Необходимость устранения остаточных деформаций сварных конструкций в производственных условиях вызывается следующими причинами: деформации затрудняют сборку отдельных узлов, а в некоторых случаях делают ее невозможной без проведения дополнительной правки; значительные деформации заставляют увеличивать припуск на механическую обработку; коробление деталей ухудшает качество последующей сварки деталей; ухудшаются эксплуатационные качества изделий. Деформации грибовидности, например, уменьшают момент инерции сечения на несколько процентов. Деформации изгиба протяженных элементов уменьшают их устойчивость. В значительном числе случаев деформации приходится устранять только потому, что изделия не удовлетворяют проектным формам и эстетическим требованиям (вагоны, автомобили, холодильники и т.п.).
Таким образом, остаточные напряжения и деформации, возникающие при сварке, являются нежелательными и необходимы меры по предотвращению (снижению) или устранению сварочных напряжений и деформаций в конструкциях.
Снижение остаточных напряжений в сварных конструкциях
Общие принципы снижения сварочных напряжений и деформаций. Остаточные сварочные напряжения и деформации могут быть снижены или устранены различными методами, в основе которых лежат одни и те же принципы. Существуют три возможных пути снижения сварочных напряжений и деформаций.
1) Уменьшение величины и зоны пластических деформаций укорочения при нагреве за счет регулирования термического воздействия, уменьшения количества сварных швов и их размеров. Приложением растягивающих усилий в процессе сварки можно получить аналогичные результаты уменьшения пластической деформации укорочения, возникающей в процессе нагрева, либо сократить зону пластически деформированного металла.
2) Создание дополнительных пластических деформаций удлинения на этапе охлаждения или после полного выравнивания температур. Это может быть достигнуто прокаткой, проковкой, изгибом, растяжением, высоким отпуском и т.п. Во всех случаях создается пластическая деформация, уменьшающая деформации укорочения, прошедшие при нагреве.
Оба рассмотренных пути предусматривают уменьшение объема металла с пластической деформацией укорочения.
3) Создание деформаций, обратных сварочным, симметричное расположение швов, рациональная последовательность сборки и сварки.
Методы снижения и устранения сварочных напряжений и деформаций
Характер и величина остаточных напряжений и деформаций после сварки зависит от вида сварного соединения, конструкции изделия, свойств свариваемого металла и технологии сварки. Мероприятия по предотвращению и снижению сварочных напряжений и деформаций предусматриваются как на этапе проектирования сварной конструкции, так и при разработке технологического процесса. Поэтому они могут быть конструктивного или технологического характера.
К конструктивным способам предотвращения сварочных напряжений и деформаций относится разработка проекта с минимальным количеством швов и минимальными их размерами, исключение пересекающихся швов и т.п. К технологическим способам предотвращения сварочных напряжений относится порядок наложения швов и направление сварки.
Для снижения сварочных напряжений последовательность наложения швов должна быть такой, чтобы обеспечивалась возможно большая свобода перемещения свариваемых элементов в процессе сварки. При укладке длинных швов сварку выполняют обратноступенчатым способом или от середины к краям листа.
При многопроходной сварке применяют каскадный способ сварки и сварку горкой. Предварительный подогрев до температуры 200°С может снизить остаточные напряжения на 30 %. Более высокая температура подогрева приводит к дальнейшему понижению напряжений. При местном подогреве (сопутствующем) нагревают участки шириной 40... 50 мм по обе стороны от шва. Для снятия остаточных сварочных напряжений может быть применен высокий отпуск. При невозможности нагрева целиком всей конструкции нагревают отдельные ее части, т.е. проводят местный отпуск.
Проковка или прокатка сварного шва и околошовной зоны приводят к снятию остаточных сварочных напряжений за счет создания дополнительных пластических деформаций удлинения. Проковку проводят при температуре выше 450 °С или ниже 150 °С, т.к. в интервале 400.. .200 °С пластичность многих сталей низкая.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.