitude is accompanied by a proportional increase in the depth of the deformed layer. The curve has a saturation region, starting with amplitudes approximately equal to 20-25 microns. An increase in the amplitude above the specified values causes only a slight increase in the depth of the layer. The maximum depth of deformation, in particular, is achieved by machining with an amplitude of 35, is 1.2 mm. The treatment is subjected to the area adjacent to the weld for the width of the zone of action of residual stresses. An example of the variation of residual stresses along the depth of a deformed layer with an increase in amplitude to the limiting values is shown in Fig. 2. It can be seen that the maximum residual compressive stresses on the metal surface are reached at an amplitude of 25 microns. Increasing the amplitude to a value that provides the maximum depth of deformation (for a given material, 35 µm), leads to a decrease in
остаточных напр жений сжати у поверхности на 40% от максимальной величины . Обработка амплитудой 45 мкм создает в тонком поверхностном слое напр жени раст жени , причиной которых вл етс переупрочнение металла и локальные температурные воздействи в зоне контакта индентора с обра- батьюаемой поверхностью. Повышение циклической долговечности по сравнению с исходным состо нием составл ет соответственно: 95% дл обработки с амплитудой 25 мкм, 60% - дл обработт ки с амплитудой 35 мкм. Образцы, обработанные при амплитуде 45 мкм имеют циклическую долговечность на уровне исходной. Следовательно, оптимальной в описанном примере вл етс о.бра ботка с амплитудой, равной 25 мкм, т.е. приблизительно на 25-30% меньшей амплитуды, обеспечивающей максимальную глубину деформировани .residual compressive stresses at the surface at 40% of the maximum value. Processing with an amplitude of 45 µm creates tensile stresses in a thin surface layer, the cause of which is metal over-hardening and local temperature effects in the zone of contact between the indenter and the surface to be treated. The increase in cyclic durability compared with the initial state is respectively: 95% for treatment with an amplitude of 25 µm, 60% for processing with an amplitude of 35 µm. Samples treated with an amplitude of 45 μm have a cyclic durability at the level of the original. Consequently, the optimum in the example described is a processing with an amplitude of 25 µm, i.e. approximately 25-30% less amplitude, providing the maximum depth of deformation.
Как показали выполненные исследовани , ультразвукова обработка по предложенному способу увеличила циклическую долговечность стыковых соеди нений низкоуглеродистой стали в средне- и многоцикловой области в 4-5 раз и повысила предел выносливости на 54% (фиг.З).As studies have shown, the ultrasonic treatment according to the proposed method increased the cyclic durability of the butt joints of low carbon steel in the medium and high cycle region by 4-5 times and increased the fatigue limit by 54% (FIG. 3).
Усталостные испытани сварных образцов из высокопрочной стали с тавровым соединением показали, что в услови х знакопеременного симметричного цикла нагружени ультразвукова :0бработка по предлагаемому способу обеспечивает трехкратное повышение предела вьиосливости (фиг.4) и не менее чем 1 5-кратное увеличение циклической долговечности.Fatigue testing of welded specimens of high-strength steel with a T-joint showed that, under conditions of alternating symmetrical loading cycle, ultrasonic: 0 processing by the proposed method provides a threefold increase in yield strength (Fig. 4) and no less than 1 5-fold increase in cyclic durability.
При проведении усталостных испытаний образцов с тавровым соединением очаги возникновени усталостных трещин располагались вдали от соединени и обработанной зоны йа поверхности металла с прокатной коркой. Это обсто тельство свидетельствует о том, что ультразвукова обработка обеспечивает повышение сопротивлени усталости сварного соединени ,до уровн основного металла,When conducting fatigue tests of specimens with T-joints, the foci of fatigue crack formation were located far from the joint and the treated area of the metal surface with a rolling crust. This circumstance indicates that ultrasonic treatment provides an increase in fatigue resistance of the welded joint to the level of the base metal,
Технико-экономическа эффективность способа определ етс повышением циклической долговечности и увеличением гарантированного срока службы сварных металлоконструкций, исключением потерь, обусловленных перерьгоами в экплуатадии,ответственных сварных металлоконструкций типа мостов, кранов и т,п. в случа х, когда перерыв необходим дл проведени ремонтных работ по устранению усталостных повреждений , а также снижением трудо - емкости ремонта конструкций за счет профилактики усталостных разрушений по предложенному методу.The technical and economic efficiency of the method is determined by increasing the cyclic durability and increasing the guaranteed service life of welded steel structures, with the exception of losses due to interruptions in operation, responsible welded metal structures such as bridges, cranes, and so on. in cases when a break is necessary for carrying out repair work to eliminate fatigue damage, as well as reducing the labor capacity of repairing structures by preventing fatigue damage by the proposed method.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874199130A SU1420035A1 (en) | 1987-02-23 | 1987-02-23 | Method of treating welded metal structures |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874199130A SU1420035A1 (en) | 1987-02-23 | 1987-02-23 | Method of treating welded metal structures |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1420035A1 true SU1420035A1 (en) | 1988-08-30 |
Family
ID=21287351
