Деформации и напряжения при сварке: основные способы устранения
Борьба с остаточным напряжением и деформациями
Как мы увидели ранее, исходя из причин образования, напряжения и деформации бывают двух типов: тепловые и структурные. Первые связаны с воздействием высоких температур и охлаждением, а вторые – с изменением кристаллической решетки. Порой оба типа напряжения и деформаций возникают одновременно.
Устранение остаточных напряжений, чтобы они не оказали влияния на соединения и всю конструкцию, наиболее эффективно происходят путем отжига. Изделие помещается в печь, камеру или подключается к источнику индукционного нагрева, и доводится до температуры 550-680 ⁰С. Для продукции из толстостенных материалов предусматривается определенное время отжига (от нескольких минут до нескольких часов), чтобы прогреть конструкцию в достаточной мере. Затем изделию дают медленно остыть вместе с печью.
Сварочное напряжение могут вызвать не только механические воздействия. Сплавам различных металлов вообще свойственны свои деформации и напряжения. Они делятся на временные и на остаточные. Пластичная деформация металла при сварке вызывает остаточные, не исчезающие и после остывания материала. Временные же возникают при сварке прочно закрепленной детали.
Да, правильно расставленные струбцины выполняют роль тех же прихваток с обратной стороны, не давай металлу при кристаллизации потянуть за собой приваренные детали. Важно обварить изделие с трех сторон, и только после этого убирать струбцины для обварки четвертой стороны.
Деформация металла при сварке – это явление, которое приводит к нарушению геометрии изделий и, следовательно, к браку продукции. Подобное может наблюдаться даже в работе опытных сварщиков. Соблюдение ряда правил позволяет снизить вероятность появления деформации и получить качественное и надежное соединение.
Напряжения появляются в деталях под влиянием практически любого усилия. Это может быть растягивание, изгиб, сжимание или резка. В ходе сварки следует внимательно следить за показателями как деформации, так и напряжения. Если превысить допустимые значения, то конструкция (частично или полностью) может разрушиться.
Как предупредить деформацию при сварке
Возможны структурные изменения, когда в процессе нагрева от сварки материал закаливается. Изменяется его плотность и объем, а напряжение воздействует на соседние участки, вызывая в них трещины. Это естественные последствия сварочного процесса, и ниже мы обсудим, как их предвидеть и предупредить.
Другой пример сборки с предупреждением деформаций. К трубчатой стойке с толщиной стенки 1,5 мм требуется приварить 6-10 дополнительных элементов (патрубков), но все они будут расположены с одной стороны. Многочисленные швы сперва разогреют эту сторону, а затем стянут, неизбежно выгнув стойку. Понимая это, изначально согните ее немного в противоположную сторону. Лучше всего использовать шаблон с возможностью фиксации (прижимом), где под нижнюю центральную часть изделия подкладывают медные подложки толщиной 3-4 мм. К такой стойке приваривают остальные элементы, а после отпускания прижимов она становится ровной.
Устранение проблем значительно сложнее их предупреждения. Эта аксиома в равной степени относится и к сварке. Брак всегда приводит к дополнительным финансовым вложениям. Для его предотвращения необходимо сосредоточиться на мерах, помогающих бороться с деформациями и напряжениями.
Важным в изготовлении сварных конструкций является определение вероятных напряжений и деформаций в ходе работ. Причина заключается в том, что они изменяют форму и размер изделия, снижают его прочность, что приводит к изменениям в эксплуатационных качествах конструкции далеко не в лучшую сторону.
Принцип холодной правки заключается в постоянном воздействии на изделие нагрузок. Для этого используют различные прессы и валки, существующие для прокатки по ним длинных конструкций. Для исправления деформаций растянутых конструкций применяют термическую правку. Сначала происходит сбор лишнего металла, а затем – разогрев проблемного места.
Сложно сказать, какой из методов является предпочтительным. Для каждого вида, места (снаружи или изнутри), особенностей деформации и напряжения, а также габаритов и формы изделия существуют свои способы их устранения. Важным являются трудозатраты и эффективность метода.
Почему возникают напряжения и деформации при сварке
Здравствуйте. Обдумываю вариант сварки фермы самолёта типа аэробайк. Варить скорее всего будет специалист, А на прихватки я соберу. Стол стапель планирую из толстой кухонной столешницы. Интересует как, чем обтачивать торцы трубок. Может тема где есть, чтоб конкретно было показано на примере одной трубки, но все по полочкам разжевано. Типа ,,берём болгарку в правую руку, надеваем, перчатки, очки, яркий свет, левой рукой и т.д.
Основная причина напряжения металла при сварке – линейное расширение от нагрева. Поскольку в зоне наложения шва материал сильно разогревается, а в остальных частях остается холодным или слегка теплым, возникает физическое воздействие. Когда шов остывает, он стягивается, увлекая за собой присоединенные стороны заготовки, что приводит к деформациям.
Сварочные деформации возникают под влиянием различного рода напряжений, появляющихся внутри изделия. Основные причины их появления специалисты объединяют в две большие группы: основные, которые считаются неизбежными и постоянно появляются в ходе сварки, а также сопутствующие, устранение которых вполне возможно.
Самый простой пример напряжения и деформации наблюдается при соединении двух тонких листов стали сплошным односторонним швом. В результате изделие теряет плоскость, поскольку листы выгибает и стягивает друг к другу, конструкция принимает V-образную форму. Чем больше швов, проходов и сложнее изделие, тем выше шанс образования внутренних напряжений.
Сварщик должен следить не только за правильностью формы шва, но и предвидеть влияние сварки на будущую конструкцию. Поскольку во время электросваривания или работы газовой горелой металл локально нагревается до 3000-5000 ⁰С, а остальная часть остается холодной, возникают внутренние напряжения, деформирующие изделие. Такие физические явления не только портят внешний вид продукции, но и приводят к разрушению соединений, на которые оказывается дополнительная нагрузка. Рассмотрим более подробно, как возникают внутренние напряжения, каковы их виды и что делать для их предотвращения или устранения.
По периоду действия напряжение бывает временным и остаточным. Первое возникает в процессе сварки и проходит после остывания деталей. Деформации, даже если они и появились, тоже исчезают, поэтому называются пластическими (металл сам принимает правильную форму). Во втором случае напряжение продолжает действовать в материале и после остывания деталей, а деформации от него считаются упругими.
Собственно не ферму, а типа лестницы из профильной трубы 20х20. Конструкция длинной 2 метра и 6 ступенек. Не долго думая прихватил на столе все и последовательно обварил с одной и с другой стороны тиг сваркой. Лестницу повело винтом. Что не так сделал, подскажите кто в теме.
Суть термического метода заключается в сжимании металла при его охлаждении. Происходит процесс разогрева растянутого участка горелкой или дугой. При этом окружающий место разогрева материал должен оставаться холодным, что не дает значительно расшириться горячему участку. Далее при остывании изделия происходит постепенное выпрямление конструкции. Больше всего данный метод подходит для устранения деформаций балок, полос листового материала и пр.
