25.11.2021

                                            группа: 303

 Предмет: Контроль качества сварных соединений.

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

Деформации при сварке.

  При нагреве до температуры сварки и последующем охлаждении детали испытывают деформации, что в конечном итоге приводит к физическому изменению их размеров и формы. Это изменение может быть заметно или незаметно невооруженному глазу. Термические деформации – это следствие возникновения внутренних структурных напряженностей металла, которые возникают из-за неравномерного распределения температуры и, соответственно, не одинакового изменения объема в различных сечениях детали в процессе ее охлаждения. Причинами появления деформаций конструкций (короблений и изгибов) в результате осуществления сварочных работ являются:

·       Локализованный высокотемпературный нагрев и местное расширение объема металла в то время, когда остальная часть детали остается сравнительно холодной;

·       Усадочные явления в наплавленном слое

·       Фазовые превращения, которые испытывает металл при постепенном снижении температуры до комнатной.

 

Как минимизировать сварочные деформации?

Выбор вида сварки может сильно снизить деформации. Если применяется дуговая сварка, то наибольшие поводки будут при РДС, или как ее сегодня принято называть латинскими буквами ММА; они существенно снизятся, если использовать TIG (аргонную) и МIG/MAG (полуавтоматическую сварку). Применение PULSE режимов позволяет многократно снизить тепловложение в металл и уменьшить деформации, что очень хорошо видно на примере сварки тонколистовых сталей. Также следует отметить, что наибольшее деформирущее воздействие оказывает на изделие газовая сварка, так как под высокотемпературное влияние попадают значительные площади изделия; а наименьшее – сварка давлением (в вакууме, ультразвуком). Однако, чаще всего используется технология плавления дугой, поэтому далее речь пойдет именно про этот вид получения неразъемных соединений.

 

Технологические приемы, позволяющие снизить деформации при дуговой сварке

Первое, что приходит на ум каждому сварщику – это организация теплоотвода, позволяющая несущественно, но снизить поводки стальных узлов. В качестве теплоотвода обычно применяют медные подкладки и другие приспособления. Есть более дешевый способ, такой как наложение влажного асбеста вблизи сварочного шва. Техника выполнения работ также играет существенную роль. Для компенсации напряжений применяют сварку в шахматном порядке или путем поочередного плавления диаметрально противоположных участков соединения. Что имеется ввиду: сварка по принципу «обратной ступени» предполагает разделение линии соединения на небольшие участки с дальнейшей их сваркой в предложенном. Такой способ позволяет получить минимальные деформации, так как выполняется одновременно два принципа, позволяющих достигнуть такого результата, это:

·       Короткий шов;

·       Последовательность его наложения, позволяющая скомпенсировать коробления.

Если узел имеет свободные допуски, можно применить метод обратной деформации. В таком случае лист выгибается на величину сварочной деформации (которая может быть установлена опытным путем) в направлении обратном направлению ее действия. Еще один простой способ уменьшить поводки металла – поставить прихватки перед тем, как начать сварку сплошным швом, используя при этом один из способов, указанных выше по тексту; или закрепить деталь с помощью оснастки. Минимизировать деформации поможет:

·       Сопутствующий местный подогрев изделия горелками или предварительный — в электропечи

·       После сварочная термообработка

·       Проковка в горячем и остывшем состоянии

·       Рихтовка изделий в холодном состоянии

·       Практически полностью снимает внутренние сварочные напряжения высокий отпуск при Т=550 -560 оС

Очевидно, что любой высокотемпературный нагрев на воздухе приводит к изменениям размеров и формы изделия. Степень изменений может быть заметна невооруженным глазом или же при проведении контроля с помощью различных инструментов: штангенциркуль позволит измерить линейные размеры, индикатор на стойке поможет проконтролировать биения. Полностью избавиться от деформаций невозможно. Однако, есть еще способы значительно их уменьшить или же вообще от них избавиться после окончательной механической обработки путем:

·       Выбора оптимальной конструкции изделия;

·        Организации достаточных для полного удаления поводок припусков.

 

Меры по предотвращению сварочных деформаций

Одним из способов устранения сварочных деформаций является сварка в кондукторах — специальных приспособлениях, позволяющих жёстко закрепить изделие. Кроме этого, часто применяют предварительную деформацию свариваемых деталей. Направление предварительной деформации должно быть противоположно ожидаемой деформации при сварке. Такая мера называется ещё методом предварительного изгиба. Такой метод используют для предотвращения угловых деформаций при сварке угловых швов и при сварке нахлёсточных соединений. При сварке листового металла малой ширины, их выгибают в сторону, обратную от предполагаемой деформации. В случае сварки листов большой ширины, их сварные кромки предварительно изгибают. Для предотвращения деформаций при сварке тавровых и двутавровых соединений, их закрепляют в приспособления, которые изгибают детали в сторону, обратную предполагаемой деформации.

