Как влияет неравномерность нагрева при сварке на величину деформации основного металла: 23.Как влияет неравномерность нагрева при сварке на величину деформации основного металла?

23.Как влияет неравномерность нагрева при сварке на величину деформации основного металла?

В данной инструкции изложены основные функции сайта, и как ими пользоваться

Здравствуйте,  

Вы находитесь на странице инструкции сайта Тестсмарт.
Прочитав инструкцию, Вы узнаете  функции каждой кнопки.
Мы начнем сверху, продвигаясь  вниз, слева направо.
Обращаем Ваше внимание, что в мобильной версии  все кнопки располагаются, исключительно сверху вниз. 
Итак, первый значок, находящийся в самом верхнем левом углу, логотип сайта. Нажимая на него, не зависимо от страницы,  попадете на главную страницу.
«Главная» —  отправит вас на первую страницу.
«Разделы сайта» —  выпадет список разделов, нажав на один из них,  попадете в раздел интересующий Вас.

На странице билетов добавляется кнопка «Билеты», нажимая — разворачивается список билетов, где выбираете интересующий вас билет.

«Полезные ссылки» — нажав, выйдет список наших сайтов, на которых Вы можете получить дополнительную информацию.

 

 

 

В правом углу, в той же оранжевой полосе, находятся белые кнопки с символическими значками.

• Первая кнопка выводит форму входа в систему для зарегистрированных пользователей.
• Вторая кнопка выводит форму обратной связи через нее, Вы можете написать об ошибке или просто связаться с администрацией сайта.
• Третья кнопка выводит инструкцию, которую Вы читаете. 🙂
• Последняя кнопка с изображением книги ( доступна только на билетах) выводит список литературы необходимой для подготовки.

Опускаемся ниже, в серой полосе расположились кнопки социальных сетей, если Вам понравился наш сайт нажимайте, чтобы другие могли так же подготовиться к экзаменам.
Следующая функция «Поиск по сайту» — для поиска нужной информации, билетов, вопросов. Используя ее, сайт выдаст вам все известные варианты.

Последняя кнопка расположенная справа, это селектор нажав на который вы выбираете, сколько вопросов на странице вам нужно , либо по одному вопросу на странице, или все вопросы билета выходят на одну страницу.

На главной странице и страницах категорий, в середине, расположен список разделов. По нему вы можете перейти в интересующий вас раздел.
На остальных страницах в середине располагается сам билет. Выбираете правильный ответ и нажимаете кнопку ответ, после чего получаете результат тестирования.
Справой стороны (в мобильной версии ниже) на страницах билетов располагается навигация по билетам, для перемещения по страницам билетов.
На станицах категорий расположен блок тем, которые были добавлены последними на сайт.

Ниже добавлены ссылки на платные услуги сайта. Билеты с ответами, комментариями и результатами тестирования.
В самом низу, на черном фоне, расположены ссылки по сайту и полезные ссылки на ресурсы, они дублируют верхнее меню.
Надеемся, что Вам понравился наш сайт, тогда жмите на кнопки социальных сетей, что бы поделиться с другими и поможете нам.
Если же не понравился, напишите свои пожелания в форме обратной связи. Мы работаем над улучшением и качественным сервисом для Вас.

С уважением команда Тестсмарт.

как влияет неравномерность нагрева при сварке на величину деформации ответ — JSFiddle

Editor layout

Classic Columns Bottom results Right results Tabs (columns) Tabs (rows)

Console

Console in the editor (beta)

Clear console on run

General

Line numbers

Wrap lines

Indent with tabs

Code hinting (autocomplete) (beta)

Indent size:

2 spaces3 spaces4 spaces

Key map:

DefaultSublime TextEMACS

Font size:

DefaultBigBiggerJabba

Behavior

Auto-run code

Only auto-run code that validates

Auto-save code (bumps the version)

Auto-close HTML tags

Auto-close brackets

Live code validation

Highlight matching tags

Boilerplates

Show boilerplates bar less often

Влияние закреплений на угловые деформации стыковых швов

ВНУТРЕННИЕ УСИЛИЯ И ДЕФОРМАЦИИ ПРИ СВАРКЕ

При стыковой сварке закрепленных пластин (фиг. м

■.мок, то отдельные слои 371 nt/7———————- 1R

1———	/3
	…. ..X..
в

Фиг. 71. Влияние закреплений на угловые де­формации стыковых швов: а — расчетная схема для определения угловой де­формации; б — образование угловой деформации в стыковых соединениях закрепленных тонких пла­стин; в — образование угловой деформации при свар­ке свободных широких тонких пластин.

наплавленного метал­ла, расположенные на различных уровнях по толщине свариваемых пластин, имеют различ­ную длину, поэтому при остывании будут сокращаться на раз-* личную величину.

Вследствие этого про­изойдет не только со­кращение ширины шва, но и поворот пластин относительно друг дру­га на некоторый угол. При остывании стыкового шва закреплен­ных пластин реактивное противодействие закреплений весьма ограничивает поперечные укорочения нагретого металла в плос­кости свариваемых пластин и образование угловой деформации. Угловая деформация, встречая препятствие свободному поворо­ту пластин относительно друг друга, будет вызывать в обеих пластинах явление изгиба (фиг. 71, б). Величина угловой дефор­мации р при стыковой сварке закрепленных пластин будет зна­чительно меньше, чем при сварке свободных пластин.

При сварке стыковым швом тонких закрепленных листов или широких свободных тонких листов, у которых ограничением сво­бодному повороту кромок служит их вес, изгибающее действие угловой деформации приводит к появлению местных выпучин и волн (фиг. 71, в).

Влияние закреплений на образование угловой деформации р в стыковых швах можно установить путем рассмотрения совмест­ного действия на сварное соединение внутренних усилий, порожда­емых сваркой, и внешних сил, создаваемых закреплениями. Рас­четную схему для определения угловой деформации стыкового шва закрепленных пластин, при неравномерном нагреве по тол­щине металла, представим в виде двухопорной балки, загружен­ной углом поворота р, поперечной усадкой в плоскости пластин

и противодействующими им опорными моментами М и опорными реакциями R (фиг. 71, а),

В стыковых швах незакрепленных пластин поперечное сокра­щение и угловая деформация при остывании шва протекают сво­бодно, не вызывая значительных поперечных напряжений в свар­ном шве.

При остывании же стыковых швов закрепленных пластин по­перечное сокращение в плоскости пластин и угловая деформация встречают противодействие со стороны закреплений и попереч­ные напряжения растяжения могут достигать высоких значений.

Фиг. 72. Поперечные напряжения при сварке стыковым швом закрепленных пластин со скосом кромок: а — стыковое сварное соединение закрепленных пластин; б — эпюра поперечных напряжений, вызываемых опорной реакцией; в — эпюра напряжений, вызываемых опорным моментом.

Величина этих напряжений будет возрастать с уменьшением ба­зы закрепления 5, увеличением ширины наплавленного металла шва., и областей нагрева основного металла, т. е. с увеличением удельной энергии нагрева q0 и толщины свариваемых пластин.

Наименьшее укорочение от поперечной усадки стыкового шва будет в волокнах нижней поверхности сварного соединения со стороны корня шва, где поперечное сокращение образуется толь­ко от остывания нагретых участков основного металла, так как величина поперечной усадки наплавленного металла в корне шва весьма незначительная ввиду малых размеров зазора. Наиболь­шая величина укорочения от поперечной усадки при остывании шва будет в волокнах лицевой поверхности шва, где помимо со­кращения прилегающих к шву участков основного металла, име­ем наибольшее сокращение волокон наплавленного металла.

Подобно рассмотренному ранее случаю образования угловой деформации при стыковой сварке свободных пластин, полную поперечную усадку шва при остывании каждого слоя металла по толщине стыкового шва на закрепленных пластинах представим в виде двух составляющих: постоянной А b и переменной А у (фиг. 72, а).

Постоянная составляющая поперечной усадки стыкового шва Аb представляет свободное поперечное укорочение при остыва­

нии околошовных участков основного металла шириной Ь. Она действует в плоскости свариваемых пластин и, стремясь укоро­тить ширину сварного соединения, вызывает напряжения попе­речного растяжения в сварном шве, а также в основном металле. Принимая, что при сварочном налреве распространение тепла от скошенных кромок пластин простиралось в слои основного металла на одинаковую ширину 6, независимо от уровня располо­жения этого слоя по толщине металла, свободную поперечную усадку Аb при остывании нагретого основного металла прибли­женно можем определить по формуле

Д6 = cfTCpby (185)

где а — коэффициент линейного теплового расширения металла;

Ь — ширина нагретого участка основного металла;

TCv — среднее значение. температуры на участке к моменту перехода из пластического состояния в упругое наиболее нагретого металла этого слоя, по отношению к температу­ре металла перед сваркой.

Поперечная усадка при остьивании участков основного метал­ла, лежащих по обе стороны шва, будет

Дл = 2Д6 = 2аТсрЬ. (186)

Среднее превышение температуры основного металла на участках b по отношению к его температуре перед сваркой Г0 можно установить путем рассмотрения температурного состоя­ния этих участков к моменту перехода наплавленного металла

из пластического состояния в упругое. Наиболее высокая темпе­ратура Гтах в этот момент на участке Ъ будет в местах, прилега­ющих к наплавленному металлу. Температура Гтах будет равна температуре перехода данного металла из пластического состоя­ния в упругое, Т. е. Гтах = Г пласт• ДЛЯ Стали ЗНачЄНИЄ Гпласт ОКО­ЛО 600° С. Если изменение температуры по длине участка Ь при­нять в процессе остывания прямолинейным, то среднее превы­шение температуры точек на участке b по отношению к началь­ной температуре Т0 можно определить выражением

Под температурой Гср принимаем не среднюю температуру теплового состояния нагретого металла по отношению к нулевой температуре, а среднее значение превышения температуры на­гретого металла по отношению к его температуре перед сваркой Го, поэтому Гер = _^тах ~~Г0

В соответствии со значением температуры Гср на участках b к моменту перехода наплавленного металла из пластического состояния в упругое по формуле (185) и (186)-для определения

поперечной усадки от сокращения основного металла в процессе остывания шва примут вид

Т — т «2»

ДЛ = 2Д b = oLb(Tmax-T0), (188)

тде Гтах — температура перехода металла из пластического со­стояния в упругое;

То — температура металла перед сваркой.

При остывании закрепленных пластин свободное сокращение шва от действия поперечной усадки невозможно, поэтому посто­янная составляющая усадки Аb будет вызывать в сварном сое­динении напряжения поперечного растяжения

*пЕ аЬ{Ттах-То)Е

(189)

°п В в

где В — база закрепления пластин;

Е — модуль упругости металла.

Чтобы напряжение поперечного растяжения от действия по­стоянной составляющей поперечной усадки Аb не превышало предела текучести металла от величину базы закрепления пла­стин В следует брать не ниже значений, указанных в форму­ле (163). В рассматриваемом случае величина базы закрепления пластин должна удовлетворять условию

в = аЬ (Гш„-г0)Д _ (190)

G у

На фиг. 72, б показана эпюра напряжений поперечного растя­жения после остывания шва, вызванных действием постоянной составляющей Аb поперечной усадки стыкового шва закреплен­ных пластин.

Величина внутреннего усилия іна 1 пог. см длины шва Рп, вызываемого действием поперечной усадки участков основного металла, будет

Рп — °яВ — аЬ(Т™-Т°’>Е1, (191)

где б — толщина свариваемых пластин.

Определяемое по формуле (191) внутреннее усилие Рп вызы­вает в опорах реакции R, действующие в плоскости свариваемых пластин и равные по абсолютной величине внутреннему усилию Рп, т. е. R = Pn (фиг. 71, а).

Переменная составляющая поперечной усадки А у стыкового шва с V-образной разделкой кромок будет изменяться соответ­ственно изменению ширины слоя у наплавленного металла, за­полняющего раскрой шва (фиг. 72, а). Величина переменной со­ставляющей А у в любом слое наплавленного металла соответ­

ственно уровню его расположения по толщине шва будет

by = iTepy = <iTcpZig, (192)

где у— ширина слоя наплавленного металла;

2 — уровень расположения слоя наплавленного металла по толщине шва;

Ф —угол раскроя кромок для наплавки металла шва;

Тср — среднее превышение температуры в точках слоя наплав­ленного металла — на уровне г. в момент перехода этого слоя из пластического ‘состояния в упругое по отноше­нию ік начальной температуре перед сваркой.нахо-

дится на лицевой поверхности шва и будет меньше толщины сва­риваемой пластины, т. е. t/max<6 (фиг. 72, а). Ширина остальных

слоев наплавленного металла у =ztg-| будет уменьшаться с по­нижением уровня z расположения их по толщине шва. Ввиду сравнительно небольших значений у при сварке малых и средних толщин металла, изменение температуры по ширине каждого слоя наплавленного металла в процессе выравнивания темпе­ратуры при остывании шва будет весьма незначительным. Вслед­ствие этого значение средней температуры по ширине слоя у будет мало отличаться от температуры Гтах, являющейся темпе­ратурой перехода металла из пластического состояния в упругое.

Для приближенного расчета по формуле (192), переменной составляющей поперечной усадки А у при медленном остывании шва (при сварке с большой удельной энергией q0) за среднюю принимаем температуру перехода металла из пластического состояния в упругое Гтах. При большой скорости остывания (при режимах сварки на малой удельной энергии qo) перепад темпе­ратуры между соседними точками по ширине слоя наплавлен­ного металла у будет больше, чем в предыдущем случае, и зна­чение Тср в формуле (1*92) следует принимать несколько ниже значений Гтах для данного металла. При определении перемен­ной составляющей поперечной усадки А у по формуле (192) ориентировочно Тср можно для стали принимать в пределах 500—600°С (в зависимости от характера остывания).

Переменная составляющая поперечной усадки А у увеличи­вается с повышением уровня расположения волокон наплавлен­ного металла. Наибольшее значение ее Атах будет в волокнах на лицевой поверхности шва. На основании формулы (!192) наи­большее значение переменной составляющей поперечной усадки СТЫКОВОГО шва Атах буДЄТ

Am. x = 2arep8tg|. (193)

Если условно ограничим возможность поворота пластин от изгибающего действия переменной составляющей поперечной усадки А і/, то напряжения поперечного растяжения в слоях ме­талла по толщине сварного соединения в зависимости от значе­ния поперечной усадки А у, описываемой формулой (192), и базы закрепления В определяем по формуле

2ДуЕ 2аТсрг ~2 Е

° = — ТГ = — в — (194>

Наибольшее напряжение поперечного растяжения amах. будут иметь волокна лицевой поверхности шва

д Е 2а Т 8 tg ir £ тах^ СР 2 , iQrV

^тах — — ~g j (195/

где Атах — наибольшая ‘поперечная усадка волокна наплавлен­ного металла на лицевой поверхности шва. 9 /ігу7о

® 2 26 — б —a. Tcptg 2 . (197 а)

Ввиду мелких значений угловой деформации величину угла в радианах считаем равной тангенсу этого угла. Тогда формула (197 а) примет вид

§- = *1VgT’

откуда

P = 2a7VgT — (197б>

Значение Гтах в формуле (196) и Тср в формуле (197 б) берется, как указывалось выше, примерно равным температуре перехода металла из пластического состояния в упругое.

На основании напряжений растяжения, определяемых по формуле (194), момент поворота закрепленных пластин от дей — 156

ствия переменной составляющей поперечной усадки А у на еди­ницу длины шва относительно точки О —корня шва (фиг. 72, а) ■определяем путем суммирования дифференциальных момен­тов от элементарных внутренних усилий по всей толщине шва

Такое же значение :момента поворота закрепленных пластин будет, если, возьмем момент площади эпюры напряжений растя­жения, изображенной на фиг. 72, в, относительно той же точки О

что точно совпадает с полученной выше формулой (198 а).

Как видно из формулы (198 а), момент поворота закреплен­ных пластин ют действия переменной составляющей поперечной усадки А у возрастает с увеличением толщины свариваемых пла­стин и уменьшается с увеличением базы закрепления В.

С увеличением базы закрепления при сварке стыковым швом тонких пластин действие изгибающего момента приводит к по­явлению в околошов! Ной зоне местных выпучин и волн, как по­казано на фиг. 71, в. Очевидно при увеличенной базе закрепле­ния и малой толщине свариваемых пластин переменная состав­ляющая поперечной усадки А у почти свободно осуществляется, преодолевая сопротивление тонких пластин изгибу и вызывая угловую деформацию р. При этом поперечные напряжения рас­тяжения, описываемые формулами (194) и 195), снижаются, а угловая деформация р увеличивается. В стыковых швах средних и больших толщин, по причине повышения жесткости сваривае­мых пластин, образование выпучивания или волн с увеличением базы закрепления почти не наблюдается.

Уменьшение базы- закрепления пластин ниже значений, оп­ределяемых формулами (163) или (190), может привести к по­явлению трещин при остывании щва и даже »к разрушению свар­ного соединения. Поэтому для уменьшения угла поворота пластин необходимо противодействующий опорный момент приложить вблизи шва, так как при сварке стыковым швом тонких пластин опорный момент, удаленный от оси шва, эффективного действия на устранение угловой деформации оказать не может.

Для уменьшения угловой деформации закрепление должно быть таким, чтобы не препятствовать свободному сокращению остывающего металла от действия постоянной составляющей поперечной усадки А6, но в то же время ограничивало образова­ние угловой деформации от действия переменной составляющей поперечной усадки А у. Другими словами, закрепление не должно

препятствовать свободному перемещению пластин в своей плос­кости, но должно противодействовать повороту пластин друг от­носительно друга.

