Установки для автоматичного зварювання поздовжніх швів обичайок - в наявності на складі!
Висока продуктивність, зручність, простота в управлінні і надійність в експлуатації.
Зварювальні екрани і захисні шторки - в наявності на складі!
Захист від випромінювання при зварюванні і різанні. Великий вибір.
Доставка по всій Росії!
Зварювальні деформації і напруги є наслідком багатьох причин. Вони значно знижують механічну міцність звареної конструкції. Основними причинами виникнення зварювальних деформацій і напружень є нерівномірне нагрівання і охолодження вироби, ливарна усадка наплавленого металу і структурні перетворення в металі шва.
Нерівномірне нагрівання і охолодження викликають теплові напруги і деформації. При зварюванні відбувається місцевий нагрів невеликого обсягу металу, який, розширюючись, впливає на прилеглі менш нагріті шари металу. Напруження, що виникають при цьому, залежать головним чином від температури нагріву, коефіцієнта лінійного розширення і теплопровідності, що зварюється. Чим вище температура нагріву, а також чим більше коефіцієнт лінійного розширення і нижче теплопровідність металу, тим більші теплові напруги і деформації розвиваються в зварюваної шві.
Внутрішня напруга зменшують міцність звареної конструкції. Крім того, якщо зварений шов навантажений зовнішніми силами, то внутрішня напруга, накладаючись на напруги від зовнішніх сил, знижують запас міцності конструкції, а в деяких випадках можуть викликати її руйнування. Для зменшення внутрішньої напруги і деформацій застосовують ряд технологічних заходів і прийомів накладення зварних швів. Важливе значення мають правильний вибір конструкції виробу, розміщення зварних швів, послідовність їх виконання і режими зварювання.
Зменшення внутрішньої напруги досягають наступними заходами. Довгі шви виконують обратноступенчатим способом на прохід (рис. 53, а). Багатошарову зварювання виконують каскадним способом або гіркою. При цьому хороші результати дає послойная проковка шва (крім першого і останнього шару). Шви накладають з таким розрахунком, щоб наступний шов викликав деформації, зворотні виникли від попереднього шва (рис. 53, б, в). Послідовність виконання швів повинна допускати вільну деформацію елементів конструкцій. Наприклад, при зварюванні настилу з декількох листів слід в першу чергу виконувати шви, що з'єднують листи смуг, і лише потім шви, що з'єднують ці смуги між собою (рис. 54).
Для в'язких металів можуть бути рекомендовані способи зварювання, значно знижують залишкові деформації. Перший спосіб: елементи свариваемой конструкції закріплюють в складально-зварювальному пристосуванні, в якому виріб збирають, зварюють і залишають до повного охолодження. Другий спосіб, широко застосовуваний на практиці, полягає в інтенсивному відведенні теплоти, наприклад, частковим зануренням виробу в воду, охолодженням струменем води, застосуванням різних мідних підкладок.
У сталей, схильних до утворення гартівних структур, різке охолодження зварного шва і околошовной зони викликає значні внутрішні напруги і навіть поява тріщин в наплавленого металу. Для зменшення різниці температур у виробі і забезпечення повільного охолодження застосовують попередній підігрів вироби. При зварюванні в умовах низьких температур такий підігрів обов'язковий навіть для низьковуглецевих сталей.
Для зняття внутрішніх напружень іноді застосовують термічну обробку зварних виробів, головним чином отжиг або нормалізацію. Відпал застосовують повний або низькотемпературний. Повний отжиг полягає в нагріванні вироби до 800. 950 ° С, витримці при цій температурі і наступному повільному охолодженні разом з піччю. В результаті такої обробки пластичність і в'язкість наплавленого металу і металу зони термічного впливу зростають, а твердість металу знижується. При цьому в звареному виробі повністю знімається внутрішня напруга. Низькотемпературний відпал (або високий відпустку) полягає в нагріванні зварного вироби до 600. 650 ° С, витримці при цій температурі і наступному охолодженні разом з піччю. Так як температура нагріву нижче критичної, структурні зміни в металі не відбуваються. При менших температурах нагріву зварювальні напруги знімаються частково.