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU874199130A SU1420035A1 (en) | 1987-02-23 | 1987-02-23 | Method of treating welded metal structures |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1420035A1 (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2662180A1 (en) * | 1990-05-11 | 1991-11-22 | Inst Elektroswarki Patona | ULTRA-SOUND SHOCK WORKING PROCESS AND OPERATIONAL TECHNOLOGY ASSEMBLY FOR ULTRA-SOUND SHOCK WORKING. |
US7276824B2 (en) | 2005-08-19 | 2007-10-02 | U.I.T., L.L.C. | Oscillating system and tool for ultrasonic impact treatment |
US7301123B2 (en) | 2004-04-29 | 2007-11-27 | U.I.T., L.L.C. | Method for modifying or producing materials and joints with specific properties by generating and applying adaptive impulses a normalizing energy thereof and pauses therebetween |
US7344609B2 (en) | 1998-09-03 | 2008-03-18 | U.I.T., L.L.C. | Ultrasonic impact methods for treatment of welded structures |
US7431779B2 (en) | 1998-09-03 | 2008-10-07 | U.I.T., L.L.C. | Ultrasonic impact machining of body surfaces to correct defects and strengthen work surfaces |
RU2492037C1 (en) * | 2012-06-04 | 2013-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Method of decreasing residual strain in welded metal joints of pipelines |
RU2593256C2 (en) * | 2014-06-04 | 2016-08-10 | Владимир Николаевич Семыкин | Method for reducing residual welding stress |
RU2676119C1 (en) * | 2017-06-13 | 2018-12-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" | METHOD FOR OBTAINING RESIDUAL TENSILE STRESSES ON THE FRONT SIDE AND COMPRESSION STRESSES ON THE REAR SIDE OF THE WELDED CONNECTION WITH THE THICKNESS OF ≤10 mm |
-
1987
- 1987-02-23 SU SU874199130A patent/SU1420035A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Кудр вцев В.И, Исследовани по упрочнению деталей машин. Кн. III, М.: Машиностроение, 1977, с.. Статников Е.Ш. и др. Коррозионно усталостна прочность стали 3 при упрочнении ультразвуковым инструментом.- Технологи судостроени , 1975, № 1, . * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2662180A1 (en) * | 1990-05-11 | 1991-11-22 | Inst Elektroswarki Patona | ULTRA-SOUND SHOCK WORKING PROCESS AND OPERATIONAL TECHNOLOGY ASSEMBLY FOR ULTRA-SOUND SHOCK WORKING. |
US7344609B2 (en) | 1998-09-03 | 2008-03-18 | U.I.T., L.L.C. | Ultrasonic impact methods for treatment of welded structures |
US7431779B2 (en) | 1998-09-03 | 2008-10-07 | U.I.T., L.L.C. | Ultrasonic impact machining of body surfaces to correct defects and strengthen work surfaces |
US7301123B2 (en) | 2004-04-29 | 2007-11-27 | U.I.T., L.L.C. | Method for modifying or producing materials and joints with specific properties by generating and applying adaptive impulses a normalizing energy thereof and pauses therebetween |
US7276824B2 (en) | 2005-08-19 | 2007-10-02 | U.I.T., L.L.C. | Oscillating system and tool for ultrasonic impact treatment |
RU2492037C1 (en) * | 2012-06-04 | 2013-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Method of decreasing residual strain in welded metal joints of pipelines |
RU2593256C2 (en) * | 2014-06-04 | 2016-08-10 | Владимир Николаевич Семыкин | Method for reducing residual welding stress |
RU2676119C1 (en) * | 2017-06-13 | 2018-12-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" | METHOD FOR OBTAINING RESIDUAL TENSILE STRESSES ON THE FRONT SIDE AND COMPRESSION STRESSES ON THE REAR SIDE OF THE WELDED CONNECTION WITH THE THICKNESS OF ≤10 mm |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6843957B2 (en) | Ultrasonic impact methods for treatment of welded structures | |
Malaki et al. | A review of ultrasonic peening treatment | |
US6171415B1 (en) | Ultrasonic impact methods for treatment of welded structures | |
KR101313526B1 (en) | Welded joints with new properties and provision of such properties by ultrasonic impact treatment | |
Haagensen et al. | Introductory fatigue tests on welded joints in high strength steel and aluminium improved by various methods including ultrasonic impact treatment (UIT) | |
Galtier et al. | The influence of ultrasonic impact treatment on fatigue behaviour of welded joints in high-strength steel | |
Roy et al. | Enhancing fatigue strength by ultrasonic impact treatment | |
SU1420035A1 (en) | Method of treating welded metal structures | |
Kudryavtsev et al. | Fatigue life improvement of welded elements by ultrasonic peening | |
US20040244882A1 (en) | Method for processing welded metal work joints by high-frequency hummering | |
Kudryavtsev et al. | Fatigue life improvement of tubular welded joints by ultrasonic peening | |
RU2394919C1 (en) | Procedure for ultrasonic treatment of welded metal structures | |
Kudryavtsev et al. | Fatigue improvement of welded elements and structures by ultrasonic peening | |
Neto et al. | Double vibratory stress relief treatment of welded pipes as an alternative to heat stress relief treatment: Effects on hardness, Charpy impact energy and CTOD | |
JP2004130316A (en) | Turning welded joint excellent in fatigue strength, method for manufacturing turned welded joint, and welded structure | |
Kudryavtsev et al. | Increasing fatigue strength of welded joints by ultrasonic impact treatment | |
RU2447162C2 (en) | Method of ultrasonic processing of welded metal structures | |
Sikder et al. | Effect of peening treatment on fatigue strength of welded joints of aged steel | |
Kudryavtsev | Fatigue improvement of welded elements by ultrasonic impact treatment | |
WO2020190122A1 (en) | A method for evaluating and improving material quality | |
Kudryavtsev et al. | Effect of ultrasonic peening on microhardness and residual stress in materials and welded elements | |
RU2277667C1 (en) | Method of repairing main pipelines | |
SU683873A1 (en) | Method of ultrasonic working of welded seams | |
Tehini et al. | Esonix- ultrasonic impact treatment | |
Lobanov et al. | Enhancement of the service life of welded metal structures by high-frequency mechanical peening |