На практике при выполнении стыкового шва угловую дефор­мацию ограничивают путем расстановки балластных грузов или применением магнитных стендов, противодействующих повороту пластин и обеспечивающих при этом возможность перемещения пластин в своей плоскости.————— =———————- 2400———————— =— 4’58-

Магнитные силы или балластные грузы должны действовать •на сварное соединение до полного остывания шва. Этим устра­няется накапливание угловой деформации в процессе остывания металла, так как под действием опорного момента, созданного балластными грузами или магнитными силами, происходит пла­стическое удлинение волокон наплавленного металла и задержи­вается поворот пластин друг относительно друга. В. результате имеем уменьшение угловой деформации до значений, удовлетво­ряющих практические требования.

Для уменьшения угловой деформации стыкового соединения можно при сборке располагать пластины с приподнятыми кром­ками под углом, равным ожидаемо’® деформации (3 от действия переменной составляющей поперечной усадки А у (фиг. 74). Это можно применять при сварке пластин небольшой ширины. При сварке широких пластин средней и большой толщины образова­нию угловой деформации противодействует вес пластины и со­здание опорных моментов при помощи балластных грузов или магнитных стендов становится излишним.

В рассмотренных случаях сварки предполагалось, что пере­ход разогретого металла шва из пластического состояния в упру­гое происходит одновременно. Такое допущение практически име­ет место в коротких однопроходных швах сравнительно неболь­шого сечения и при повышенной скорости сварки. При обычных скоростях однопроходной сварки длинных стыковых швов пла­стин средней и большой толщины переход разогретого металла из пластического состояния в упругое происходит неодновременно как по толщине шва> так и по его длине. Неодновременность перехода разогретого металла шва из пластического состояния в упругое несколько изменяет результаты теоретического ПОД­счета угловой деформации р, однако эти отклонения сравнитель­но небольшие.

Вследствие неодновременного перехода расплавленного метал­ла по толщине шва из пластического состояния в упругое, рас­пределение остаточных поперечных напряжений по сечению шва

Фиг. 74. Схема поднятия кромок стыкового со­единения пластин для уменьшения угловой де­формации.

неравномерное (фиг. 75, а). При остывании шва в первую оче­редь переходит в упругое состояние наплавленный металл в кор­не шва, где объем наплавки небольшой, а отвод тепла в основной металл более интенсивный.

Фиг. 75. Поперечные напряжения от неодновре­менного остывания на толщине металла одно­проходного шва: а — стыковое соединение пластин со скосом кромок; б — эпюра напряжений в начале остывания шва; в — эпюра напряжения в остывшем шве; г — эпюра напря­жений при сварке открытой дугой голым электродом.

Если бы свариваемые пластины не были закреплены, то по­перечная усадка в нижнем слое наплавленного металла происхо­дила бы свободно, не вызывая поперечных напряжений. При пе­реходе в упругое состояние средних слоев наплавленного металла поперечное сокращение их встречает упругое противодействие со стороны нижних слоев, расположенных в корне шва. Верхние слои наплавленного металла, находясь — в это время еще в пласти­ческом состоянии, не могут оказать заметного влияния на рас­пределение поперечных напряжений в нижнем и средних слоях. Эпюра поперечных напряжений до момента перехода верхнего слоя наплавленного металла из пластического в упругое состоя­ние представлена ка фиг. 75, б.

При дальнейшем выравнивании температуры верхний слой наплавленного металла переходит в упругое состояние и, стремясь укоротить свои волокна, вызывает сжатие середины наплавлен­ного металла и растяжение в корне шва. Эпюра остаточных поперечных напряжений в поперечном сечении шва показана на фиг. 75, в.

При сварке открытой дугой слои лицевой поверхности шва, не защищенные шлаковым покровом, будут остывать более ‘интен­сивно, чем середина шва, и перейдут в упругое состояние раньше, чем расположенные под ним средние слои ‘наплавленного метал­ла. В этом случае после остывания металла наружные слои ли­цевой стороны шва сжимаются и распределение остаточных по­перечных напряжений по сечению шва будет такое, какое пока­зано на фиг. 75, г.

Фиг. 76. Поперечные напряжения при мно­гослойной сварке пластин стыковым швом: а — стыковое соединение пластин: б — эпюра на­пряжений после наложения первых слоев шва; в — эпюра напряжений в остывшем шве.

При многослойной сварке (фиг. 76, а) ввиду неодновремен­ного нагрева и остыва­ния наплавленного ме­талла неравномерность распределения остаточ­ных по-перечных напря­жений в поперечном се­чении шіва увеличива­ется. Образование уг­ловой деформации р в многослойном стыко­вом шве происходит сложнее, и величина ее будет значительно больше, *їєм. в однопроходном шве. Эпюра ос­таточных поперечных напряжений в поперечном сечении много­слойного шва показана на фиг. 76 б, в.

Если бы при многослойной сварке каждый последующий слой полностью расплавлял ©се предыдущие нижележащие слои, то угловая деформация р оставалась бы постоянной, как в однопро­ходном стыковом шве. На самом деле при многослойной сварке каждый последующий слой только частично расплавляет ранее выполненный слой, и угловая деформация р накапливается от выполнения каждого слоя шва.

При выполнении первого слоя многослойного шва наплавлен­ный металл заполняет зазор и часть раскроя шва с V-образной разделкой кромок и свободная угловая деформация р, как сле­дует из формулы (197), не зависит от толщины шва, поэтому ве­личина угловой деформации после выполнения первого слоя бу­дет близка к угловой деформации однопроходного стыкового шва. После остывания каждого последующего слоя угловая де­формация постепенно увеличивается и по окончании сварки будет значительно — больше, чем в однопроходном шве.

Геометрическая форма наплавленного металла в стыковых швах с V-образной разделкой кромок неизбежно приводит к об­разованию угловой деформации от поперечной усадки в про­цессе остывания шва. В стыковых швах без скоса кромок (фиг. 77) при равномерном нагреве и при одновременном осты­вании нагретого металла угловая деформация теоретически должна отсутствовать. Однако даже при однопроходной сварке стыковым швом небольших толщин область нагрева основного

металла на верхней стороне, где перемещается сварочная дуга, будет больше, чем на нижней. Кроме того, неравномерность ос — тьгвания наплавленного металла стыкового шва характеризуется тем, что начало его остывает быстрее, чем середина и лицевая сторона шва. Эти явления создают предпосылки к образованию угловой деформации в стыковых швах без скоса кромок. При

Фиг. 77. Сварное стыковое соединение пластин без скоса кромок.

многослойной сварке сты­ковых швов без скоса кро­мок угловая деформация неизбежна и может дости­гать значительных разме­ров ввиду неодновремен­ного остывания слоев шва.

Для количественной оценки угловой деформации з стыковых швах без скоса кромок следует учитывать неравномерность тем­пературного состояния по толщине металла в процессе нагрева [формула (173)], а также неравномерность остывания, что тре­бует экспериментальных наблюдений и практических проверок.

При двухсторонней сварке стыковых швов угловая деформа­ция весьма незначительна, а в некоторых случаях почти не на­блюдается.

Для устранения деформаций после ‘сварки — применяется хо­лодная и горячая правка сварных конструкций. Холодная правка основана на растяжении укороченных уча­стков и мест сварной конструкции до проектных размеров — и форм. …

Образование остаточных напряжений и деформаций при сварке вызывается появлением внутренних усилий при местном нагреве металла. Оба эти явления находятся во взаимной связи, но проявляются при сварке конструкций в различной степени …

могут быть самые разнообразные и зависят от характера соединений и вида конструкции, применяемых методов сварки, режима нагрева, механических характеристик и химического состава сваривае­мых металлов. Как правило, для уменьшения пиков остаточных …

Тест по предметам профессионального цикла | Тест на тему:

№	Вопрос	Варианты ответа	Ответ
	Что представляет собой сварной шов при сварке плавлением?	1.Закристаллизовавшийся металл расплавленного электрода или сварочной проволоки. 2.Участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации расплавленного металла. 3.Жидкий металл, полученный сплавлением свариваемых и присадочных материалов.
	На каком расстоянии от сварочного поста должен располагаться однопостовой источник сварочного поста?	1.Не далее 10 м. 2.Не далее 15 м. 3.Не далее 25 м.
	В каких пределах изменяется стандартный угол разделки кромок V-образных соединений деталей стальных конструкций, свариваемых ручной дуговой сваркой, сваркой в защитных газах, под слоем флюса, замеряемый после сборки?	1. 10-30 градусов. 2. 50-60 градусов. 3. 60-90 градусов.
	Что такое «дуговая сварка плавящимся электродом»?	1.Дуговая сварка, при которой сварочная ванна защищается газом, образовавшимся в процессе плавления сварного металла. 2.Сварка, в процессе которой электрод плавится за счет тепла дуги или газового пламени. 3.Дуговая сварка, выполняемая электродом, который, расплавляясь при сварке, служит присадочным материалом.
	Что такое контактная сварка?	1.Сварка, выполняемая путем длительного нагрева места соединения без оплавления с последующей осадкой разогретых заготовок. 2.Сварка двух деталей любым способом по всей площади их контакта. 3.Сварка с применением давления, при которой используется тепло, выделяющееся в контакте свариваемых частей при прохождении электрического тока.
	Что включает в себя понятие «плотность электрического тока»?	1.Сила тока, приходящаяся на единицу площади поперечного сечения проводника. 2.Сила тока, приходящаяся на единицу объема проводника. 3.Сила тока в наиболее тонком поперечном сечении проводника.
	Какую электрическую величину измеряют электрическим прибором – амперметром?	1.Силу электрического тока в цепи. 2.Напряжение  сварочной цепи. 3.Мощность, потребляемую электрической цепью.
	Какой основной критерий при выборе провода для электрических цепей?	1.Исходя из допустимой плотности тока. 2.Исходя из удельного сопротивления проводника. 3.Исходя из удельного сопротивления проводника и его длины.
	Для чего служит трансформатор?	1.Для преобразования частоты переменного тока. 2.Для преобразования напряжения переменного тока. 3.Для преобразования напряжения постоянного тока.
	Какой тип источников питания предназначен для сварки на постоянном токе.	1.Сварочные трансформаторы. 2.Сварочные источники любого типа. 3.Сварочные выпрямители, генераторы, тиристорные источники питания.
	Что представляет собой сварочный выпрямитель?	1.Трансформатор и полупроводниковый блок выпрямления. 2.Трехфазный трансформатор и генератор в однокорпусном исполнении. 3.Сварочный генератор и полупроводниковый блок выпрямления.
	Какой сварочный источник имеет наибольший к.п.д.?	1.Сварочный трансформатор. 2.Сварочный генератор. 3.Тиристорный источник питания.
	Как надо подключить источник питания постоянного тока при сварке на обратной полярности?	1.Отрицательный полюс к электроду. 2.Положительный полюс к электроду. 3.Не имеет значение.
	Какая сталь обыкновенного качества относится к спокойной?	1.Сталь, полностью раскисленная при выплавке и содержащая 0,15-0,3% кремния. 2.Содержащая не менее 0,3% кремния и 1% марганца. 3.Содержащая          менее 0,5 мл. водорода на 100 г. металла.
	Что обозначает буква «А» в маркировке стали 30ХМА, 30ХГСА?	1.Содержание азота в стали. 2.Содержание алюминия в стали. 3.Пониженное содержание серы и фосфора – сталь высококачественная.
	Какой буквой русского алфавита обозначают углерод и никель в маркировке легированных сталей?	1.Углерод – «У», никель – «Н». 2.Углерод – «С», никель – «Л». 3.Углерод не обозначают буквой, никель – «Н».
	Для чего в сталь вводят легирующие элементы?	1.Для придания стали специальных свойств. 2.Для улучшения свариваемости. 3.Для снижения содержания вредных примесей (серы и фосфора) в стали.
	Какие химические элементы в металле сварного шва в наибольшей степени снижают пластические свойства?	1.Церий и титан. 2.Сера и фосфор. 3.Хром и никель.
	Укажите, какие газы, из перечисленных, относятся к инертным?	1.Водород, азот. 2.Углекислый газ. 3.Аргон, гелий.
	Как влияет высокое содержание серы и фосфора на свариваемость сталей?	1.Не влияет. 2.Повышает свариваемость при условии предварительного подогрева стали. 3.Способствует появлению трещин и ухудшает свариваемость.
	Как влияет увеличение объема наплавленного металла на величину деформации основного металла?	1.Уменьшает величину деформации. 2.Не влияет на величину деформации. 3.Увеличивает величину деформации.
	Какие сварочные деформации называют остаточными?	1.Деформации, появляющиеся после сварки. 2.Деформации, оставшиеся после сварки и полного остывания изделия. 3.Деформации, образующиеся под действием эксплуатационных нагрузок.
	От чего зависит величина деформации свариваемого металла?	1.От склонности стали к закалке. 2.От неравномерности нагрева. 3.От марки электрода, которым производят сварку.
	Какой линией изображают видимый сварной шов на чертеже?	1.Штрихпунктирной. 2.Штриховой. 3.Сплошной.
	Чем выявляются дефекты формы шва и его размеры?	1.Ренгенографическим методом. 2.Металлографическими исследованиями макроструктуры. 3.Измерительными инструментами и специальными шаблонами.
	Укажите основные причины образования прожога.	1.Завышен сварочные ток относительно толщины свариваемого металла. 2.Низкая квалификация сварщика. 3.Большая сварочная ванна, а следовательно, и ее масса.
	Какие требования предъявляются к качеству исправленного участка шва?	1.Те же, что и к основному шву. 2.Дополнительные требования, предусмотренные нормативно-технической документацией. 3.Специальные требования, предусмотренные нормативно-технической документацией.
	Назовите основные внутренние дефекты сварных соединений при дуговой сварке.	1.Трещины, непровары, поры, шлаковые включения. 2.Подрезы, прожоги, наплывы, свищи, несплавления. 3.Незаваренные кратер, несплавления, нарушение формы шва.
	Какая из углеродистых сталей, охлаждающихся с одинаковой скоростью, имеет более высокую пластичность?	1.Сталь с 0,2% углерода. 2.Сталь с 0,4% углерода. 3.Сталь с 0,6% углерода.
	Что является сырьем для получения ацетилена?	1.Кокс. 2.Карбид кальция. 3.Плавиковый шпат.
	Для управлением глубиной провара свариваемых поверхностей необходимо:	1.Наклонить электрод на подходящий угол. 2.Сварку шва вести с правого края заготовки. 3.Сварку шва вести с очень низкой скоростью.
	Вентиль ацетиленового баллона изготовляют:	1.Из стали. 2.Из латуни. 3.Из меди.
	Какой буквой русского алфавита обозначают алюминий и медь в марке стали?	1.Алюминий – «А», медь – «М». 2.Алюминий – «Ю», медь – «Д». 3.Алюминий – «В», медь – «К».
	Укажите максимальное напряжение, к которому должно подключаться сварочное оборудование?	1.220 В 2.380 В 3.660 В
	Укажите название узла преобразователя, на котором образуется постоянный ток.	1.Трансформатор. 2.Выпрямитель. 3.Коллектор.