Нормалізація полягає в нагріванні виробу до температури на 30. 40 ° С вище критичної, витримці при цій температурі і охолодженні на повітрі (т. Е. З дещо більшою швидкістю, ніж при відпалі). Така обробка є найкращою для зварних виробів, так як не тільки знімає внутрішні напруження, але дозволяє отримати дрібнозернисту структуру металу. Особливо слід рекомендувати нормалізацію для зварних виробів з низьковуглецевих сталей, що містять вуглецю менш 0,25%. Для термообробки великогабаритних зварних виробів застосовують потужні термопечі.
Процес зварювання супроводжується різко нерівномірним нагріванням вироби. Зони металу, прилеглі до зварного шва, нагріваються теплотою дуги, а потім охолоджуються в міру поширення теплоти в масі металу. В результаті місцевого нагріву і подальшого охолодження відбуваються об'ємні зміни металу, що призводять я появі тимчасових і залишкових деформацій і напружень. Тому для розуміння процесу їх утворення необхідно проаналізувати вплив нагріву тіла на виникнення в ньому деформацій і напружень.
Уявімо собі, що тіло складено з великої кількості малих кубічних елементів однакових розмірів. При рівномірному підвищенні температури тіла кожен елемент буде розширюватися на одну і ту ж величину (пропорційну підвищення температури) рівномірно у всіх напрямках. Таким чином, елементи будуть залишатися кубиками однакових розмірів; їх можна з'єднати між собою і отримати суцільне тіло, при цьому ніякої напруги не виникне. Якщо, проте, підвищення температури нерівномірно, то кожен елементарний кубик прагне розширитися на величину, пропорційну підвищенню його температури. Що виходять в результаті такого нагрівання кубики різних розмірів можна з'єднати між собою; однак, оскільки тіло повинно залишатися суцільним, кожен елемент обмежує вільне розширення сусідніх елементів, що супроводжується виникненням напруг. Ступінь обмеження вільного температурного розширення може бути неоднакова не тільки у різних кубиків, а й у даного кубика в різних напрямках. У зв'язку з цим неоднаково змінюється довжина ребер кубика і спотворюються його кути. Іншими словами, виникає складний напружений стан як виділеного кубика »так і тіла в цілому. Якщо робота матеріалу кубика проходить в пружною області, то після повного остигання він прагне відновити свої розміри. Це прагнення буде реалізовано, коли сусідні кубики також відновлюють свої розміри, тобто якщо при нагріванні матеріал тіла в усьому своєму обсязі працював пружно. У цьому випадку після повного остигання в тілі відсутні залишкові напруги, а форту і розміри тіла стають такими ж, як і до нагрівання.
Якщо ж в процесі нагрівання виникне пластична деформація металу кубика, то після охолодження він прагне змінити свої розміри на величину виникла при нагріванні пластичної деформації, яка може бути неоднакова не тільки у різних кубиків, а й у даного кубика за різними напрямками. Що виходять в результаті пластичної деформації кубиків елементи різних розмірів також не можуть бути з'єднані без примусового спотворення свої розмірів і форми внаслідок взаємного впливу. В результаті виникають залишкові деформації і напруги.
Аналогічний стан металу може бути результатом його фазових (структурних) змін. Якщо при певній (критичній) температурі відбуваються фазові перетворення металу, пов'язані зі зміною його обсягу, то ті кубики, які знаходяться в області, що нагрівається вище критичної температури, змінюють свій об'єм, в той час як кубики поза зазначеної області його зберігають.
Таким чином, нерівномірне нагрівання тіла, неоднорідна (неоднакова за обсягом тіла) пластична деформація і місцеві фазові перетворення металу викликають неоднакові зміни і в зв'язку з цим є причинами появи напружень.
У загальному випадку нерівномірність розподілу температури в реальних конструкціях при зварюванні така, що виникає тривісне напружений стан. Інакше кажучи, кубики поблизу джерела теплоти нагріваються неоднаково за всіма трьома напрямками і мають різну ступінь обмеження тепловому розширенню в цих напрямках. Однак в більшості випадків одні складові напруг настільки незначні в порівнянні з іншими, що ними можна знехтувати і слід розглядати виникає напружений стан як одномірний або двовимірне.
Зокрема, розглядаючи деформації, що виникають при зварюванні елементів балкового типу, можна вважати, що напружений стан є одномірним. У цьому випадку досить простежити за зміною розміру елементарних кубиків лише в одному напрямку - по поздовжній осі балки.