25.11.2021

                                            группа: 303

 Предмет: Контроль качества сварных соединений.

Тема урока:Сварочные деформации при РДС. Деформации и напряжения при газовой сварке.

Околошовная зона, это участок сварного соединения, который находится в непосредственной близости к шву. Хоть эта зона и не нагревается до температуры плавления, она все равно испытывает такие температуры, которых достаточно для изменения структуры металла. Изменения в структуре, влекут за собой снижение прочности и сопротивление к нагрузкам. По этому, на зону термического влияния выделяют отдельное внимание.

Ширина околошовной зоны

·        Ширина околошовной зоны не имеет определенных значений. Она переменна и зависит от нескольких факторов. Вид сварки

·        Толщина металла

·        Режим сварки

Выше перечислены три основных фактора, влияющих непосредственно на ширину околошовной зоны. Если вам интересны приблизительные значения ширины околошовной зоны при той или иной сварке, обратите внимание на таблицу ниже.

Таблица размеров околошовной зоны

Вид сварки	Ширина, мм, от — до
Ручная дуговая сварка(РДС)	3 — 6
Под флюсом	2 — 4
Полуавтомат в среде защитного газа CО2	1 — 3
Газовая сварка	8 — 28

Чем выше область нагрева во время сварки, тем шире околошовная зона. Так у газовой сварки самое высокое значение размера околошовной зоны.

Структура околошовной зоны

Как мы уже поняли, зона термического влияния или околошовная зона — участок сварного соединения, который находится в непосредственной близости к сварному шву. Простыми словами, это металл, рядом со швом, который подвергается нагреву. Более того, вы уже узнали о том, что при нагреве, металл околошовной зоны меняет свою структуру, кристаллическую решетку. В связи с чем, меняются и свойства металла, прочностные показатели.

Пришло время узнать, что околошовная зона имеет определенную структуру, которую можно разбить на несколько участков.

Участки околошовной зоны или зоны термического влияния с характеристиками

Участок 1

Данный участок околошовной зоны называется участком частичного расплавления. Здесь переходный участок от металла шва к основному металлу. Температура данного участка достигает более 1500 градусов по цельсию.

Участок 2

Второй участок — самый слабый участок околошовной зоны. Имеет название «участок перегрева«. Данное название обусловлено тем, что температура данной зоны варьируется от 1100 до 1500 градусов цельсии. Но температуры не достаточно для плавления, по этому структура металла становится крупнозернистой. Что и является причиной хрупкости и низкой ударной вязкости. Ширина данного участка составляет от 3-х до 4-х миллиметров.

Участок 3

Участок нормализации. Температура данного участка колеблется от 900 до 1100 градусов цельсия. Ширина зоны от половины до полутора миллиметров. Название данного участка говорит на о том, что после плавного охлаждения, структура металла становится мелкозернистой. Соответственно, свойства металла гораздо благоприятны по сравнению с первыми двумя участками.

Нормализация — процедура специального нагрева металла, до температуры достаточной для смены структуры металла. Данная процедура необходима для повышения механических свойств. Нагрев происходит до 900 градусов по цельсию.

Участок 4

Участок характеризует его температура, которая находится на отметках от 700 до 900 градусов по цельсию. А так же, свой групно-зернистой структурой. Которая характеризует участок с номером 4 плохим по механическим свойствам. Данный участок хуже чем участок №3. Ширина участка от 0.5 до 1.2 мм. Название — участок неполной перекристаллизации.

Участок 5

Участок старения или рекристаллизации. Характерная температура данного участка — 400 — 700 градусов цельсии. В случае, если металл до сварки подвергался деформации на холодную, то после сварки этот участок имеет заниженные прочностные свойства ударной вязкости. А если не подвергался деформации, то изменений не происходит.

Участок 6

Температура участка варьируется от 200 до 450 градусов цельсии. Является зоной перехода от околошовной зоны к основному металлу. Особых изменений в структуре не наблюдается. Однако, при сварке низкоуглеродистых сталей, после остывания, металл приобретает повышенные прочностные свойства, но снижается пластичность.

Деформации при сварке

Основные мероприятия по уменьшению деформаций и напряжений при сварке

При сварке изделий невозможно полностью избежать остаточных деформаций. При всестороннем защемлении свариваемого изделия можно лишь свести деформации изделия к концу охлаждения к минимальной величине.

Всестороннее защемление при сварке изделия практически осуществить трудно, поэтому такой способ борьбы со сварочными деформациями почти не применяют. Используются только такие способы, которые позволяют получать сварные изделия с минимальными остаточными деформациями. Некоторые способы борьбы с деформациями изделия приводят к возрастанию внутренних напряжений, например, закрепление свариваемых деталей перед сваркой.

Для борьбы со сварочными деформациями применяются конструктивные и технологические способы. К конструктивным способам относятся:

1. Уменьшение количества сварных швов и их сечения, что снижает количество вводимого при сварке тепла.

Поэтому минимальная деформация конструкции будет при наименьших протяженности и сечении швов, например резервуары изготовляют в настоящее время из больших листов или из предварительно собранных в заводских условиях полос и карт.

2. Симметричное расположение швов для уравновешивания деформаций.

3. Симметричное расположение ребер жесткости.

4. Минимальное использование накладок и косынок.

5. Применение стыковых соединений.

К технологическим способам относятся:

1. Рациональная технология сборки и сварки, которая включает правильный выбор вида и режима сварки, а также правильную последовательность наложения швов. Например, при ручной сварке деформация вдвое больше, чем при автоматической.

Соединения без скоса кромок дают меньшие деформации, чем соединения с разделкой кромок. Соединения с двусторонним скосом кромок образуют меньшие деформации, чем соединения с односторонним скосом.

Величина деформации зависит от способа сборки и прихватки Детали собираются с жестким креплением, не допускающим какого-либо смещения одной детали относительно другой или с эластичным, допускающим смещение деталей. Жесткое крепление деталей осуществляется сварочными прихватками в отдельных местах шва или жесткими сборочно-сварочными приспособлениями. Сборка с эластичным креплением производится специальными пластинами, временно прихватываемыми к деталям на некотором расстоянии от оси шва. Жесткая сборка приводит к меньшей конечной деформации по сравнению с эластичной.

На величину конечных деформаций влияет последовательность наложения швов.

2. Жесткие закрепления деталей. Собранное изделие полностью сваривается, если закреплено на фундаменте, плите или приспособлении, которые имеют жесткость, в несколько раз большую по сравнению с сварным изделием. После сварки и полного охлаждения изделия зажимы удаляются. После освобождения изделия деформация будет меньше, чем при сварке в свободном состоянии. Закреплением можно снизить сварочные деформации на Ю—30% в зависимости от ряда условий. Этот способ дает наибольший эффект при сварке балок малой высоты и наименьший — при сварке высоких балок (1000 мм и более).

Закрепление рекомендуется при сварке плоских листов для предотвращения угловых деформаций. Листы можно прижимать вблизи шва, например, электромагнитными прижимами. Чем тоньше свариваемые листы, тем целесообразнее их закрепление, с тем чтобы избежать также и выпучивания.

Полностью устранить деформации закреплением невозможно, так как при освобождении от зажима сварное изделие продолжает деформироваться за счет силы, сконцентрированной на участке металла с пластической деформацией. 

Изучить:  1. Ширина околошовной зоны.

                  2. Взаимосвязь размеров околошовной зоны с размерами зон напряжений и деформаций.

                  3. Деформации при сварке.