Внутренние напряжения и деформации при сварке

Глава VI. ВНУТРЕННИЕ НАПРЯЖЕНИЯ И ДЕФОРМАЦИИ ПРИ СВАРКЕ  [c.87]

Меры борьбы со сварочными напряжениями и деформациями. При сварке и наплавке в деталях возникают собственные (внутренние) напряжения. Во многих случаях эти напряжения бывают настолько велики, что появляются трещины или коробление детали.  [c.80]

Образование остаточных напряжений и деформаций при сварке вызывается одной и той же причиной, именно появлением внутренних усилий при местном нагреве металла до пластического состояния. Оба эти явления находятся во взаимной связи между собой, но (проявляются при сварке конструкций в различной степени и во многих случаях в противоположных направлениях.  [c.613]

Если изготовление детали связано с разогревом ее выше точки размягчения, желательно сварку вести до разогрева, так как при такой термообработке в наибольшей степени снимаются внутренние напряжения и деформации. Следует также, если это возможно и необходимо для уменьшения внутренних напряжений, применять отжиг при температурах на 30—25° ниже температуры размягчения данного материала.  [c.197]

Нахлесточные (рис. 8, е) и тавровые (рис. 8, ж) соединения рекомендуются при сварке металлических деталей ТОЛЩИНОЙ менее 3 мм, так как при больших толщинах неравномерный местный нагрев вызывает большие внутренние напряжения и деформацию и даже трещины в шве и ОСНОВНОМ металле.  [c.102]

Внутренние напряжения в детали (узле) возникают, при наличии препятствий свободной деформации нагреваемой детали. Основными причинами возникновения на пряжений и деформаций при сварке являются неравномерный нагрев основного металла, литейная усадка и структурные изменения металла.  [c.164]

В процессе сварки наплавленный металл и прилегающие к нему участки основного металла детали нагреваются до температуры плавления. При этом в наплавленном и основном металле протекают процессы, которые оказывают вредное влияние на. качество восстанавливаемых деталей. К числу этих процессов относятся металлургические процессы, протекающие в наплавленном металле, структурные изменения и образование внутренних напряжений и деформаций в основном металле детали.  [c.139]

Способы уменьшения внутренних напряжений и деформаций балок. Для уменьщения напряжений и деформаций необходимо соблюдать последовательность наложения швов. При сварке поясных швов автоматами во избежание образования винта в стержне балки швы, расположенные у одного горизонтального листа, необходимо варить в одном направлении (рис. 24), не допуская провисания при установке балок под сварку. При сварке швов большой протяженности вручную и полуавтоматами рекомендуется применять обратноступенчатый метод сварки. Приварку ребер жесткости выполняют от середины ребра к поясам или В разброс, причем сварщики распределяются по всей длине балки. Сварку многослойных швов ведут поочередно, то с одной, то с другой стороны ребра, а многослойные швы выполняют каскадным способом или горкой .  [c.39]

Алюминий имеет большой коэффициент линейного расширения, увеличивающийся с повышением чистоты металла и температуры нагрева. Объемная усадка расплавленного алюминия при затвердевании составляет примерно 6,6%, что значительно больше, чем у многих металлов и сплавов. Эти свойства алюминия приводят к большим внутренним напряжениям (или деформациям) при местном нагреве, который является характерным для сварки. Кроме того, большая усадка отрицательно влияет на формирование шва. В конце шва после обрыва дуги образуется глубокий кратер, возможно также появление трещин.  [c.21]

При сварке деталь нагревается неравномерно и изменяется структура металла. В сварочной ванне могут произойти и объемные изменения. Все это вызывает внутренние напряжения, из-за чего детали деформируются или даже трескаются. Внутренние напряжения уменьшают. предварительным подогревом деталей перед сваркой, термообработкой после сварки и медленным охлаждением. И технологические приемы позволяют уменьшить напряжения. Например, при наплавке оставляют возможно меньший припуск на последующую обработку, так как чем тоньше наплавленный слой, тем меньше окажутся внутренние напряжения и деформация. Тонкий листовой материал сваривают ступенями (рис. 114). Короткие швы сваривают от середины к концам. На валы металл наплавляют диаметрально (рис. 115), чтобы деформации уравновешивались.  [c.108]

Внутренние напряжения и деформации, возникающие при сварке, зависят от вида сварки. При газовой сварке возникают значительно большие деформации, чем при дуговой. По направлению действия различают продольные, расположенные параллельно оси шва, и поперечные, расположенные перпендикулярно оси шва, линейные сварочные напряжения (рис. 52). Распределение продольных напряжений в стыковом шве таково, что на его концах из-за возможности свободной усадки они незначительны, а в средней части имеют достаточно большую величину, достигая предел а теку чести. При сварке встык продольные сокращения  [c.117]

При сварке металлоконструкций возникают внутренние напряжения и деформации, которые причиняют много трудностей при изготовлении и эксплуатации сварных конструкций. Сварочные напряжения и деформации могут вызвать следующие нежелательные последствия  [c.84]

Нахлесточные (рис. 93, е) и тавровые (рис. 93, ж) соединения допустимы только при сварке металла толщиной менее 3 мм, так как при больших толщинах металла неравномерный местный нагрев вызывает большие внутренние напряжения и деформации и даже трещины в шве и основном металле.  [c.104]

Напряжения и деформации при наплавочных работах. При наплавочных работах, вследствие большого количества наплавляемого металла и значительного местного нагрева могут возникать внутренние напряжения и деформации, превосходящие напряжения при сварке.  [c.37]

В некоторых случаях, например для изделий больших габаритных размеров, общий подогрев заменяется местным. Такой подогрев необходимо выполнять с большой осторожностью. Необходимо также, по мере возможности, обеспечить свободное расширение и усадку металла в местах нагрева и плавный температурный режим и переход. Здесь неправильный режим подогрева сильнее влияет на рост дополнительных внутренних напряжений и деформаций, чем при общем подогреве. Для металла большой толщины и сложной формы местный подогрев малоэффективен и даже вреден. Охлаждение после наплавки или сварки должно быть медленным и равномерным.  [c.42]

На величину внутренних напряжений и деформации влияет также конструкция сварного изделия и размеры швов. При сварке сложных изделий с большим количеством швов появляются большие напряжения и деформации. Большие внутренние напряжения возникают в соединениях массивных деталей в виде поковок, литья или толстого проката при большом количестве наплавленного металла.  [c.120]

Для уменьшения внутренних напряжений и деформации применяются различные технологические приемы. Так, например, при изготовлении сложной конструкции, состоящей из нескольких узлов, сначала сваривают каждый узел отдельно, а потом уже соединяют узлы между собой. Сварка конструкции отдельными секциями устраняет условия, вызывающие большие внутренние напряжения. Для уменьшения внутренних напряжений сталь, склонную к закалке, и металл большой толщины сваривают, применяя предварительный или сопутствующий подогрев. Подогрев всего изделия или зоны сварного шва уменьшает скорость охлаждения после сварки, что предотвращает образование в околошовной зоне хрупкой структуры закалки. В соединении, сваренном с подогревом, внутренние напряжения невелики и возможность образования горячих трещин мала. Помимо предварительного и сопутствующего подогрева, применяется замедленное охлаждение изделия в печи непосредственно после сварки.  [c.120]

Температурное воздействие сварки вызывает в конструкции внутренние напряжения и деформации. Борьба со сварочными напряжениями и деформациями достаточно сложна и требует большого опыта при вьшолнении сварочных работ,  [c.4]

Наличие сосредоточенного источника тепла (сварочное пламя, электрическая дуга), перемещающегося вдоль шва с какой-то скоростью и вызывающего неравномерное нагревание металла при сварке, является основной причиной возникновения внутренних напряжений и деформаций в сварных изделиях.  [c.124]

Для уменьшения внутренних напряжений и деформаций, возникающих при сварке, рекомендуется ряд технологических мер и приемов наложения сварных швов. Важное значение имеют правильный выбор конструкции изделия, расположение сварных швов, последовательность их выполнения и режимы сварки.  [c.158]

Специфика процессов сварки, при которой изделия подвергаются сильному местному нагреву, вызываюш ему неравномерное распределение теплового потока, требовала глубокого изучения температурного состояния металла при сварке. Исследование распределения температуры в элементах конструкций при сварке имело огромный теоретический и практический интерес, так как сосредоточенный и непрерывно изменяюш ийся нагрев вызывал внутреннее напряжение и остаточные деформации в конструкциях, а в ряде случаев приводил к их короблению.  [c.138]

Причинами возникновения сварочных напряжений являются неравномерность распределения температуры при сварке и жесткость свариваемых элементов, препятствующая свободному развитию тепловых деформаций и вызывающая возникновение пластических деформаций. При сварке закаливающихся сталей на развитие сварочных напряжений влияют также структурные превращения в шве и зоне термического влияния, сопровождающиеся изменением объема. В сварных соединениях разнородных сталей проведение термической обработки приводит к появлению нового вида термических внутренних напряжений, обусловленных разностью коэффициентов линейного расширения свариваемых деталей (п. 5 главы II).  [c.59]

Элементы аппаратуры, работающей в содержащих сероводород средах, после сварки, ремонта и т. д. следует обязательно подвергать отпуску при температуре 620°С, назначением которого является получение однородной структуры, снятие внутренних напряжений и ограничение твердости материала. Подобной термической обработке подвергают также детали после различных видов холодной деформации, прокатки, ковки, штамповки и т. д.  [c.102]

Общим на первой стадии процесса образования трещин является совместное действие напряжений в материале и неустойчиво пассивное состояние поверхности. При этом опасны как внешние напряжения (растягивающие, изгибающие и эксплуатационные напряжения или переменные нагрузки), так и внутренние (остаточные напряжения от деформаций, обработки, сварки и пр.). Вредны также слабо окисляющие растворы, растворение в которых, однако, приводит к образованию только недостаточно стабильных (повреждаемых), защитных или пассивных пленок.  [c.40]

При сварке плавлением обычно наблюдается неравномерность нагрева и быстрое охлаждение, что приводит к возникновению внутренних напряжений и остаточных деформаций в сварных конструкциях.  [c.341]

Сварка вызывает в изделиях появление напряжений, существующих без приложения внешних сил. Напряжения возникают по ряду причин, прежде всего из-за неравномерного распределения температуры при сварке, что затрудняет расширение и сжатие металла при его нагреве и остывании, так как нагретый участок со всех сторон окружен холодным металлом, размеры которого не изменяются. Вследствие структурных превращений участков металла околошовной зоны, нагретых в процессе сварки выше критических точек, в свариваемых конструкциях возникают структурные напряжения. В отличие от напряжений, действующих на конструкцию во время ее эксплуатации и вызываемых внешними силами, эти напрял ения называют внутренними (собственными) и остаточными сварочными напряжениями. Если значения сварочных напряжений достигнут предела текучести металла, они вызовут изменение размеров и формы, т. е. деформацию изделия. Деформации могут быть временными и остаточными. Если остаточные деформации достигнут заметной величины, они могут привести к неисправимому браку. Остаточные напряжения могут вызвать не только деформацию сварного изделия, но и его разрушение. Особенно сильно проявляется действие этих напряжений в условиях, способствующих хрупкому разрушению сварного соединения, которое происходит в результате неблагоприятного сочетания концентрации напряжений, температуры и остаточных напряжений. Первые два фактора меньше поддаются изменению, чем остаточные напряжения, поэтому применяют ряд мер по предотвращению и снижению сварочных напряжений и деформаций.  [c.97]

К сложной работе относится сварка ответственных конструкций в различном положении при толщине листов более 40 мм и длине шва более 4 м при сварке требуются флюсоудерживающие приспособления сварщик должен знакомиться с технологией и чертежами, заботиться об уменьшении деформаций и внутренних напряжений и подготавливать приспособления.  [c.737]

При сварке металлических конструкций в них возникают напряжения, которые в отличие от напряжений, вызываемых внешними рабочими нагрузками, носят название внутренних или сварочных. Сварочные напряжения и деформации подразделяются на временные, т. е. существующие в период осуществления сварки, и остаточные, сохраняющиеся и после процесса сварки.  [c.115]

Конструкция печи обеспечивала достаточно свободный под-.ход к месту сварки. Схема печи с установленным в ней цилиндром показана на рис. 27. Сварка выполнялась при общем нагреве цилиндра до 450—480° С. Для уменьшения деформации борта цилиндра применялась усиленная проковка каждого слоя наплавленного металла, которая проводилась после расплавления трех-четырех электродов. Такая частая и глубокая проковка пластичного металла, нагретого до высокой температуры, сильно снижает внутренние напряжения и уменьшает возможность  [c.69]

Вторым наиболее существенным средством уменьшения внутренних напряжений является отжиг сварных конструкций после окончания сварки. Отжигом устраняются также напряжения, образовавшиеся в процессе прокатки, вальцовки, гибки. Отжиг осуществляется в печи или горне. Для изделий из малоуглеродистой стали рекомендуется нагрев до 600—650°. Изделие при отжиге следует охлаждать медленно (вместе с печью). При достижении температуры отжига изделие выдерживается в печи определенное время в зависимости от его толщины. На каждые 25 мм толщины выдержка составляет 1 час. Взамен нормального отжига часто прибегают к частичному местному отжигу. Однако местный отжиг при неправильном ведении может вызвать в иЗ делии дополнительные напряжения и деформации.  [c.183]

Свойства бронзы, в том числе ее свариваемость, определяются основными легирующими добавками. Газовая сварка оловянистых бронз затруднена из-за выгорания некоторых компонентов, особенно олова. Олово из состава бронзы выделяется при нагреве до температуры 500—600°С, которое при сгорании на поверхности ванны расплавленного металла образует пену, в результате чего шов получается пористым со сниженными механическими характеристиками. Бронза теряет вязкость и становится хрупкой при нагреве выше 500°С. Появление больших внутренних напряжений и возникновение трещин может произойти от неравномерного. нагрева изделий при сварке. Поэтому для понижения или полного устранения сварочных напряжений и деформаций при сварке изделий из литой бронзы необходим местный или общий подогрев до температуры 500—600°С. Не рекомендуется поворачивать и поднимать изделие в процессе сварки, так как в нагретом состоянии изделие может разрушиться. В связи с окислением олова в процессе сварки в присадочной проволоке олова долж1НО (быть на 1—2% больше, чем в основном металле. Наличие в составе проволоки раскислителей, например фосфора, улучшает свойства сварного шва. В качестве такого присадочного металла рекомендуется бронза Бр.ОФ 6,5—0,4.  [c.138]

Вторая ступень редуктора передает больший момент, чем первая ступень, и поэтому водило установлено на однорядных роликовых конических подшипниках. Корпус редуктора сварной. Для устранения возможной деформации корпус похщергается термической обработке для снятия внутренних напряжений, вызываемых нагревом при сварке. Масло заливается в картер корпуса, и зацепление смазывается купанием в ванне, а подшипники — разбрызгиванием.  [c.287]

Технология сварки должна обеспечить требуемые геометрические размеры швов и механические свойства сварных соединений при минимальных внутренних напряжениях и деформациях свариваемых элементов. Технологический процесс, заданный проектом производства сварочных работ (ППСР), должен предусматривать последовательность сборки и сварки конструкций, сборочно-сварочные приспособления тип, марку и диаметр электрода порядок наложения прихваток и швов режимы сварки, род и полярность сварочного тока требуемое количество сварочного оборудования, материалов и кабелей число и расположения помещений контейнерного типа с инвентарными сварочными постами квалификацию и число сварщиков методы и объем контроля сварных соединений температуру нагрева при сварке с предварительным подогревом необходимые технологические операции требования безопасности.  [c.145]

Для уменьшения внутренних напряжений и деформации изделий при сварке длинных швов (более 1000 мм) применяют метод обратиоступенчатого наложения швов (рис. 25,е), сущность которого заключается в следующем все соединение разбивается на участки длиной 200—250 мм, каждый из которых последовательно заваривается в направлении, обратном общему направлению заполнения разделки. Длина участка обычно определяется продолжительностью расплавления одного электрода, т. е. переход на следующий участок совмещают со сменой электрода. Швы короткие (рис. 25,а) сваривают напроход , т. е. от начала до конца шва, не меияя направление сварки. Швы средней длины (250—1000.и.ад) сваривают от середины к краям (рис. 25,6). Длинные швы также иногда сваривают от середины к краям, но с соблюдением обратноступенчатого метода (рис. 25,г).  [c.65]

Сборка и сварка секций являются наиболее ответственной частью работы при изготовлении корпуса судна. Эти работы производят с применением различных кантователей, сборочно-сварочных стендов, постелей, установок для автоматической и полуавтоматической сварки. Корпусные детали собирают и сваривают в узлы небольшой массы, причем технология сварки построена таким образом, чтобы узлы были выполнены без отклонений от заданных размеров и с минимальными внутренними напряжениями и деформациями. В дальнейшем узлы поступают на сборку и сварку плоскостных и объемных секций в специальных стапель-кондукторах. Корпусные конструкции со сложными криволинейными формами изготовляют в специальных приспособлениях, учитывающих плазовые очертания корпуса судна. Сваренные объемные секции испытывают на водоррепроницаемость.  [c.129]

Развитие сварочного производства, внедрение прогрессивных методов сварки, видов сварочного оборудования в народном хозяйстве страны повышают требования к профессиональной подготовке электросварщиков. В процессе работы электросварщику при-лодится часто сталкиваться с самыми различными сложными техническими вопросами. Квалифицированный электросварщик должен прекрасно знать технологию электродуговой сварки. Он должен уметь правильно выбрать нужную марку электрода, необходимый режим сварки, знать свойства электродных покрытий, классификацию электродов, причины возникновения внутренних напряжений и деформаций в сварных конструкциях и мероприятия по их предупреждению, наиболее рациональные способы сборки конструкций под сварку, основные способы контроля качества сварки и многое другое.  [c.70]

Значений o taтoЧныX внутренних нап )яжений и деформаций при наплавке деталей. При восстановлении деталей машин и механизмов сваркой и наплавкой, как уже отмечалось ранее, приходится встречаться со многими трудностями и в том числе с внутренними напряжениями и деформациями в деталях, если эти детали после наплавки или сварки не были подвергнуты термической обработке.  [c.29]

Во время сварки и особенно наплавки необходимо избегать непрерывного подвода тепла в одном направлении. Для этой цели используется обратноступенчатый способ сварки, сварка и наплавка вразброс. При наплавке больших поверхностей их разбивают на ряд равносторонних треугольников или прямоугольников с длиной сторон 130—150 мм. Каждую из таких маленьких площадок наплавляют паралелельными валиками, но при переходе от площадки к площадке направление наплавляемых валиков изменяют. Рекомендуется наплавка с перерывами. В этом случае исключается возможность непрерывного и интенсивного нарастания внутренних напряжений и деформаций.  [c.43]

При наплавке в отличие от сварки в процессе учас1вус1 небольшое количество основного металла в связи с небольшой глубиной проплавления поэтому внутренние напряжения и деформации изделия, склонность к образованию трещин относительно незначительны.  [c.168]

Сварочные напряжения относятся к группе так называемых внутренних напряжений, существующих в изделии без приложения внешних сил. Внутренние напряжения возникают практически при всех технологических про-щёссах изготовления конструкций (литье, ковке, прокатке, сварке, механической и термической обработке), достигая в ряде случаев значительной величины (предела текучести) и вызывая заметные деформации изделий. Основными причинами их развития могут являться неравномерный разогрев изделия Б процессе изготовления, неравномерное распределение усилий, а также структурные изменения, приводящие к появлению в отдельных участках пластических или термопластических деформаций. Отличительной особенностью внутренних напряжений является их взаимная уравновешенность в пределах изделия.  [c.59]

Трещины при послесварочной термообработке. Термообработка сварных соединений проводится с целью снятия сварочных напряжений, а для гетерогенных термоупрочняемых сплавов — и для восстановления жаропрочности в сварном соединении. Наиболее эффективно сочетание закалки и старения. Однако на этапе медленного нагрева под закалку (1200… 1250 °С) сварных конструкций, имеющих всегда внутренние напряжения, и выдержки в интервале дисперсионного твердения возникают трещины. Ойи вызваны совпадением во времени деформаций металла при релаксации сварочных напряжений от уменьщения его объема при дисперсионном твердении и охрупчивания от упрочнения зерен. Это обусловливает внутризеренное, а затем межзеренное проскальзывание по границам зерен, приводящее к хрупкому разрушению сварного соединения параллельно оси шва по ЗТВ, поперек шва (трещины типа частокол), а при сварке толстолистового металла — трещины в ЗТВ, ориентированные ортогонально к линии сплавления.  [c.84]

Так как при сварке не представляется возможным создать словия, способствующие свободному расилирению металла прл нагревании и сжатию при охлаждении, то в местах сварки появляются внутренние напряжения, вызывающие деформацию.  [c.182]

---

Правка сварных соединений — Сварные соединения

Правка сварных соединений

Категория:

Сварные соединения

Правка сварных соединений

В сварных и паяных изделиях в процессе изготовления возможны отклонения в размерах или искажение формы, вызванные деформацией изделий. Это явление не случайно; оно присуще технологическим процессам, сопровождающимся неравномерным нагревом. Особенно часто это встречается в сварных изделиях.

