РЕЗКА
СВАРКА
КЛЁПКА
КОВКА
ПАЙКА
ЛИТЬЁ
ШТАМПОВКА
Какие на сегодняшний день существуют наиболее эффективные способы защиты металлов от коррозии?
Читать полностью >>
Какие из металлов относятся к драгоценным? В чем состоят их особенности и каковы их отличительные свойства?
Читать полностью >>
Что такое тяжелые металлы? Насколько опасными для здоровья человека могут быть их соединения?
Читать полностью >>

Особенности свариваемости металлов

Способы термической обработки стали

Конструкционные стали: свойства и применение
   Материалы для работ

Выбор флюса >>


Выбор припоя >>

Что из себя представляет огнезащита металла и для каких целей она применяется? Каков принцип действия огнезащитных покрытий?

Узнать подробности >>

Принцип автоматической дуговой сварки под флюсом

Двусторонняя сварка швов стыковых соединений

Сущность и способы электрошлаковой сварки
Чернение металла востребовано в различных сферах производства, однако чаще всего используется для декоративных целей в ювелирном деле и различных ремеслах.

Узнать подробности >>

Механическая очистка поверхности металла

Возможные дефекты в паяных соединениях

Печи для паяния металлических изделий

Природа образования связей в паяном шве
Оцинковка металла является наиболее простым и дешевым способом его защиты от образования ржавчины. Наиболее популярным является метод горячей оцинковки.

Узнать подробности >>

Мероприятия по уменьшению напряжений при сварке


Остаточные напряжения растяжения в активной зоне, как указывалось выше, достигают предела текучести. Вследствие этого мероприятия до сварки и в процессе сварки, кроме предварительного подогрева изделия до высоких температур, не могут в значительной мере устранить появление продольных остаточных напряжений. Однако мероприятия до сварки и в процессе сварки могут значительно уменьшить поперечные напряжения от поперечной усадки и таким образом снизить плоскостную и объемную напряженность сварного соединения и уменьшить пластические деформации растяжения при остывании шва. Эти обстоятельства в большинстве случаев гарантируют достаточную прочность сварной конструкции и повышение ее работоспособности.

Мероприятия по уменьшению собственных напряжений при сварке можно разделить на конструктивные и технологические. Грамотный подход к конструированию сварных соединений и правильное расположение швов в сварной конструкции ведет не только к облегчению изготовления конструкции, но способствует также снижению собственной напряженности. К конструктивным мероприятиям относятся:

1. Выбор основного металла и электродов для изготовления проектируемой конструкции. Основной металл не должен иметь склонности к образованию закалочных структур при остывании на воздухе. Электроды должны давать наплавленный металл, пластические свойства которого не ниже пластических свойств основного металла. Это в первую очередь относится к связующим швам, сечение которых под действием внешней нагрузки работает совместно с основным металлом.

2. Для уменьшения плоскостных и объемных напряжений не допускать скопления швов и избегать пересечения их, особенно в конструкциях, которые при эксплуатации будут работать на ударную и переменную нагрузку.

3. Избегать применения сварных швов, образующих небольшие замкнутые контуры, например вставка латок, приварка усилений, так как это увеличивает плоскостную напряженность.

4. Избегать применения косынок, накладок и т. п., так как все это ведет к увеличению плоскостных напряжений. Количество швов должно быть возможно меньше, а сечение их не должно превышать заданных проектом размеров.

5. При расстановке ребер жесткости располагать их необходимо так, чтобы при сварке нагреву подвергались одни и те же места основного металла, так как это уменьшает поперечную усадку стенки, а следовательно, и всей конструкции.

6. Применять преимущественно стыковые швы, которые являются менее жесткими и у которых концентрация силовых напряжений значительно меньше, чем в угловых швах.

7. В стыковых соединениях деталей разной толщины в целях более равномерного нагрева и провара стыкуемых кромок, а также в целях равномерного распределения силового потока следует скашивать кромку листа, имеющего большую толщину.

8. Проектируя сложные сварные конструкции, необходимо предусматривать возможность изготовления их в виде отдельных сварных узлов, которые потом соединяются в целую конструкцию. Это уменьшает влияние связей на усадку швов и снижает плоскостную напряженность.

9. В сварных конструкциях, состоящих из деталей сложной конфигурации, необходимо применять штампованные и литые узлы, которые свариваются с остальными деталями всей конструкции.

10. Расположение швов не должно затруднять механизацию сварочных работ, т. е. применение автоматической сварки под флюсом и других механизированных методов сварки, повышающих качество наплавленного металла и производительность работ.

11. Обязательно предусматривать и проектировать специальные сборочно-сварочные приспособления и кондукторы, обеспечивающие точность сборки и правильную последовательность сварочных работ.

Технологические мероприятия в процессе сварки могут быть самые разнообразные в зависимости от характера соединений и начальных условий. Их можно разделить на мероприятия, проводимые в процессе сварки, и мероприятия, проводимые после сварки. Основными из них являются следующие.

1. Выбор правильного теплового режима сварки в части нагрева основного металла. Как правило, для уменьшения пиков остаточных напряжений и избежания трещин при сварке свободных деталей и, особенно, закаливающихся сталей тепловой режим сварки целесообразно повышать, чтобы увеличить объем разогреваемого металла и уменьшить этим скорость остывания. При сварке больших толщин и закаливающихся сталей целесообразно давать предварительный подогрев. Наоборот, при сварке в стык жестко закрепленных деталей в целях избежания трещин и разрывов следует стремиться к уменьшению поперечной усадки и применять пониженные тепловые режимы. Сварку закрепленных деталей большой толщины следует производить многослойными швами, причем сперва ложить слои попеременно по кромкам разделки, а затем заполнять средину шва. Применять для этого следует электроды, дающие наплавку с повышенными пластичными свойствами.