 

Техника сварки, позволяющая избежать сварочных деформаций

Существуют разные варианты техники сварки, позволяющие уменьшить сварочные напряжения и поводки. При выполнении сварочных швов большой длины, используют обратноступенчатый способ сварки на проход (схема а) на рисунке). При выполнении многослойной сварки, наплавляются каскадные сварные швы, или горкой. Каждый из этих слоёв (кроме первого и последнего) проковывают. Кроме этого, сварные швы выполняются таким образом, чтобы каждый последующий шов вызывал напряжения, противоположные напряжениям от предыдущего шва (схемы б) и в) на рисунке).

Последовательность сварки не должна препятствовать возможной свободной деформации сварной металлоконструкции.

Например, при сварке листового настила из металлических полос, необходимо, в первую очередь, сваривать листы в каждом слое настила, а затем сваривать слои между собой (см. рисунок).

При сварке вязких материалов, применяют способы сварки, позволяющие снизить остаточные напряжения. К таким способам относятся закрепление свариваемой детали в специальных приспособлениях. В таких приспособлениях свариваемые детали собирают, сваривают и остужают. Кроме этого, применяют различные приёмы, позволяющие быстро отводить тепло от сварного изделия, например, при охлаждении под струёй воды, или отвод теплоты с помощью медных подкладок. Если свариваемый металл склонен к формированию закалочных структур, то резкое охлаждение сварного шва и зоны термического влияния приводит к возникновению внутренних напряжений и образованию холодных трещин в металле. Для того, чтобы уменьшить перепад температур в металле, пред сваркой выполняют предварительный подогрев. Если сварочные работы ведутся при низких температурах, то подогрев обязателен даже если выполняется сварка низкоуглеродистых сталей.

 

Деформации и напряжения при выполнении газовой сварки

Газовая сварка дает большую зону нагрева, чем другие виды сварки. Поэтому газовая сварка вызывает и боль­шую величину сварочных деформаций.

Для уменьшения деформаций при газовой сварке сле­дует стремиться выполнять следующие рекомендации;

— правильно выбирать режим сварки;

— равномерно нагревать деталь;

— равномерно распределять объёмы наплавляемого ме­талла;

— соблюдать правильный порядок наложения свароч­ных швов;

— прихватывать детали з наименьшем количестве точек.

Для уменьшения деформаций при сварке встык приме­няют обратноступенчатый или комбинированный способ наложения швов. В этом случае весь шов разделяют на участки длиной 100—250 мм. Сварку ведут отдельными участками.

При таких способах сварки листы почти не коробятся, т. к. обеспечивается более равномерное распределение теп­ла вдоль шва, чем при непрерывной сварке.

Для уменьшения деформаций применяют также способ уравновешивания деформаций. Это достигается с помощью определенной очередности наложения швов — так, чтобы очередной шов вызывал деформации, обратные деформа­циям, возникшим при наложении предыдущего шва.

Еще один применяемый способ — способ обратных де­формаций. Суть способа в том, чтобы разместить детали перед сваркой таким образом, чтобы после сварки из-за возникших деформаций они приняли необходимое рас­положение. Уже упоминавшийся способ расположения листов под некоторым углом— одно из при­менений метода обратных деформаций.

Для борьбы с возникающими деформациями применя­ют также предварительный подогрев свариваемых дета­лей. При этом уменьшается разность между температу­рой сварочной каины и температурой детали, что, соот­ветственно, приводит к уменьшению сварочных дефор­маций. Данный способ широко применяется При ремонте изделий из чугуна, алюминия, бронзы, высокоуглероди­стых и легированных сталей.

В некоторых случаях целесообразно проковывать свар­ной шов. Проковку ведут как в горячем, так и в холод­цом состоянии. Проковка металла. шва улучшает меха­нические свойства наплавленного металла, а также умень­шает усадку.

Помимо этого для того, чтобы снять возникшие при сварке напряжения и улучшить структуру металла шва, применяют термическую обработку.

Под термической обработкой сварных изделии пони­мают предварительный нагрев деталей перед сваркой, термическую обработку в процессе самой сварки, а так­же термическую обработку готового сварного изделия. Выбор тепловых режимов подобной обработки зависит от многих факторов: свойств свариваемых металлов и спла­вов, условий сварки, формы деталей и т. д.

Изучить:  1. Минимизация сварочных деформаций.

                  2. Технологические приемы, позволяющие снизить деформации при дуговой сварке.

                  3. Техника ручной дуговой сварки, позволяющая избежать сварочные деформации.

                  4.  Деформации и напряжения  при выполнении газовой сварки.