При местном разогреве и расплавлении металла, его последующей кристаллизации и охлаждении в изделии возникают за счет термического расширения и затем усадки остаточные напряжения и пластические деформации. На рис. 1 приведена схема деформаций при местном нагреве по кромке полосы. Величина остаточных напряжений, полученных за счет неравномерного нагрева, зависит от многих условий, а именно: от свойств материалов соединяемых деталей, от способа и режима сварки или пайки, от конструкции самих узлов и расположения соединений, от последовательности выполнения сварки и др.

При прочих равных условиях остаточные напряжения обычно больше при сварке материалов с большим коэффициентом линейного расширения. В связи с этим, например, в конструкциях из нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов, из титана и его сплавов остаточные напряжения больше, чем в изделиях из малоуглеродистых сталей или сталей типа ЗОХГСА. Влияние способа и режима сварки или пайки в первую очередь связано с жесткостью теплового воздействия. При жестких режимах нагрева объем металла, претерпевающего пластические деформации, меньше и среднее укорочение при охлаждении узла также уменьшается. В результате при жестких режимах нагрева возникают меньшие Деформации изделия, чем при мягких.

В связи с этим, например, большая склонность к короблению наблюдается при сварке плавлением, чем при электроконтактной, а сварка кислородно-ацетиленовым пламенем приводит к большим короблениям, чем сварка электродуговая; при сварке электроконтактной коробление больше на мягких режимах, чем при сварке на жестких режимах и т. д. Чем выше температура и больше объем металла, нагреваемого до высокой температуры, тем заметнее остаточные деформации.

Рис. 1. Схема деформаций при неравномерном нагреве полосы: а — нагреваемая полоса, б — общие деформации при нагреве, в — общие остаточные деформации

Большое влияние на возникновение деформаций изделия оказывает качество сборки деталей и их закрепление перед сваркой. Неточно выдержанные зазоры, возможность перемещения деталей при сварке и т. п. приводят к появлению чрезмерных искажений формы и размеров свариваемого изделия.

Наряду с тепловыми напряжениями при сварке могут воз-; никнуть напряжения, обусловленные превращениями и изменениями структуры в зонах основного металла, нагревавшегося выше критических температур. При сварке стальных изделий особенно легко могут возникнуть структурные напряжения при образовании мартенсита, обладающего наибольшим удельным объемом. Зависимость от температуры объемных изменений в стали при нагреве и охлаждении показана на рис. 2.

Иная картина наблюдается у легированных закаливающихся сталей, у которых распад аустенита происходит при более низких температурах — в интервале 200 — 350° С, когда металл находится в упругом состоянии, обладая высокой прочностью. Такие структурные превращения сопровождаются возникновением структурных напряжений. Растягивающие напряжения от структурных превращений вызывают дополнительный рост пластических деформаций, которые в малопластичных сталях могут привести к образованию трещин.

Поэтому сварочные напряжения в закаливающихся сталях более опасны и для сварки таких материалов требуется разработка более сложного технологического процесса.

Рис. 2. Зависимость объемных изменений в стали при нагреве и охлаждении от температуры:

1 — кривая нагрева для всех сталей, 2 — кривая охлаждения для малоуглеродистой стали, Л — кривая охлаждения легированной стали

Приведенные на рис. 3 примеры иллюстрируют типичные случаи коробления сварных узлов.

С целью исключения или уменьшения деформаций при сварке в зависимости от типа изготовляемых узлов обычно применяют различные предварительные меры.

Рис. 3. Типичные корооления сварных узлов: а — тавровой балки, б — кольцевых швов обечаек, в и г — продольных швов обечаек

При сварке конструкций из тонколистовых материалов наиболее часто встречаемым видом короблений являются выпучины в плоскости листа. Чтобы избежать образования выпучин при нагреве от сварки, особенно в условиях сварки плавлением, необходимо производить сварку в приспособлениях с прижимами, расположенными возможно ближе к свариваемым кромкам листов. В ряде случаев положительные результаты достигаются применением предварительного выгиба свариваемых деталей.

Рис. 4. Примеры предварительного выгиба деталей для предотвращения короблений сварных узлов

Обратный выгиб свариваемых кромок особенно применим для борьбы с угловыми деформациями стыковых соединений. Так, при сварке стыкового соединения с V-образной формой кромок свариваемые листы перед сваркой желательно располагать под некоторым углом друг к другу. При сварке листов большей ширины можно предварительно выгнуть свариваемые кромки (рис. 55) на угол, равный углу ожидаемой деформации, но с противоположным знаком. Величина предварительного выгиба определяется опытным путем или расчетом.

При сварке цилиндрических конструкций, например обечаек, могут возникать два вида деформации: искривление по образующей от продольного укорочения шва и угловая деформация от неравномерного нагрева металла в стыковом соединении. С целью избежать или хотя бы уменьшить указанные деформации до сварки внутрь обечайки устанавливаются распоры, повышающие ее продольную и поперечную жесткость, благодаря чему остаточные деформации уменьшаются при некотором увеличении пластических деформаций растяжения.

Угловые деформации (завал стыка) можно предотвратить, как указывалось, предварительно выгнув кромки в сторону, обратную ожидаемым деформациям.

В некоторых случаях рекомендуется местный подогрев, но не самих свариваемых кромок, а участков деталей на некотором расстоянии от шва, где возникают напряжения растяжения при сварке и сжатия при охлаждении изделия. Иногда применяется и общий подогрев перед сваркой. Общий или местный подогрев целесообразен, главным образом, при сварке изделий из малопластичных материалов, таких как закаливающиеся стали и сплавы, для уменьшения скорости охлаждения и предотвращения возникновения структурных напряжений. Коробления снижаются также при уменьшении или полном снятии сварочных напряжений. Для этого используются различные способы местной обработки швов и околошовной зоны, при которых создаются дополнительные пластические деформации растяжения, устраняющие деформации сжатия, возникающие при сварке. К таким способам относится обработка швов проколачиванием или прокаткой.

Наиболее эффективным способом снятия напряжений является термическая обработка, которой довольно часто подвергаются сварные изделия из легированных сталей и сплавов.

Для снятия напряжений обычно назначается высокий отпуск (или низкий отжиг) с нагревом до температур 600 — 650 °С с выдержкой при этой температуре и медленным охлаждением. При нагреве предел текучести материала сильно падает и при температуре порядка 600 °С близок к нулю, поэтому материал не оказывает сопротивления пластическим деформациям, благодаря чему внутренние остаточные напряжения полностью исчезают. Но термическая обработка готовых изделий часто затрудняется техническими и экономическими соображениями (необходимость создания специальных печей, удлинение технологического цикла и т. п.). Поэтому назначению этого вида обработки должен предшествовать тщательный анализ всех условий производства.

Деформации узлов могут быть значительно уменьшены выбором соответствующей технологии сварки (метод сварки, порядок наложения швов, условия охлаждения и т. п.).

Коробление сварных узлов в первую очередь проявляется в нарушении заданного чертежом расположения стыковочных элементов и в искривлении осей. В практических условиях, когда не всегда удается полностью предупредить возникновение деформаций, применяется правка изделий.

В зависимости от конструкции изделия, степени коробления, типа материалов и термического состояния используются три основных вида правки:
а) холодная правка с применением статических и динамических усилий;
б) правка с местным нагревом;
в) правка с общим нагревом.

Первый вид правки технически является наиболее простым. Основной принцип такой правки заключается в растяжении сжатых участков деформированного узла. В зависимости от конструкции узла, величины деформации, принятой степени механизации технологического процесса и требуемой точности изготовления холодная правка может выполняться различными методами.

Наиболее простым методом правки является проковка сжатой части изделия вручную молотком на оправках; она применима для сравнительно небольших изделий из тонколистовых материалов. Таким же способом удается устранять выпучины в листовых деталях, производя проковку с краев детали с перемещением к месту расположения выпучины.

Наиболее часто холодная правка производится с приложением статических, безударных нагрузок. Для этой цели используются ручные прессы, чаще винтовые, специальные правочные приспособления, стальные пуансоны для обжатия на механизированных прессах, прокатка на трехвалковых станках.

Для тел вращения из тонколистовых материалов с успехом может быть применена обкатка стальными роликами и особенно калибровка разжимными пуансонами, обычно устанавливаемыми на прессах типа ПКД. Использование такой механизированной калибровки в ряде случаев позволяет полностью устранить ручные доработки, добиться сокращения общей трудоемкости изготовления сварных узлов в 1,5 — 2 раза и повысить качество и точность.

Правка с нагревом основана на развитии пластических деформаций сжатия растянутых участков узла. При правке этим способом обычно нагревают растянутую часть деформированной детали (рис. 6), дальнейшее удлинение которой ограничено специальным правочным приспособлением или фиксаторами предварительного натяга.

При правке выпучин в листовых конструкциях нагревается выпуклая часть в отдельных точках в шахматном порядке. Каждый нагретый участок стремится расшириться, но в результате противодействия со стороны окружающего холодного металла в нем возникают пластические деформации сжатия. После охлаждения размер нагретой окружности по диаметру уменьшается, в ней возникают напряжения растяжения, что и приводит к ликвидации выпучины. В зависимости от типа материала и конфигурации узла нагрев может выполняться газовой горелкой, электрической дугой с неплавящимся электродом, на машинах для точечной сварки и токами высокой частоты.

Рис. 5. Способы механизированной правки сварных узлов, имеющих форму тел вращения: а — прокатка стальными роликами, б — правка на раздвижных пуансонах, в — правка на распорном приспособлении, 1 — стальные ролики, 2 — сварной узел, 3 — сектора раздвижного пуансона, 4 — клин, 5 — раздвижные сектора оправки, 6 — винтовая распорка

Правка с общим нагревом позволяет получить наиболее хорошие результаты по сравнению с другими методами, так как конструкция не получает никаких местных изменений. В этом случае правку следует совмещать с нагревом под окончательную термическую обработку. Однако использование такого вида правки затрудняется тем, что правка с общим нагревом требует создания жаростойких приспособлений и специальных печей нужных габаритов для готовых изделий.

Рис. 6. Правка с нагревом: а — по плоскости, б — правка выпучин

Метод правки выбирается с обязательным учетом особенностей материала изделия. Детали из алюминиевых сплавов обычно правятся холодным способом. Тот же способ чаще всего используется и для узлов из достаточно пластичных малоуглеродистых, нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов, не склонных к закалке и повышению твердости и хрупкости при сварке.

Правка узлов из конструкционных закаливающихся сталей типа ЗОХГСА и ЗОХГСНА является более сложной задачей. В этом случае следует предпочитать правку с нагревом. Правку с местным нагревом можно использовать для конструкций, обработанных на предел прочности не свыше 130 кГ/мм2. Правка узлов с более высокой прочностью вообще не рекомендуется и производится только в особых случаях. При местном подогреве пользуются чаще всего газовой горелкой или специальными нагревательными элементами.. При правке вне приспособления температура подогрева 750 — 800 °С, а в приспособлении 600 — 650 °С. Холодная правка для указанных материалов допускается лишь на сравнительно малоответственных узлах с прочностью не свыше 90 кГ/мм2.

Сварные узлы из титановых сплавов рекомендуется править в подогретом состоянии лучше всего с общим нагревом в печах при температуре 650 — 700 °С. Изделия при этом жестко фиксируются в приспособлениях. Допускается правка под нагрузкой при одновременном местном нагреве отдельных элементов узла или участка детали. В отдельных случаях допускается холодная правка также с приложением статических нагрузок.

Однако операция правки является вынужденной. Тщательный анализ всех моментов изготовления конструкций может позволить исключить или свести к минимуму деформации в сварных изделиях.

Реклама:

Читать далее:

Механическая доработка сварных узлов

Статьи по теме:

 Какая сталь обыкновенного качества относится к кипящей?

1	Вопр_ОЭ/1 Какая сталь обыкновенного качества относится к кипящей?
1.	Сталь не полностью раскисленная марганцем при выплавке, и содержащая не более 0,05% кремния.
2.	Содержащая кремния от 0,05 до 0,17%.
3.	Содержащая более 10 мл. водорода на 100 г. металла.
2	Вопр_ОЭ/1 Какая сталь обыкновенного качества относится к спокойной?
1.	Сталь, полностью раскисленная при выплавке и содержащая 0,15-0,3% кремния
2.	Содержащая не менее 0,3 % кремния и 1 % марганца.
3.	Содержащая менее 0,5 мл. водорода на 100 г. металла.
3	Вопр_ОЭ/1 Какая сталь обыкновенного качества относится к полуспокойной?
1.	Сталь, раскисленная при выплавке только марганцем и содержащая не более 0,05% кремния.
2.	Сталь, не полностью раскисленная при выплавке только марганцем и кремнием и содержащая 0,05 — 0,15% кремния и до 1% марганца
3.	Содержащая менее 10 мл. водорода на 100 г. металла
4	Вопр_ОЭ/1 К какому классу сталей относятся сварочные проволоки Св-08, Св08А, Св-08ГА, Св-10ГА?
1.	Низкоуглеродистому.
2.	Легированному.
3.	Высоколегированному.
5	Вопр_ОЭ/1 Что такое легированные стали?
1.	Содержащие один или несколько элементов в определенных концентрациях, которые введены в них с целью придания заданных физико-химических и механических свойств.
2.	Обладающие определенными физико-химическими свойствами за счет снижения содержания углерода, серы, фосфора или термической обработки.
3.	Обладающие определенными физико-химическими свойствами после специальной термомеханической обработки.
6	Вопр_ОЭ/1 Какой свариваемостью обладают низкоуглеродистые стали?
1.	Хорошей.
2.	Удовлетворительной.
3.	Плохой.
7	Вопр_ОЭ/1 Что обозначают буквы и цифры в маркировке низколегированных сталей?
1.	Клейма заводов-изготовителей.
2.	Обозначения номера плавки и партии металла.
3.	Обозначение химических элементов и их процентный состав.
8	Вопр_ОЭ/1 Какие из перечисленных сталей относятся к углеродистым?
1.	Ст3сп, сталь10, сталь 15, сталь 18кп
2.	09Г2С, 17Г1С, 09Г2ФБ.
3.	08Х18Н9, 10Х2М, 15ХМ.
9	Вопр_ОЭ/1 Какой буквой русского алфавита обозначают углерод и никель в маркировке легированных сталей?
1.	Углерод — «У»; никель — «Н».
2.	Углерод — «С»; никель — «Л».
3.	Углерод не обозначают буквой; никель — «Н».
10	Вопр_ОЭ/1 Какие изменения свойств происходят при закалке малоуглеродистых сталей?
1.	Пластичность увеличивается, прочностные характеристики не меняются
2.	Возрастают прочностные характеристики, пластичность уменьшается
3.	Возрастает и прочность, и пластичность
11	Вопр_ОЭ/1 Какие основные характеристики приняты для оценки механических свойств металлов?
1.	Временное сопротивление разрыву, предел текучести, относительное удлинение и сужение, твердость, ударная вязкость.
2.	Жаропрочность, жаростойкость и хладостойкость металла.
3.	Твердость, сопротивление изгибу и количество циклов ударного нагружения до разрушения металла.
12	Вопр_ОЭ/1 Для чего в сталь вводятся легирующие элементы?
1.	Для придания стали специальных свойств.
2.	Для улучшения свариваемости стали.
3.	Для снижения содержания вредных примесей (серы и фосфора) в стали.
13	Вопр_ОЭ/1 Укажите, чем отличается Ст3кп от Ст3сп?
1.	Содержанием углерода.
2.	Содержанием кремния.
3.	Содержанием вредных примесей S и P и газов.
14	Вопр_ОЭ/1 Для чего производится предварительный и сопутствующий подогрев?
1.	Для снижения количества дефектов в сварном шве и ЗТВ.
2.	Для выравнивания неравномерности нагрева при сварке, снижения скорости охлаждения и уменьшения вероятности появления холодных трещин.
3.	Для снижения содержания водорода в металле шва.
15	Вопр_ОЭ/1 Какие характеристики можно определить при испытаниях образцов металла на растяжение?
1.	Предел текучести, предел прочности.
2.	Угол загиба.
3.	Предел текучести, предел прочности, относительные удлинение и поперечное сужение.
16	Вопр_ОЭ/1 Какая характеристика определяется при статическом изгибе?
1.	Угол загиба.
2.	Ударная вязкость при изгибе.
3.	Предел прочности при изгибе.
17

Деформация сварного шва

Начало сварщиков и даже те, которые более испытывали общ борьбу с проблемой сварного шва (искажения, коробления плиты основания, вызванного тепла из сварочной дуги). Деформация доставляет проблемы по ряду причин, но одна из наиболее важных — это возможное создание сварного шва, который не является конструктивно прочным. Эта статья поможет определить, что такое деформация сварного шва, а затем даст практическое представление о причинах деформации, эффектах усадки в различных типах сварных сборок и о том, как ее контролировать, и, наконец, познакомится с методами борьбы с деформацией.

Что такое сварная деформация?
Деформация сварного шва возникает в результате расширения и сжатия металла шва и прилегающего основного металла во время цикла нагрева и охлаждения процесса сварки. Выполнение всей сварки на одной стороне детали вызовет гораздо большую деформацию, чем при чередовании сварных швов с одной стороны на другую. Во время этого цикла нагрева и охлаждения многие факторы влияют на усадку металла и приводят к деформации, например, физические и механические свойства, которые изменяются при воздействии тепла.Например, по мере увеличения температуры области сварного шва предел текучести, эластичность и теплопроводность стального листа уменьшаются, а тепловое расширение и удельная теплоемкость увеличиваются (рис. 3-1). Эти изменения, в свою очередь, влияют на тепловой поток и равномерность распределения тепла.

Рис. 3-1. Изменения свойств стали с повышением температуры усложняют анализ того, что происходит во время цикла сварки, и, таким образом, понимание факторов, способствующих деформации сварного шва.

Причины деформации
Чтобы понять, как и почему возникает деформация во время нагрева и охлаждения металла, рассмотрим стальной стержень, показанный на рис. 3-2. Поскольку стержень нагревается равномерно, он расширяется во всех направлениях, как показано на рис. 3-2 (a). Когда металл остывает до комнатной температуры, он равномерно сжимается до своих первоначальных размеров.

Рис. 3-2 Если стальной стержень равномерно нагревается, когда он не закреплен, как в (a), он будет расширяться во всех направлениях и вернется к своим исходным размерам при охлаждении.Если его удерживать, как в (б), при нагревании, он может расширяться только в вертикальном направлении — становиться толще. При охлаждении деформированный стержень сжимается равномерно, как показано на (c), и, таким образом, деформируется постоянно. Это упрощенное объяснение основной причины деформации сварочных узлов.

Но если стальной стержень удерживается — как в тисках — во время нагрева, как показано на рис. 3-2 (b), боковое расширение не может произойти. Но поскольку во время нагрева должно происходить объемное расширение, стержень расширяется в вертикальном направлении (по толщине) и становится толще.Когда деформированный стержень возвращается к комнатной температуре, он все равно будет сжиматься равномерно во всех направлениях, как показано на рис. 3-2 (c). Планка стала короче, но толще. Он был постоянно деформирован или искажен. (Для упрощения на рисунках показано, что это искажение проявляется только в толщине. Но на самом деле, длина изменяется аналогичным образом.)

В сварном шве эти же силы расширения и сжатия действуют на металл шва и основной металл. По мере того, как металл шва затвердевает и плавится с основным металлом, он максимально расширяется.При охлаждении он пытается сжаться до объема, который обычно занимал бы при более низкой температуре, но этому препятствует соседний основной металл. Из-за этого внутри сварного шва и прилегающего основного металла возникают напряжения. В этот момент сварной шов растягивается (или податливается) и истончается, таким образом подстраиваясь под требования к объему при более низкой температуре. Но только те напряжения, которые превышают предел текучести металла шва, снимаются этим деформированием. К тому времени, когда сварной шов достигнет комнатной температуры (при условии полного удержания основного металла, так что он не может двигаться), сварной шов будет содержать заблокированные растягивающие напряжения, примерно равные пределу текучести металла.Если ограничители (зажимы, удерживающие заготовку, или противодействующая сила усадки) снимаются, остаточные напряжения частично снимаются, поскольку они заставляют основной металл перемещаться, таким образом искажая сварную конструкцию.

Контроль усадки — что можно сделать, чтобы минимизировать деформацию
Чтобы предотвратить или минимизировать деформацию сварного шва, как при проектировании, так и во время сварки должны использоваться методы, позволяющие преодолеть влияние цикла нагрева и охлаждения. Усадку нельзя предотвратить, но можно контролировать.Для минимизации деформации, вызванной усадкой, можно использовать несколько способов:

1. Не допускать переваривания
Чем больше металла помещено в соединение, тем больше силы усадки. Правильный выбор размера сварного шва в соответствии с требованиями соединения не только сводит к минимуму деформацию, но также экономит металл и время сварного шва. Количество сварочного металла в угловом шве может быть минимизировано за счет использования плоского или слегка выпуклого валика, а в стыковом шве за счет надлежащей подготовки кромок и подгонки. Избыток металла сварного шва в сильно выпуклом валике не увеличивает допустимую прочность при работе с кодом, но увеличивает силы усадки.

При сварке толстого листа (толщиной более 1 дюйма) снятие фаски или даже двойное снятие фаски может сэкономить значительное количество металла шва, что автоматически приводит к гораздо меньшим искажениям.

В общем, если деформация не является проблемой, выберите наиболее экономичный стык. Если деформация представляет собой проблему, выберите либо соединение, в котором сварочные напряжения уравновешивают друг друга, либо соединение, требующее наименьшего количества сварочного металла.

2. Используйте прерывистую сварку
Другой способ минимизировать металл сварного шва — использовать прерывистые, а не непрерывные сварные швы там, где это возможно, как показано на рис.3-7 (в). Например, для прикрепления ребер жесткости к пластине прерывистые сварные швы могут уменьшить металл сварного шва на целых 75 процентов, но при этом обеспечить необходимую прочность.

Рис. 3-7 Искажения можно предотвратить или минимизировать с помощью методов, которые нейтрализуют — или конструктивно используют — эффекты цикла нагрева и охлаждения.

3. Используйте как можно меньше сварочных проходов
Меньше проходов с большими электродами, рис.3-7 (d), предпочтительнее большего количества проходов с небольшими электродами, когда поперечная деформация может быть проблемой. Усадка, вызываемая каждым проходом, имеет тенденцию к накоплению, тем самым увеличивая общую усадку при использовании большого количества проходов.

4. Поместите сварные швы рядом с нейтральной осью.
Деформация сведена к минимуму за счет меньшего рычага усадочных усилий, который вынуждает пластины не совмещаться. Рисунок 3-7 (e) иллюстрирует это. Как конструкция сварного изделия, так и последовательность сварки могут быть эффективно использованы для контроля деформации.

Рис. 3-7 Искажения можно предотвратить или минимизировать с помощью методов, которые нейтрализуют — или конструктивно используют — эффекты цикла нагрева и охлаждения.

5. Уравновешивайте сварные швы вокруг нейтральной оси
Эта практика, показанная на рис. 3-7 (f), компенсирует одну силу усадки на другую, чтобы эффективно минимизировать деформацию сварного соединения. Здесь также важны конструкция сборки и правильная последовательность сварки.

6. Используйте обратную сварку
При обратной сварке общая последовательность сварки может быть, скажем, слева направо, но каждый сегмент валика наносится справа налево, как показано на рис. 3-7 (g). По мере размещения каждого сегмента борта нагретые края расширяются, что временно разделяет пластины в точке B. Но по мере того, как тепло перемещается через пластину к точке C, расширение вдоль внешних кромок CD снова сближает пластины. Это разделение наиболее заметно при укладке первой бусинки.С последовательными валиками пластины расширяются все меньше и меньше из-за ограничений предыдущих сварных швов. Обратный шаг может быть эффективным не во всех случаях, и его нельзя экономично использовать при автоматической сварке.

Рис. 3-7 Искажения можно предотвратить или минимизировать с помощью методов, которые нейтрализуют — или конструктивно используют — эффекты цикла нагрева и охлаждения.

7. Предвидеть силы усадки
Предварительная настройка деталей (на первый взгляд я подумал, что это относится к положениям при сварке над головой или в вертикальном положении, что не так) перед тем, как сварка может заставить усадку выполнять конструктивную работу .Несколько сборок, предварительно настроенных таким образом, показаны на рис. 3-7 (h). Требуемая величина предварительной усадки для выравнивания пластин может быть определена с помощью нескольких пробных сварных швов.

Предварительный изгиб, предварительная установка или предварительное сжатие свариваемых деталей, рис. 3-7 (i), является простым примером использования противодействующих механических сил для противодействия деформации из-за сварки. Верхняя часть канавки сварного шва, которая будет содержать основную часть металла шва, удлиняется при предварительной установке пластин. Таким образом, готовый сварной шов немного длиннее, чем если бы он был выполнен на плоской пластине.Когда зажимы отпускаются после сварки, пластины возвращаются к плоской форме, позволяя сварному шву снимать свои продольные усадочные напряжения за счет укорачивания до прямой линии. Эти два действия совпадают, и сварные пластины приобретают желаемую плоскостность.

Другой распространенной практикой для уравновешивания сил усадки является расположение идентичных сварных деталей вплотную друг к другу (рис. 3-7 (j)), плотно прижимая их друг к другу. Сварные швы на обоих узлах завершены, и им дают остыть перед отпусканием зажимов.Предварительную гибку можно комбинировать с этим методом, вставляя клинья в подходящие места между деталями перед зажимом.

В тяжелых сварных конструкциях, в частности, жесткость элементов и их расположение относительно друг друга могут обеспечивать необходимые уравновешивающие силы. Если эти естественные уравновешивающие силы отсутствуют, необходимо использовать другие средства для противодействия силам усадки в металле сварного шва. Это может быть достигнуто путем уравновешивания одной силы усадки с другой или путем создания противодействующей силы посредством крепления.Противодействующими силами могут быть: другие силы усадки; сдерживающие силы, создаваемые зажимами, зажимными приспособлениями или приспособлениями; сдерживающие силы, возникающие из-за расположения элементов в сборке; или сила прогиба элемента под действием силы тяжести.

8. Планируйте последовательность сварки
Хорошо спланированная последовательность сварки включает в себя размещение сварочного металла в разных точках сборки таким образом, чтобы при усадке конструкции в одном месте она противодействовала усилиям усадки уже сделанных сварных швов.Примером этого является сварка поочередно с обеих сторон нейтральной оси при выполнении полного шва с проплавлением и канавкой в ​​стыковом соединении, как показано на рис. 3-7 (k). Другой пример, угловой сварной шов, состоит из прерывистых сварных швов в соответствии с последовательностями, показанными на рис. 3-7 (l). В этих примерах усадка в сварном шве № 1 уравновешивается усадкой в ​​сварном шве № 2.

Рис. 3-7 Искажения можно предотвратить или минимизировать с помощью методов, которые нейтрализуют — или конструктивно используют — эффекты цикла нагрева и охлаждения.

Зажимы, приспособления и приспособления, которые фиксируют детали в желаемом положении и удерживают их до завершения сварки, вероятно, являются наиболее широко используемыми средствами контроля деформации в небольших сборках или компонентах. Ранее в этом разделе упоминалось, что сдерживающая сила, создаваемая зажимами, увеличивает внутренние напряжения в сварной конструкции до тех пор, пока не будет достигнут предел текучести металла сварного шва. Для типичных сварных швов на низкоуглеродистой пластине этот уровень напряжения составляет примерно 45 000 фунтов на квадратный дюйм.Можно ожидать, что это напряжение вызовет значительное движение или деформацию после снятия сварной детали с зажимного приспособления или зажимов. Однако этого не происходит, поскольку деформация (сжатие единицы) от этого напряжения очень мала по сравнению с величиной движения, которое могло бы произойти, если бы во время сварки не использовалось ограничение.

9. Устранение усилий усадки после сварки
Упрочнение — это один из способов противодействовать силам усадки сварного шва при его охлаждении. По сути, упрочнение борта растягивает его и делает его тоньше, тем самым снимая (за счет пластической деформации) напряжения, вызванные сжатием при охлаждении металла.Но использовать этот метод нужно с осторожностью. Например, корневой валик никогда не следует задирать из-за опасности скрыть трещину или вызвать ее. Как правило, упрочнение не допускается на последнем проходе из-за возможности перекрытия трещины и нарушения контроля, а также из-за нежелательного эффекта деформационного упрочнения. Таким образом, полезность этого метода ограничена, даже несмотря на то, что были случаи, когда межпроходное упрочнение оказывалось единственным решением проблемы деформации или растрескивания.Прежде чем использовать упрочнение в работе, необходимо получить инженерное разрешение.

Другой метод устранения сил усадки — снятие термического напряжения — контролируемый нагрев сварного соединения до повышенной температуры с последующим контролируемым охлаждением. Иногда два идентичных сварных изделия зажимают вплотную друг к другу, сваривают, а затем снимают напряжение, удерживая их в этом прямом состоянии. Таким образом сводятся к минимуму остаточные напряжения, которые могут деформировать сварные детали.

10.Минимизация времени сварки
Поскольку во время сварки происходят сложные циклы нагрева и охлаждения, а также время, необходимое для передачи тепла, фактор времени влияет на искажение. В общем, желательно закончить сварку быстро, прежде чем большой объем окружающего металла нагреется и расширится. Таким образом, используемый процесс сварки, тип и размер электрода, сварочный ток и скорость перемещения влияют на степень усадки и деформации сварного изделия. Использование механизированного сварочного оборудования сокращает время сварки и количество металла, подверженного нагреву и, как следствие, деформации.Например, для нанесения сварного шва заданного размера на толстую пластину с помощью процесса, работающего при 175 А, 25 В и 3 дюйм / мин, требуется 87 500 джоулей энергии на погонный дюйм сварного шва (также известное как подвод тепла). Для сварного шва примерно такого же размера, полученного с помощью процесса, работающего при 310 А, 35 В и 8 дюйм / мин, требуется 81400 джоулей на погонный дюйм. Сварной шов, выполненный с более высоким тепловложением, обычно приводит к большей деформации. (примечание: я не хочу использовать слова «чрезмерно» и «больше, чем необходимо», потому что размер сварного шва, по сути, зависит от подводимого тепла.Как правило, размер углового сварного шва (в дюймах) равен квадратному корню из количества подводимой теплоты (кДж / дюйм), деленному на 500. Таким образом, эти два сварных шва, скорее всего, имеют разные размеры.

Другие методы контроля искажений

Приспособление с водяным охлаждением
Были разработаны различные методы контроля деформации на определенных сварных деталях. Например, при сварке листового металла приспособление с водяным охлаждением (рис. 3-33) полезно для отвода тепла от свариваемых компонентов.Медные трубки припаиваются или припаиваются к медным удерживающим зажимам, а вода циркулирует по трубам во время сварки. Сдерживание зажимов также помогает минимизировать искажения.

Рис. 3-33 Приспособление с водяным охлаждением для быстрого отвода тепла при сварке метаданных листов.

Strongback
«Strongback» — еще один полезный метод контроля деформации при стыковой сварке листов, как показано на рис.3-34 (а). Зажимы привариваются к краю одной пластины, а под зажимы вбиваются клинья, чтобы выравнивать края и удерживать их во время сварки.

Рис. 3-34 Различные приспособления для защиты от деформации при стыковой сварке.

Термическое снятие напряжений
За исключением особых случаев, снятие напряжения путем нагрева не используется для исправления деформации. Однако бывают случаи, когда снятие напряжений необходимо, чтобы предотвратить дальнейшую деформацию до того, как сварка будет завершена.

Резюме: Контрольный список для минимизации искажений
Следуйте этому контрольному списку, чтобы минимизировать искажения при проектировании и изготовлении сварных соединений:

Не допускайте чрезмерной сварки
Control fitup
По возможности и в соответствии с требованиями проектирования используйте прерывистые сварные швы.
Используйте наименьший допустимый размер полки при угловой сварке.
Для сварных швов с разделкой кромок используйте соединения, которые минимизируют объем металла сварного шва. Используйте двусторонние соединения вместо односторонних.
По возможности сваривайте поочередно с обеих сторон соединения, используя многопроходные сварные швы.
Используйте минимальное количество сварочных проходов.
Используйте процедуры с низким тепловложением.Обычно это означает высокую производительность наплавки и более высокую скорость перемещения.
Используйте сварочные позиционеры для достижения максимального количества сварки в плоском положении. Плоское положение позволяет использовать электроды большого диаметра и процедуры сварки с высокой скоростью наплавки

Уравновешивать сварные швы вокруг нейтральной оси элемента
Распределять сварочное тепло как можно более равномерно с помощью запланированной последовательности сварки и позиционирования сварного шва
Сварка в направлении свободная часть элемента
Используйте зажимы, приспособления и прочные опоры для подгонки и выравнивания
Предварительно согните элементы или предварительно установите соединения, чтобы усадка вернула их в соответствие другие вокруг нейтральной оси секции

Следование этим методам поможет минимизировать эффекты деформации и остаточных напряжений.

Искажение — Типы и причины

В этой статье рассматриваются несколько ключевых вопросов, связанных с деформацией при сварке дуговой сваркой, особенно основные типы и факторы, влияющие на степень искажения.

Что вызывает искажение?

Поскольку сварка включает сильно локализованный нагрев кромок стыка для плавления материала, в компоненте возникают неоднородные напряжения из-за расширения и сжатия нагретого материала. Первоначально сжимающие напряжения создаются в окружающем холодном основном металле, когда сварочная ванна образуется из-за теплового расширения горячего металла (зона термического влияния), прилегающего к сварочной ванне.Однако растягивающие напряжения возникают при охлаждении, когда сжатию металла сварного шва и непосредственной зоне термического влияния сопротивляется основная масса холодного основного металла.

Нажмите здесь, чтобы увидеть наши последние подкасты по технической инженерии на YouTube .

Величину тепловых напряжений, возникающих в материале, можно определить по изменению объема в зоне сварного шва при затвердевании и последующем охлаждении до комнатной температуры. Например, при сварке стали CMn объем расплавленного металла шва будет уменьшен примерно на 3% при затвердевании, а объем затвердевшего металла сварного шва / зоны термического влияния (HAZ) будет уменьшен еще на 7%, когда его температура упадет с температура плавления стали до комнатной температуры.

Если напряжения, возникающие в результате теплового расширения / сжатия, превышают предел текучести основного металла, происходит локальная пластическая деформация металла. Пластическая деформация приводит к необратимому уменьшению размеров компонентов и искажению конструкции.

Какие основные типы искажений?

Искажение бывает шести основных форм:

• Продольная усадка
• Поперечная усадка
• Угловое искажение
• Поклоны и подносы
• Защита от потери устойчивости
• Скручивание

Основные характеристики наиболее распространенных форм деформации стыковых и угловых швов показаны ниже:

Усадка зоны сварного шва при охлаждении приводит как к поперечной, так и к продольной усадке .

Неравномерная усадка (по толщине) вызывает угловую деформацию в дополнение к продольной и поперечной усадке.

Например, в одиночном V-образном стыковом шве первый прогон сварки вызывает продольную и поперечную усадку и вращение. Второй прогон заставляет пластины вращаться, используя первый наплавленный металл в качестве точки опоры. Следовательно, сбалансированная сварка двухстороннего V-образного стыкового соединения может использоваться для обеспечения равномерного сжатия и предотвращения угловой деформации.

Аналогичным образом, в одностороннем угловом сварном шве неравномерная усадка вызывает угловое искажение выступающей стойки.Поэтому Двойные боковые угловые сварные швы могут быть использованы для управления искажения в стоячем филе, а потому, что сварной шов только осажденные на одной стороне опорной пластины, угловые искажения теперь будут производиться в пластине.

Продольный изгиб сварных пластин происходит, когда центр сварного шва не совпадает с нейтральной осью сечения, так что продольная усадка в сварных швах приводит к изгибу сечения. Плакированная плита имеет тенденцию изгибаться в двух направлениях из-за продольной и поперечной усадки облицовки; это дает выпуклую форму.Покрытие также производится в усиленной обшивке. Пластины обычно ложатся внутрь между ребрами жесткости из-за угловой деформации сварных швов крепления ребер жесткости (см. Главную фотографию).

При гальванике сжимающие напряжения на больших расстояниях могут вызвать упругое коробление тонких пластин, приводящее к выпуклости, изгибу или волнистости.

Деформация из-за упругого изгиба нестабильна: если вы попытаетесь сплющить изогнутую пластину, она, вероятно, «сломается» и выползется в противоположном направлении.

Скручивание коробчатого сечения вызвано деформацией сдвига в угловых соединениях. Это вызвано неравномерным продольным тепловым расширением стыкуемых кромок. Увеличение количества прихваточных швов для предотвращения деформации сдвига часто снижает степень скручивания.

Насколько я могу допустить усадку сварного шва?

Точно предсказать величину усадки практически невозможно. Тем не менее, было составлено «практическое правило», основанное на размере наплавленного металла.При сварке стали следует делать следующие припуски на усадку на этапе сборки.

Поперечная усадка

Угловые швы 0,8 мм на сварной шов, если длина ветви не превышает 3/4 толщины листа

Стыковой сварной шов От 1,5 до 3 мм на сварку для V-образного шва 60 °, в зависимости от количества проходов

Продольная усадка

Угловые швы 0,8 мм на 3 м сварного шва

Стыковые швы 3 мм на 3 м сварного шва

Увеличение длины участка угловых швов, в частности, увеличивает усадку.

Какие факторы влияют на искажения?

Если металл равномерно нагреть и охладить, деформации почти не будет. Однако, поскольку материал локально нагревается и удерживается окружающим холодным металлом, возникают напряжения, превышающие предел текучести материала, вызывая необратимую деформацию. Основными факторами, влияющими на тип и степень искажения, являются:

• Свойства основного материала
• Сумма ограничения
• Совместная конструкция
• Подгонка деталей
• Порядок сварки

Свойства основного материала

Свойства основного материала, влияющие на деформацию, включают коэффициент теплового расширения и удельную теплоемкость на единицу объема.Поскольку деформация определяется расширением и сжатием материала, коэффициент теплового расширения материала играет важную роль в определении напряжений, возникающих во время сварки, и, следовательно, степени деформации. Например, поскольку нержавеющая сталь имеет более высокий коэффициент расширения, чем обычная углеродистая сталь, вероятность деформации у нее выше.

Ограничение

Если деталь сваривается без каких-либо внешних ограничений, она деформируется для снятия сварочных напряжений.Таким образом, методы сдерживания, такие как «усиление» в стыковых швах, могут предотвратить смещение и уменьшить деформацию. Поскольку ограничение создает более высокие уровни остаточного напряжения в материале, существует больший риск растрескивания в металле сварного шва и в ЗТВ, особенно в материалах, чувствительных к трещинам.

Совместная конструкция

Стыковые и угловые соединения склонны к деформации. Его можно минимизировать в стыковых соединениях, применив такой тип соединения, который уравновешивает термические напряжения по толщине листа. Например, двусторонний сварной шов предпочтительнее одностороннего.Двусторонние угловые сварные швы должны исключать угловую деформацию выступающего элемента, особенно если два сварных шва наплавляются одновременно.

Подгонка детали

Посадка должна быть равномерной, чтобы обеспечить предсказуемую и постоянную усадку. Чрезмерный зазор в стыке также может увеличить степень деформации за счет увеличения количества сварочного металла, необходимого для заполнения стыка. Стыки должны иметь соответствующую прихватку, чтобы предотвратить относительное перемещение деталей во время сварки.

Порядок сварки

Влияет на степень искажения, главным образом, за счет тепловложения.Поскольку процедура сварки обычно выбирается из соображений качества и производительности, сварщик имеет ограниченные возможности для уменьшения деформации. Как правило, объем сварного шва должен быть минимальным. Кроме того, последовательность и техника сварки должны быть направлены на уравновешивание термически индуцированных напряжений вокруг нейтральной оси компонента.

Статья подготовлена ​​Биллом Лукасом в сотрудничестве с Гиртом Верхаге и Риком Леггаттом.

Для получения дополнительной информации свяжитесь с нами.

Зажим вниз — сварка во избежание деформации

Это универсальная истина в производстве: детали производятся с соблюдением строгих допусков, и любые неточности замедляют производство, что в конечном итоге стоит денег производителю.

При сварке металл нагревается, что вызывает деформацию металла. Этого нельзя избежать. «При сварке деформация металла проблематична по разным причинам, одна из наиболее важных — это то, что сварной шов может быть не прочным», — сказал Брюс Кларк, директор по маркетингу и экспортным продажам Lincoln Electric Canada.

«Сварочная деформация вызвана неравномерным нагревом и охлаждением в сварном шве и рядом с ним, что вызывает остаточные напряжения в металле», — сказал Крис Конрарди, технический директор и вице-президент по технологиям и инновациям в EWI.

«Форма и величина деформации зависит от ряда факторов, таких как геометрия компонента, тип материала, конструкция сварного шва, подвод тепла к процессу сварки, последовательность сварки, инструменты и т. Д.»

Сварка нагревает очень специфическую точку металлической поверхности, обычно кромку, что приводит к неравномерному расширению материала. «Металл ограничен в количестве, в котором он может расширяться из-за более холодного металла, находящегося дальше от сварного шва. Это заставляет расширяющийся металл сжиматься, что при охлаждении приводит к усадке сжатого металла, что приводит к растяжению сварного шва.Это приводит к искажению зоны сварного шва », — сказал Коди Велч, инженер по сварке Miller Industrial Systems Group.

Разные металлы будут двигаться по-разному при нагревании. «Каждый металл имеет разный коэффициент расширения и сжатия в зависимости от подводимого тепла», — сказал Том Вермерт, старший бренд-менеджер Victor Technologies.

«Что вы обнаружите, так это то, что алюминий очень быстро передает тепло через материал, тогда как у мягкой стали была бы средняя теплопередача, а у нержавеющей стали тепло становится очень локализованным в определенной области в зависимости от количества никеля и хрома в продукте. .Материалы реагируют и деформируются по-разному в зависимости от количества тепла, которое в них помещается ».

Все материалы, даже толстые, будут искажаться.

«Тип и величина искажения зависят от многих факторов, включая толщину», — сказал Конрарди. «Очень тонкие материалы, такие как листовой металл, больше всего страдают от формы деформации, известной как« коробление », которая характеризуется метастабильным« консервацией масла »и« волнистостью ». Угловая деформация более характерна для больших толщин и часто наиболее заметна для материалов толщиной от 5 до 20 мм.Более толстые материалы, как правило, имеют меньшую деформацию из-за большей способности противостоять остаточным напряжениям, вызывающим деформацию ».

Простое предотвращение:

Самый простой способ избежать деформации сварного шва — не переваривать изделие. «Не существует единой« серебряной пули », которая устраняет все типы искажений», — сказал Конрарди. «Оптимальное решение для конкретного приложения может включать в себя сочетание нескольких методов контроля искажений. В общем, один из простейших способов минимизировать сварочную деформацию — это минимизировать общее тепловложение при сварке.Это достигается за счет оптимизации конструкции сварных швов и процедур, позволяющих избежать чрезмерной сварки.

«Например, использование углового сварного шва 8 мм, когда достаточно 5 мм, увеличивает объем сварного шва более чем в два раза и может значительно повлиять на деформацию».

Сокращение времени на сварное соединение также может минимизировать деформацию металлической детали. «Увеличьте скорость и осаждение присадочного металла на сварном шве. Поглощение тепла и скорость движения по сварному шву обратно пропорциональны. Если бы вы удвоили скорость передвижения , вы фактически поместите только четверть тепла в продукт », — сказал Вермерт.

Зажмите его:

Правильный зажим заготовки имеет решающее значение для создания надлежащего сварного шва без деформации. «Инструменты могут существенно повлиять на искажение, — сказал Конрарди. «Правильная фиксация компонента во время сварки и охлаждения может противостоять и уменьшить определенные типы искажений, такие как угловое искажение и изгиб».

Необходимо соблюдать правильную технику зажима, чтобы исключить возможность деформации. Важно обеспечить равномерное зажатие заготовки.

«Вы должны убедиться, что все ваши зажимы сбалансированы, чтобы у вас не было одного куска материала, способного двигаться, по сравнению с другим куском, который удерживается более плотно», — сказал Вермерт. «Таким образом, зажим поперек друг друга или сбалансированный зажим действительно помогает и устраняет некоторые искажения».

Зажим заготовки на концах, а не на середине может привести к деформации в середине заготовки. Для некоторых ответственных применений можно использовать приспособления с водяным охлаждением.

«При сварке листового металла кондуктор с водяным охлаждением отводит тепло от свариваемых деталей», — сказал Кларк.

Неправильный зажим может иметь противоположный эффект увеличения или усиления деформации.

«Неправильные методы удержания заготовки могут иметь негативные последствия, смещая деформацию на другие части конструкции, которые не сдерживаются, или увеличивая вероятность растрескивания в сильно ограниченных областях», — сказал Конрарди.

Джастин Дурик, инженер по сварке в Miller Industrial Systems Group, сказал, что «зажим детали, а затем сварка этой детали приведет к дополнительному напряжению в материале из-за усадки при сварке», в то время как Лекс Палмер, инженер по сварке в Miller Industrial Systems Group говорит: «В зависимости от материала он может ограничивать и деформировать микроструктуру материалов, что может вызвать растрескивание.”

Прогноз искажения:

Знание того, как деталь будет деформироваться, поможет сварщику избежать или, по крайней мере, минимизировать искажение.

«Существуют программные пакеты, которые предлагают прогнозы искажений», — говорит Палмер. «Часто бывает трудно предсказать без предварительного тестирования и измерения. Процедура сварки должна применяться на практике, чтобы параметры сварки оставались в пределах предварительно проверенных диапазонов ».

Поскольку тепло является причиной деформации, важно знать, сколько тепла попадает в заготовку.«Простой расчет тепловой мощности: (В * А * 60 / скорость движения [дюйм / мин]). Уменьшение тепловложения в сварном шве поможет уменьшить деформацию », — сказал Дюркин. «Для простых геометрических фигур компонентов (например, одиночного филе ребра жесткости, приваренного к квадратной пластине), полученные эмпирическим путем уравнения могут дать оценки ожидаемой деформации для различных типов материалов, толщин и размеров сварных швов», — сказал Конрарди.

«Для более сложных« реальных »приложений часто требуется компьютерное моделирование для прогнозирования искажений.Технологии компьютерного моделирования стремительно развиваются, и точность улучшается, однако для проверки и уточнения прогнозов часто требуется некоторое физическое тестирование ».

Сварочная деформация — это то, с чем приходится сталкиваться всем сварщикам, и в больших производственных условиях это может быть значительными затратами, когда детали не изготавливаются с требуемыми допусками и имеется значительное количество бракованных деталей.

«Подвод тепла необходимо контролировать. Используйте сварочные процессы и конструкции соединений, которые обеспечивают более высокую скорость перемещения и меньшие размеры сварных швов.Используйте бусинки наименьшего допустимого размера, которые все равно будут обеспечивать необходимую прочность. По возможности используйте импульсное оборудование, чтобы снизить среднюю силу тока при заданной скорости движения по сравнению с обычным спреем CV. Разогрейте, если это возможно. Используйте жесткое крепление ». — сказал Уэлч.

«В некоторых случаях вы не можете избежать деформации, поэтому вы можете предварительно согнуть детали, чтобы при сварке деформация исказилась в том месте, где вы хотите», — сказал Вермерт.

Другой метод заключается в предварительной настройке деталей таким образом, чтобы металлы исказились таким образом, что готовая деталь будет иметь правильные допуски.

«Предварительная гибка, предварительная установка или предварительная установка пружины на свариваемые детали — это простой пример использования противодействующих механических сил для противодействия деформации из-за сварки», согласно Lincoln Electric.

«Другой распространенной практикой уравновешивания сил усадки является расположение идентичных сварных деталей спиной к спине, плотно прижимая их друг к другу. Сварные швы на обоих узлах завершены, и им дают остыть перед отпусканием зажимов. Предварительную гибку можно комбинировать с этим методом, вставляя клинья в подходящие места между деталями перед зажимом.

«Использование подходящего инструмента или приспособлений позволяет значительно уменьшить искажения. Кроме того, уменьшение общего тепловложения в детали поможет уменьшить искажения. Это может быть что угодно: от более быстрого перемещения до переключения с CV-сварки на импульсную дуговую сварку. Дизайн детали будет иметь значение, потому что изгиб материала будет препятствовать деформации сварного шва », — сказал Дуркин.

«Чтобы свести к минимуму искажения, производители должны иметь целостный взгляд на всю производственную последовательность, чтобы оценить потенциальные источники искажений», — сказал Конрарди.«Оценка должна включать детали конструкции компонентов и сварных швов, последовательность строительства, методы подготовки материалов (например, транспортировку, резку, подготовку сварного шва), практику подгонки, методы оснастки и процедуры сварки.

«Подход, который фокусируется на контроле деформации на каждом этапе производственного цикла, обычно сводит к минимуму результирующую деформацию при сварке».

Свойства металлов, подвергшихся сварке и нагреву

Каждый металл обладает определенными физическими свойствами, которые могут быть изменены или изменены во время сварки.Понимание того, что это за свойства и как они могут измениться, поможет нам внести коррективы в наш процесс, когда мы столкнемся с проблемами. Хотя каждый материал имеет множество различных физических свойств, которые могут измениться после сварки, мы обсудим те, которые больше всего изменяются при сварке.

Прочность, можно резко изменить сваркой. Если сварка выполняется при слишком малом нагреве, проплавление будет незначительным. Если сварка выполняется с использованием слишком большого количества тепла, мы можем разрушить химический состав основного материала.Если у металла есть предыстория термообработки, сварка может иметь серьезные последствия. Если сварной шов сделан правильно с использованием подходящего присадочного металла, он должен соответствовать прочности основного материала или превышать его. Количество тепла, которое видит материал, будет зависеть от выбранного процесса сварки. Например, газовая вольфрамовая сварка или TIG обычно нагревает материал больше, чем газовая сварка Arc Welding или MIG при сварке того же размера.

Твердость — это устойчивость к царапинам или вдавливанию другим материалом.Сварка может сильно повлиять на твердость металла. Если перед сваркой металл подвергался термообработке для повышения твердости, в целом материал становится мягче и теряет термообработку в зоне термического воздействия сварного шва. В зависимости от сплава некоторые материалы становятся тверже в зоне сварного шва после сварки, а затем проходят последующий процесс термообработки для отжига, снятия напряжений или нормализации основного материала. Твердый металл — это обычно прочный металл, поэтому то, что влияет на твердость, также влияет на прочность.

Пластичность — это способность материала постоянно деформироваться или растягиваться под нагрузкой.Пластичность также связана с прочностью материала. В общем, более прочный материал будет более жестким, чем более слабый, при том же поперечном сечении. Добавление быстро остывающего сварного шва может привести к потере пластичности некоторых материалов. С другой стороны, многие сварные швы на детали, которая сильно нагревается и остается горячей в течение достаточного количества времени, могут вызвать размягчение в зоне сварного шва, особенно то, что ранее подвергалось термообработке для повышения прочности или твердости. Нам нужно уделять пристальное внимание любому сварному шву, который будет изгибаться или образовываться позже.Как упоминалось ранее, газовая вольфрамовая дуговая сварка или TIG имеет тенденцию выделять больше тепла в материал, чем процесс газовой дуговой сварки или дуговой сварки защищенного металла для сварного шва того же размера.

Коррозионная стойкость может быть значительно повышена с помощью сварки. Нержавеющая сталь — отличный пример того, как сварка может повлиять на коррозионную стойкость. Если мы перегреем нержавеющую сталь при сварке, элементы сплава отделяются и образуют осадки карбида или то, что некоторые люди называют шугарингом. Нержавеющая сталь становится сенсибилизированной при температуре около 800–1600 градусов по Фаренгейту, когда хром соединяется с углеродом и выпадает в виде черных пятен на обратной стороне сварного шва и в зоне термического воздействия.

Другие коррозионно-стойкие металлы также могут быть подвержены коррозионному растрескиванию под напряжением. Это происходит, когда металлы находятся под нагрузкой в ​​агрессивной среде, и в сварном шве и вокруг него произошел перегрев. Еще раз выбор между газовой дуговой сваркой металла, дуговой сваркой защищенного металла, газовой вольфрамовой дуговой сваркой или дуговой сваркой флюсом будет иметь большое значение. Также поможет выбор подходящего присадочного металла.

Компания Longevity предлагает широкий ассортимент сварочных аппаратов, способных удовлетворить все ваши потребности в сварке.Посетите их веб-сайт (www.longevity-inc.com) или канал YouTube (www.youtube.com/longevitywelding) для получения дополнительных сведений и информации о сварке.

(PDF) Анализ термических напряжений одинаковых и разнородных сварных соединений

Анализ термических напряжений одинаковых и разнородных сварных соединений 239

• Сварной элемент S2 продемонстрировал предел прочности при растяжении (543

МПа), предел текучести (252 МПа ) и% удлинения (41.56), которые очень близки к аналогичным соединениям S1 и S3. Даже механические свойства

имеют близкие значения в обоих разнородных материалах.

• Изменения температурных градиентов привели к образованию вторичных фаз

на границе раздела основного металла SS316, но эти фазы

не способствовали разрушению сварных швов при испытании на растяжение.

• ИК-термография оказалась потенциальным инструментом для измерения температуры

, во время процесса GTA-сварки измерения были обнаружены в зоне плавления

сварных деталей.Кроме того, его можно использовать для управления геометрией сварного шва

во время GTA-сварки.

• Поперечные остаточные напряжения в сварных соединениях находятся в пределах предела прочности

только основных материалов.

• Из-за изменений температурных градиентов поперечные остаточные напряжения в сварном шве и в зоне термического влияния сварных соединений достигли

. Его можно минимизировать

, контролируя градиенты температуры в зоне сварного шва с надлежащей скоростью подводимого тепла

.

ССЫЛКИ

[1] Джон К. Липпольд и Дамиан Дж. Котецки, Сварка, металлургия и свариваемость нержавеющих сталей

, Wiley, Interscience, 2005.

[2] Р.С. Пармер, Сварочная техника и технологии, второе издание, Khanna Publishers, 2016.

[3] JR Davis, ASM Speciality Handbook, Никель, кобальт и их сплавы, 2000.

[4] К. Девендранат Рамкумар, С. В. Нарен, В. Р. Картик Пага, А. Тивари и Н. Ариважаган,

Разработка технологии дуговой сварки вольфрамовым электродом импульсным током разнородных соединений судовых сплавов

, J.Manuf. Процесс., Т. 21, стр. 201–213, 2016.

[5] Д. Мишра, М.К. Виньеш, Б. Ганеш Радж, Прутви Срунгаварапу, К. Девендранатх Рамкумар,

Н. Ариважаган, С. Нараянан, Механические характеристики сварных конструкций из нержавеющей стали

из нержавеющей стали Monel 400 и 316, Процедуры Eng., Т. 75, pp. 24–28, 2014.

[6] К.Д. Рамкумар, А. Чандрасекхар, А.К. Сингх, С. Ахуджа, Н. Ариважаган, Влияние присадочных металлов

на взаимосвязь структура-свойство непрерывных и импульсных материалов. Актуальная GTA

Сварные швы из AISI 430 и AISI 904L, Металлогр.Микроструктура. Анал., Т. 4, вып. 6, pp. 525–541,

2015.

[7] К.Д. Рамкумар, Н. Ариважаган, С. Нараянан, Влияние присадочных материалов на характеристики

сваренных газовой вольфрамовой дугой AISI 304 и Monel 400, Дж , Mater., Т. 40, стр. 70–

79, 2012.

[8] Донг, Остаточные напряжения и деформации в сварных конструкциях: перспективы для инженерных

приложений, Науки. Technol. Сварка. Присоединяйтесь., Т. 10, вып. 4, стр.389–398, 2005.

[9] П. Дж. Уизерс, Х. К. Д. Х. Бхадешия, Остаточное напряжение. Часть 1 — методы измерений,

Матер. Sci. Technol., Т. 17, нет. Апрель, стр. 355–365, 2001 г.

[10] П.Д. Десаи и К.Й. Хо, Термическое линейное расширение девяти выбранных нержавеющих сталей AISI,

1978 г.

[11] П.С. Превей, Методы остаточного напряжения дифракции рентгеновских лучей. Встретились. Справочник. 10. Met. Парк, нет.

513, стр. 380–392, 1986.

Искажение — Австралийский институт сварки

Искажения — типы и причины

В этой статье рассматриваются несколько ключевых вопросов деформации в изделиях, получаемых дуговой сваркой, особенно основные типы и факторы, влияющие на степень деформации.

Что вызывает искажение?

Поскольку сварка включает сильно локализованный нагрев кромок стыка для плавления материала, в компоненте возникают неоднородные напряжения из-за расширения и сжатия нагретого материала. Первоначально сжимающие напряжения создаются в окружающем холодном основном металле, когда сварочная ванна образуется из-за теплового расширения горячего металла (зона термического влияния), прилегающего к сварочной ванне. Однако растягивающие напряжения возникают при охлаждении, когда сжатию металла сварного шва и непосредственной зоне термического влияния сопротивляется основная масса холодного основного металла.

Величину тепловых напряжений, возникающих в материале, можно определить по изменению объема в зоне сварного шва при затвердевании и последующем охлаждении до комнатной температуры. Например, при сварке стали C-Mn объем расплавленного металла сварного шва будет уменьшен примерно на 3% при затвердевании, а объем затвердевшего металла сварного шва / зоны термического влияния (HAZ) будет уменьшен еще на 7% по мере увеличения его температуры. падает от температуры плавления стали до комнатной температуры.

Если напряжения, возникающие в результате теплового расширения / сжатия, превышают предел текучести основного металла, происходит локальная пластическая деформация металла.Пластическая деформация приводит к необратимому уменьшению размеров компонентов и искажению конструкции.

Какие основные типы искажений?

Искажение бывает шести основных форм:

• Продольная усадка
• Поперечная усадка
• Угловое искажение
• Поклоны и подносы
• Защита от потери устойчивости
• Скручивание

Основные характеристики наиболее распространенных форм деформации стыковых и угловых швов показаны ниже:

Усадка зоны сварного шва при охлаждении приводит как к поперечной, так и к продольной усадке.

Неравномерная усадка (по толщине) вызывает угловую деформацию в дополнение к продольной и поперечной усадке.

Например, в одиночном V-образном стыковом шве первый прогон сварки вызывает продольную и поперечную усадку и вращение. Второй прогон заставляет пластины вращаться, используя первый наплавленный металл в качестве точки опоры. Следовательно, сбалансированная сварка двухстороннего V-образного стыкового соединения может использоваться для обеспечения равномерного сжатия и предотвращения угловой деформации.

Аналогичным образом, в одностороннем угловом сварном шве неравномерная усадка вызывает угловое искажение выступающей стойки.Поэтому Двойные боковые угловые сварные швы могут быть использованы для управления искажения в стоячем филе, а потому, что сварной шов только осажденные на одной стороне опорной пластины, угловые искажения теперь будут производиться в пластине.

Продольный изгиб сварных пластин происходит, когда центр сварного шва не совпадает с нейтральной осью сечения, так что продольная усадка в сварных швах приводит к изгибу сечения. Плакированная плита имеет тенденцию изгибаться в двух направлениях из-за продольной и поперечной усадки облицовки; это дает выпуклую форму.Покрытие также производится в усиленной обшивке. Пластины обычно ложатся внутрь между ребрами жесткости из-за угловой деформации сварных швов крепления ребер жесткости (см. Главную фотографию).

При гальванике сжимающие напряжения на больших расстояниях могут вызвать упругое коробление тонких пластин, приводящее к выпуклости, изгибу или волнистости.

Деформация из-за упругого изгиба нестабильна: если вы попытаетесь сплющить изогнутую пластину, она, вероятно, «сломается» и выползется в противоположном направлении.

Скручивание коробчатого сечения вызвано деформацией сдвига в угловых соединениях. Это вызвано неравномерным продольным тепловым расширением стыкуемых кромок. Увеличение количества прихваточных швов для предотвращения деформации сдвига часто снижает степень скручивания.

Насколько я могу допустить усадку сварного шва?

Точно предсказать величину усадки практически невозможно. Тем не менее, было составлено «практическое правило», основанное на размере наплавленного металла.При сварке стали следует делать следующие припуски на усадку на этапе сборки.

Поперечная усадка

Угловой шов 0,8 мм на сварной шов, длина которого не превышает 3/4 толщины листа

Стыковой шов от 1,5 до 3 мм на сварку для соединения с V-образным вырезом под углом 60 °, в зависимости от количества прогонов

Продольная усадка

Угловой шов 0,8 мм на 3 м сварного шва

Стыковые швы 3 мм на 3 м сварного шва

Увеличение длины участка угловых швов, в частности, увеличивает усадку.

Какие факторы влияют на искажения?

Если металл равномерно нагреть и охладить, деформации почти не будет. Однако, поскольку материал локально нагревается и удерживается окружающим холодным металлом, возникают напряжения, превышающие предел текучести материала, вызывая необратимую деформацию. Основными факторами, влияющими на тип и степень искажения, являются:

• Свойства основного материала
• Сумма ограничения
• Совместная конструкция
• Подгонка деталей
• Порядок сварки
• Свойства основного материала

Свойства основного материала, влияющие на деформацию, включают коэффициент теплового расширения и удельную теплоемкость на единицу объема.

Поскольку деформация определяется расширением и сжатием материала, коэффициент теплового расширения материала играет важную роль в определении напряжений, возникающих во время сварки, и, следовательно, степени деформации. Например, поскольку нержавеющая сталь имеет более высокий коэффициент расширения, чем обычная углеродистая сталь, вероятность деформации у нее выше.

Ограничение

Если деталь сваривается без каких-либо внешних ограничений, она деформируется для снятия сварочных напряжений.Таким образом, методы сдерживания, такие как «усиление» в стыковых швах, могут предотвратить смещение и уменьшить деформацию. Поскольку ограничение создает более высокие уровни остаточного напряжения в материале, существует больший риск растрескивания в металле сварного шва и в ЗТВ, особенно в материалах, чувствительных к трещинам.

Совместное проектирование

Стыковые и угловые соединения склонны к деформации. Его можно минимизировать в стыковых соединениях, применив такой тип соединения, который уравновешивает термические напряжения по толщине листа.Например, двусторонний сварной шов предпочтительнее одностороннего. Двусторонние угловые сварные швы должны исключать угловую деформацию выступающего элемента, особенно если два сварных шва наплавляются одновременно.

Подгонка детали

Посадка должна быть равномерной, чтобы обеспечить предсказуемую и постоянную усадку. Чрезмерный зазор в стыке также может увеличить степень деформации за счет увеличения количества сварочного металла, необходимого для заполнения стыка. Стыки должны иметь соответствующую прихватку, чтобы предотвратить относительное перемещение деталей во время сварки.

Методика сварки

Влияет на степень искажения, главным образом, за счет тепловложения. Поскольку процедура сварки обычно выбирается из соображений качества и производительности, сварщик имеет ограниченные возможности для уменьшения деформации. Как правило, объем сварного шва должен быть минимальным. Кроме того, последовательность и техника сварки должны быть направлены на уравновешивание термически индуцированных напряжений вокруг нейтральной оси компонента.

Искажение — конструктивное предотвращение

Фотография оттяжек на фланце балки для предотвращения перекоса.Предоставлено Джоном Алленом

Общие рекомендации приведены ниже как «лучшие практики» для ограничения деформации при проектировании конструкций, сваренных дугой.

Принципы проектирования

На этапе проектирования часто можно предотвратить или, по крайней мере, ограничить сварочную деформацию, учитывая:

• исключение сварки
• размещение сварного шва
• уменьшение объема наплавленного металла
• уменьшение количества прогонов
• использование сбалансированной сварки

Устранение сварки

Поскольку деформация и усадка являются неизбежным результатом сварки, хорошая конструкция требует, чтобы не только количество сварочных работ было минимальным, но и наносилось минимальное количество наплавленного металла.Сварку часто можно исключить на этапе проектирования, сформировав лист или используя стандартный прокатный профиль, как показано на рис. 1.

Рис.1 Устранение сварных швов по:

а) Формовка пластины;

б) Использование сортового проката или экструдированного профиля

По возможности, в конструкции следует использовать прерывистые сварные швы, а не непрерывные швы, чтобы сократить объем сварки. Например, при прикреплении пластин жесткости часто можно добиться значительного уменьшения объема сварки при сохранении соответствующей прочности.

Размещение сварных швов

Размещение и балансировка сварных швов важны при проектировании для минимальной деформации. Чем ближе сварной шов расположен к нейтральной оси изготовления, тем меньше усилие усадки и окончательная деформация.

Примеры плохого и хорошего дизайна показаны на рис. 2.

Рис. 2 Деформация может быть уменьшена путем размещения сварных швов вокруг нейтральной оси

Поскольку большинство сварных швов наплавляется вдали от нейтральной оси, искажение можно минимизировать, спроектировав изготовление таким образом, чтобы силы усадки отдельного сварного шва уравновешивались путем размещения другого сварного шва на противоположной стороне от нейтральной оси.

По возможности сварку следует выполнять попеременно на противоположных сторонах, а не сначала выполнять сварку с одной стороны. В больших конструкциях, если искажение происходит преимущественно на одной стороне, можно предпринять корректирующие действия, например, увеличив количество сварных швов на другой стороне, чтобы контролировать общее искажение.

Уменьшение объема наплавленного металла

Для минимизации деформации, а также по экономическим причинам, объем наплавленного металла должен быть ограничен проектными требованиями.

Для одностороннего соединения поперечное сечение сварного шва должно быть как можно меньшим, чтобы снизить уровень угловой деформации, как показано на Рис. 3.

Рис. 3 Уменьшение угловой деформации и боковой усадки на:

а) уменьшение объема наплавленного металла;

б) с использованием однопроходного сварного шва

Угол подготовки стыка и корневой зазор должны быть минимизированы, если сварка может быть выполнена удовлетворительно.

Для облегчения доступа можно указать больший зазор корня и меньший угол препарирования. За счет уменьшения разницы в количестве металла шва в корне и на поверхности сварного шва, соответственно уменьшается степень угловой деформации. Стыковые соединения, выполненные за один проход с использованием глубокого проплавления, имеют небольшую угловую деформацию, особенно если замкнутое стыковое соединение можно сваривать (рис. 3).

Например, тонкие профили можно сваривать с использованием процессов плазменной и лазерной сварки, а толстые сечения можно сваривать в вертикальном положении, используя электрогазовые и электрошлаковые процессы.

Хотя угловую деформацию можно устранить, продольная и поперечная усадка все равно будет.

В материале с толстым сечением, поскольку площадь поперечного сечения подготовки двойного V-образного соединения часто составляет лишь половину от площади поперечного сечения подготовки одинарного V-образного соединения, объем наплавленного металла может быть существенно уменьшен. Подготовка двойного V-образного шва также позволяет выполнять сбалансированную сварку примерно в середине шва, чтобы исключить угловую деформацию.

Поскольку усадка сварного шва пропорциональна количеству наплавленного металла, как плохая подгонка стыка, так и чрезмерная сварка увеличивают степень деформации.Угловая деформация угловых швов особенно подвержена чрезмерной сварке. Поскольку расчетная прочность зависит от толщины шва, чрезмерная сварка для получения выпуклого сварного шва не увеличивает допустимую расчетную прочность, но увеличивает усадку и деформацию.

Уменьшение количества прогонов

Существуют противоречивые мнения о том, лучше ли наплавку данного объема металла шва, используя небольшое количество больших сварочных проходов или большое количество малых проходов.

Опыт показывает, что для одностороннего стыкового шва или одностороннего углового сварного шва большой единичный наплавленный шов дает меньшую угловую деформацию, чем если бы сварной шов выполнялся с несколькими небольшими проходами.

Как правило, в неподдерживаемом соединении степень углового искажения приблизительно пропорциональна количеству проходов.

Завершение соединения небольшим количеством больших сварных швов приводит к большей продольной и поперечной усадке, чем сварка, выполненная за большее количество небольших проходов.В многопроходном сварном шве предварительно наплавленный металл шва обеспечивает сдерживание, поэтому угловая деформация за проход уменьшается по мере нарастания сварного шва. Большие отложения также увеличивают риск упругого коробления, особенно в тонкой пластине.

Использование сбалансированной сварки

Сбалансированная сварка — это эффективное средство контроля угловой деформации при многопроходном стыковом шве за счет организации последовательности сварки, обеспечивающей постоянное исправление угловой деформации и недопущение ее накопления во время сварки.

Сравнительные величины угловой деформации от сбалансированной сварки и сварки сначала одной стороны соединения схематически показаны на рис. 4. Техника сбалансированной сварки также может применяться к угловым соединениям.

Рис. 4 Сбалансированная сварка для уменьшения угловой деформации

Если сварка поочередно с обеих сторон стыка невозможна или если одна сторона должна быть завершена первой, можно использовать асимметричную подготовку стыка с наплавкой большего количества металла шва на второй стороне.

Более сильная усадка в результате нанесения наплавленного металла на второй стороне поможет противодействовать деформации на первой стороне.

Передовой опыт

Следующие принципы конструкции могут контролировать искажения:

• исключить сварку путем формирования листа и использования катаных или экструдированных профилей
• минимизировать количество наплавленного металла
• не переваривать
• использовать прерывистую сварку вместо непрерывной сварки
• Поместите сварные швы вокруг нейтральной оси
• уравновешивает сварку примерно посередине соединения, используя соединение с двойным V-образным сечением, а не с одним V-образным соединением

Применение принципов передовой практики может дать удивительную экономическую выгоду.Например, при расчетной длине полки шва 6 мм нанесение полки длиной 8 мм приведет к наплавке 57% дополнительного металла сварного шва.

Помимо дополнительных затрат на наплавку металла шва и увеличения риска деформации, удаление этого лишнего металла шва в дальнейшем обходится дорого.

Однако разработка для контроля искажений может повлечь дополнительные затраты на изготовление. Например, подготовка двойного V-образного шва — отличный способ уменьшить объем сварного шва и контролировать деформацию, но при производстве могут возникнуть дополнительные затраты из-за манипуляций с заготовкой для сварщика, чтобы получить доступ к обратной стороне.

Контроль искажений — предотвращение производственными технологиями

Деформация, вызванная приваркой пластины в центре тонкой пластины перед приваркой к секции балки моста. Предоставлено Джоном Алленом

Техника сборки

В целом сварщик мало влияет на выбор процедуры сварки, но методы сборки часто могут иметь решающее значение для минимизации деформации. Основные методы сборки:

• прихваточная сварка
• в сборе спина к спине
• ребра жесткости

Прихваточная сварка

Прихваточные швы идеально подходят для установки и поддержания зазора в стыках, но также могут использоваться для сопротивления поперечной усадке.Чтобы добиться эффективности, следует продумать количество прихваточных швов, их длину и расстояние между ними. Если их слишком мало, существует риск того, что соединение будет постепенно закрываться по мере продолжения сварки. В длинном шве при использовании MMA или MIG края стыка могут даже перекрываться. Следует отметить, что при использовании процесса сварки под флюсом соединение может раскрываться, если не прихватывать надлежащим образом.

Последовательность прихваточной сварки важна для поддержания равномерного корневого зазора по длине соединения. Три альтернативные последовательности прихваток показаны на рис.1:

a) прихваточный шов прямо до конца соединения (рис. 1a). Пластины необходимо зажать или использовать клинья для сохранения зазора во время прихватывания

b) прихватите один конец, а затем используйте технику обратного шага для прихватывания остальной части соединения (рис. 1b).

c) прихваточный шов по центру и завершение прихваточной сварки обратным шагом (рис. 1с).

Рис. 1. Альтернативные методы прихваточной сварки для предотвращения поперечной усадки

a) прихваточный шов прямо до конца соединения
b) прихваточный шов на одном конце, затем прихватка остальной части соединения прихваточным шагом
c) прихваточный шов в центре, затем завершение прихваточной сварки обратным шагом техника

Направленная прихватка — это полезный метод управления зазором в стыке, например, для закрытия зазора в стыке, который (или стал) слишком широким.

При прихваточной сварке важно, чтобы прихваты, которые должны быть вплавлены в основной сварной шов, выполнялись в соответствии с утвержденной процедурой с использованием сварщиков с соответствующей квалификацией. Процедура может потребовать предварительного нагрева и использования утвержденных расходных материалов, как указано для основного сварного шва. Удаление прихваток также требует тщательного контроля, чтобы не вызвать дефектов на поверхности детали.

Сборка спина к спине

Прихваточным швом или зажимом двух идентичных компонентов вплотную друг к другу сварка обоих компонентов может быть сбалансирована вокруг нейтральной оси комбинированного узла (рис.2а). Перед разделением компонентов рекомендуется снять напряжение в сборке. Если снятие напряжения не выполняется, может потребоваться вставить клинья между компонентами (рис. 2b), чтобы при удалении клиньев детали вернулись к правильной форме или соосности.

Рис. 2. Сборка встык для предотвращения деформации при сварке двух одинаковых компонентов

a) сборки, соединенные прихватками перед сваркой
b) использование клиньев для компонентов, которые деформируются при разделении после сварки

Ребра жесткости

Рис.3. Продольные ребра жесткости предотвращают прогиб в стыках сварных стыков тонких листов

Продольная усадка в стыковых сварных швах часто приводит к искривлению, особенно при изготовлении конструкций из тонких листов. Продольные ребра жесткости в виде плоских поверхностей или углов, приваренные вдоль каждой стороны шва (рис. 3), эффективны для предотвращения продольного изгиба. Расположение ребер жесткости важно: они должны располагаться на достаточном расстоянии от стыка, чтобы они не мешали сварке, если только они не расположены на обратной стороне стыка, сваренного с одной стороны.

Методика сварки

Подходящая процедура сварки обычно определяется требованиями производительности и качества, а не необходимостью контроля деформации. Тем не менее, процесс, техника и последовательность сварки влияют на уровень деформации.

Сварочный процесс

Общие правила выбора процесса сварки для предотвращения угловой деформации:

• нанесите наплавленный металл как можно быстрее
• используйте наименьшее количество прогонов для заполнения стыка

К сожалению, выбор подходящего процесса сварки на основе этих правил может увеличить продольную усадку, что приведет к изгибу и короблению.

При ручной сварке MIG, процесс наплавки с высокой скоростью наплавки, предпочтительнее MMA. Наплавленный металл следует наносить с использованием электрода наибольшего диаметра (MMA) или самого высокого уровня тока (MIG), не вызывая дефектов плавления. Поскольку нагрев происходит намного медленнее и более рассеянный, газовая сварка обычно вызывает больше угловых искажений, чем дуговые процессы.

Механизированные методы, сочетающие высокую скорость наплавки и высокую скорость сварки, обладают наибольшим потенциалом предотвращения деформации.

Поскольку искажение более стабильное, простые методы, такие как предварительная установка, более эффективны для управления угловым искажением.

Сварочная техника

Общие правила предотвращения искажений:

• сохранить сварной шов (угловой) до минимального указанного размера
• использовать сбалансированную сварку вокруг нейтральной оси
• свести время между запусками к минимуму

Рис. 4. Угловая деформация стыка, определяемая количеством проходов углового шва

При отсутствии ограничения угловая деформация как углового, так и стыкового соединения будет зависеть от геометрии соединения, размера сварного шва и количества проходов для данного поперечного сечения.Угловая деформация (измеряемая в градусах) как функция количества проходов для углового шва длиной 10 мм показана на рис. 4.

Если возможно, сбалансированная сварка вокруг нейтральной оси должна выполняться, например, на двухсторонних угловых соединениях, двумя людьми, сваривающими одновременно. В стыковых соединениях порядок выполнения операций может иметь решающее значение, поскольку сбалансированная сварка может использоваться для исправления угловой деформации по мере ее развития.

Рис. 5. Использование направления сварки для контроля деформации

а) Обратно-ступенчатая сварка

б) Пропуск сварки

Последовательность сварки

Последовательность или направление сварки важны и должны быть ближе к свободному концу соединения.Для длинных сварных швов весь шов не выполняется в одном направлении. Короткие прогоны, например, с использованием техники сварки с обратным шагом или с пропуском, очень эффективны в борьбе с деформациями (рис. 5).

• Обратно-ступенчатая сварка включает наплавку коротких соседних сварных швов в направлении, противоположном общему процессу (рис. 5a).
• Пропускная сварка — это укладка коротких сварных швов в заранее заданной, равномерно распределенной последовательности вдоль шва (рис. 5b). Длина сварного шва и промежутки между ними обычно равны длине естественного биения одного электрода.Направление наплавки для каждого электрода одинаково, но не обязательно, чтобы направление сварки было противоположным направлению общей прогрессии.

Передовой опыт

Для контроля искажений используются следующие технологии изготовления:

• с использованием прихваточных швов для создания и поддержания зазора стыка
• идентичных компонентов, приваренных вплотную друг к другу, так что сварка может быть сбалансирована относительно нейтральной оси
• Крепление продольных ребер жесткости для предотвращения продольного прогиба в стыковых швах тонкопластинчатых конструкций
• при выборе процедуры, процесса и техники сварки следует стремиться к тому, чтобы наплавленный металл наносился как можно быстрее; Предпочтение MIG перед MMA или газовой сваркой и механизированной сваркой, а не ручной
• на больших участках сварка не должна выполняться в одном направлении; следует использовать методы сварки с обратным шагом или с пропуском.

Эти статьи были подготовлены Bill Lucas в сотрудничестве с Geert Verhaeghe, Rick Leggatt и Gene Mathers .

Авторские права © TWI Ltd, 2014

Содержание этой статьи было правильным на момент публикации. Для получения дополнительной информации посетите www.twi-global.com

Микроструктура и механические свойства нового литого соединения из суперсплава К4750 на основе никеля, полученного с помощью процесса дуговой сварки вольфрамовым электродом в газовой среде.

1

Reed RC (2006) Основы и области применения суперсплавов.Издательство Кембриджского университета, Нью-Йорк

Google ученый

2

Sun F, Tong JY, Feng Q, Zhang JX (2015) Развитие микроструктуры и особенности деформации лопаток газовых турбин, эксплуатируемых в процессе эксплуатации. J Сплавы Compd 618: 728–733

CAS Статья Google ученый

3

Kim DH, Kim JH, Sa JW, Lee YS, Park CK, Moon SI (2008) Характеристики разрыва при напряжении сплава Inconel 718 для ПВРД.Mater Sci Eng A 483–484: 262–265

Статья Google ученый

4

Wang Y, Shao WZ, Zhen L, Yang C, Zhang XM (2009) Поведение суперсплава 718 при растяжении при деформации при повышенных температурах. J Сплавы Compd 471: 331–335

CAS Статья Google ученый

5

Lingenfelter A (1989) Сварка Inconel 718 — исторический обзор. В: Материалы конференции по суперсплаву 718 — металлургия и приложения, TMS-AIME, Warrendale, 673–683

6

Kennedy RL (2005) «Allvac 718Plus, суперсплав на следующие сорок лет.В: Материалы 6-го международного симпозиума по суперсплавам и различным производным 718, 625, 706, 1–14

7

Guédou JY, Fedorova T, Rösler J, Klöwer J, Gehrmann B, Choné J (2014) Разработка нового Семейство суперсплавов Ni – Co типа 718 для высокотемпературных применений при 750 ° C. В: Сеть конференций MATEC 14, том: 01003: 1–6

8

Ou M, Ma Y, Ge H, Xing W, Zhou Y, Zheng S, Liu K (2018) Эволюция микроструктуры и механические свойства новый литой суперсплав на основе никеля с различным содержанием титана.J Сплавы Compd 735: 193–201

CAS Статья Google ученый

9

Джон JCL, DuPont N, Kiser Samuel D (2009) Металлургия сварки и свариваемость сплавов на основе никеля. John Wiley & Sons Inc, Хобокен

Google ученый

10

Idowu ∗ OA, Ojo OA, Chaturvedi MC (2007) Влияние тепловложения на растрескивание в зоне термического влияния сваренного лазером суперсплава ATI Allvac 718Plus.Mater Sci Eng A 454–455: 389–397

Статья Google ученый

11

Арулмуруган Б., Маникандан М. (2017) Разработка сварочной технологии для улучшения металлургических и механических свойств суперсплава 686 на основе никеля 21 века. Mater Sci Eng A 691: 126–140

CAS Статья Google ученый

12

Shi Z, Dong J, Zhang M, Zheng L (2013) Характеристики затвердевания и поведение сегрегации суперсплава на основе Ni K418 для турбин автомобильного турбокомпрессора.J Alloy Compd 571: 168–177

CAS Статья Google ученый

13

Yin H, Gao Y, Gu Y (2017) Эволюция микроструктуры и микротвердости сварного соединения сплава IN 740H с присадочным металлом IN 617. Mater Charact 127: 288–295

CAS Статья Google ученый

14

Seo S-M, Jeong H-W, Ahn Y-K, Yun DW, Lee J-H, Yoo Y-S (2014) Сравнительное исследование количественного анализа микросегрегации, выполненного во время отверждения суперсплава на основе никеля CMSX-10.Mater Charact 89: 43–55

CAS Статья Google ученый

15

Paulonis DF, Oblak JM, Duvall DS (1969) Осадки в сплаве на основе никеля 718. Trans ASM 62: 611–622

CAS Google ученый

16

Вишвакарма К.Р., Ричардс Н.Л., Чатурведи М.К. (2008) Микроструктурный анализ зон плавления и термического влияния в электронно-лучевой сварке из суперсплава ALLVAC ^® 718PLUS ™.Mater Sci Eng A 480: 517–528

Статья Google ученый

17

Дэвид С.А., Витек Дж. М. (1992) Принципы кристаллизации металла шва и микроструктуры. В: Материалы конференции по тенденциям в исследованиях сварки, 147–152

18

Джанаки Рам Г.Д., Венугопал Редди А., Прасад Рао К., Редди Г.М., Сарин Сундар Дж.К. (2005) Микроструктура и свойства при растяжении импульсного Nd-YAG Inconel 718 лазерная сварка. J Mater Process Technol 167 (1): 73–82

Статья Google ученый

19

Knornovsky GA, Cieslak MJ, Headley TJ, Romig AD Jr, Hammetter WF (1989) Inconel 718: диаграмма затвердевания.Металл Транс А 20А: 58–2149

Google ученый

20

Thompson RG, Mayo DE, Radhakrishann B (1991) Метод фазовой диаграммы для изучения ликвационного растрескивания в сплаве 718. Metall Trans A 22A: 67–557

Google ученый

21

Радхакришна К., Прасад Рао К. (1997) Образование и контроль фазы Лавеса в сварных швах суперсплава 718. J Mater Sci 32: 1977–1984. https://doi.org/10.1023 / А: 1018541915113

CAS Статья Google ученый

22

Richards NL, Nakkalil R, Chaturvedi MC (1994) Влияние параметров электронно-лучевой сварки на микротрещины в зоне термического влияния в INCOLOY 903. Metall Mater Trans A 25 (8): 1733–1745

Article Google ученый

23

Охо О.А., Ричардс Н.Л., Чатурведи М.К. (2004) Расплавление различных фаз в ЗТВ во время сварки литого инконеля * 738LC.Mater Sci Technol 20 (8): 1027–1034

CAS Статья Google ученый

24

Rush MT, Colegrove PA, Zhang Z, Broad D (2012) Расклинивание и растрескивание после термообработки в сварных швах с лазерным ремонтом Rene 80. J Mater Process Technol 212 (1): 188–197

CAS Статья Google ученый

25

Chauvet E, Kontis P, Jägle EA et al (2018) Механизм горячего растрескивания, влияющий на несвариваемый суперсплав на основе никеля, полученный селективным электронно-лучевым плавлением.Acta Mater 142: 82–94

CAS Статья Google ученый

26

Джахангири М.Р., Араби Х., Бутораби SMA (2013) Разработка суперсплава IN939, упрочненного деформируемыми осадками. Mater Sci Technol 28 (12): 1470–1478

Статья Google ученый

27

Эшби М.Ф., Истерлинг К.Э. (1982) Первый отчет о диаграммах роста зерна в сварных швах. Acta Metall 30: 78–1969

Артикул Google ученый

28

Сидху Р.К., Ричардс Н.Л., Чатурведи М.К. (2007) Трещины после термообработки после сварки в самосплавном суперсплаве Inconel 738LC, полученном после сварки GTA.Mater Sci Technol 23 (2): 203–213

CAS Статья Google ученый

29

Lim LC, Yi JZ, Liu N (2002) Механизм образования трещин после термообработки после сварки в суперсплаве на основе никеля Rene 80. Mater Sci Technol 18 (4): 407–412

CAS Статья Google ученый

30

Dix AW, Savage WF (1971) Факторы, влияющие на растрескивание под действием деформации и старения в Inconel X-750. Weld J 50: 247s – 252s

Google ученый

31

Prager M, Shira CS (1968) Сварка дисперсионно-твердеющих сплавов на основе никеля.WRC Bull 128: 1–55

Google ученый

32

Дамодарам Р., Раман СГС, Рао К.П. (2014) Влияние термообработки после сварки на микроструктуру и механические свойства соединений, сваренных трением из сплава 718. Mater Des 53: 954–961

CAS Статья Google ученый

33

Лю Л., Сода Х.