2. Выбор правильной последовательности наложения швов. Порядок наложения отдельных швов должен быть таким, чтобы свариваемые детали находились в свободном состоянии, особенно это относится к стыковым швам, у которых большая поперечная усадка. Поэтому в первую очередь свариваются стыковые швы, а затем угловые. Так, при сварке двутавровых балок сперва завариваются стыки полок и стенки, а затем поясные швы. При сварке цилиндрических резервуаров или полотнищ судовых секций сперва сваривают стыки каждого пояса, а затем сваривают пояса между собой. Так же при сварке барабанов или цилиндров паровых котлов: сперва сваривают продольные швы обечаек, а затем кольцевые швы между обечайками. Сварку каждого шва в отдельности необходимо выполнять напроход или от середины к краям, но ни в коем случае не варить от краев шва к его средине. Прихватки при сборке или закрепления, создаваемые ранее наложенными швами, должны находиться от места стыка на расстоянии не менее 0,5 м. Нельзя ставить прихватки на пересечении швов.

3. Для уменьшения влияния поперечной усадки уменьшать зазоры в стыковых швах. Сварку производить с глубоким проваром корня шва. Процесс сварки вести быстро, чтобы остывание по толщине и длине шва было более равномерным. В этом отношении большие преимущества имеет автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом.

4. Швы больших сечений целесообразно выполнять в несколько слоев. При многослойной сварке частично производится постепенный отпуск ранее наложенных слоев и уменьшается объем металла, в котором остаточные напряжения растяжения достигают высоких значений. Многослойные швы, особенно при сварке жестких деталей, рекомендуется выполнять с перевязкой слоев. Длина участков должна быть 50—70 мм, чтобы металл одного слоя не остыл до наложения последующего слоя.

5. Для уменьшения влияния жестких связей, создаваемых швами, и удобства автоматизации сварки рекомендуется отдельно сваривать узлы, а потом соединять их в целую конструкцию.

6. Чем выше температура окружающей среды, тем равномернее и медленнее происходит остывание шва, и собственные напряжения снижаются. Сварка на морозе, на сильном ветре, сквозняке часто приводит к трещинам. Место сварки должно быть защищено от атмосферных осадков, холода и сквозняков.

7. Точность сборки гарантирует равномерное сечение швов и уменьшает пики напряжения от поперечной усадки в отдельных участках шва. Необходимо помнить, что высокая точность сборки — есть важнейшее и необходимое условие повышения качества сварки.

8. Применение кондукторов для сборки к сварки способствует понижению напряжений. В кондукторах с зажимами, позволяющими взаимное перемещение деталей при усадке швов, напряжения понижаются. В кондукторах с жесткими закреплениями тоже наблюдается некоторое снижение напряжений. Хотя в процессе наложения швов из-за жестких связей остаточные напряжения будут большие, но после снятия с кондуктора остаточные напряжения снижаются. Действие жестких кондукторов подобно предварительному растяжению, которое, как известно, ведет к снижению остаточных напряжений. Если при сборке конструкции ставились прихватки, то в процессе сварки они должны быть хорошо проварены.

9. Предварительный подогрев изделия и поддержание его в процессе сварки снижает собственные напряжения. Предварительный подогрев создает более равномерное распределение тепла по сечению изделия при остывании шва. Подогретый перед сваркой металл остывает одновременно с остыванием шва, и усадка шва не встречает препятствий со стороны прилегающих зон основного металла. Даже подогрев до 150— 200°С часто обеспечивает сварку больших толщин углеродистых и легированных сталей без появления трещин. Лучше предварительный подогрев производить до более высоких температур. Подогрев рекомендуется применять при сварке сталей с содержанием углерода более 0,3%. Подогрев является целесообразным и при сварке больших толщин из низкоуглеродистой стали.

10. С целью уменьшения собственных напряжений в некоторых случаях целесообразно производить местный подогрев соседних областей около шва. Так, при выполнении универсального стыка двутавровой балки сперва заваривают стыки полок, затем подогревают их и заваривают стык стенки. Напряжения в стыковом шве стенки будут понижены вследствие свободной усадки благодаря укорочению стыков полок при выравнивании температуры. Точно также при заварке трещины щели полезно предварительно нагреть области А и В. Перед заваркой трещины концы ее необходимо закруглить (засверлить).

11. Глубокий провар корня поясных швов таврового соединения способствует уменьшению поперечных напряжений вследствие более свободного перемещения полки в направлении вертикальной оси стенки. Ввиду этого при автосварке под флюсом, дающей глубокий провар, поперечные напряжения в поясных швах меньше, чем при ручной сварке.

Перечисленные мероприятия способствуют уменьшению собственных напряжений при сварке, гарантируют допустимое их значение для предотвращения трещин в процессе сварки и для повышения эксплуатационной надежности конструкции. В ответственных сварных конструкциях, работающих в тяжелых условиях, для повышения их работоспособности производят после сварки снятие собственных напряжений. Это важно для конструкций, изготовляемых из легированных сталей или из сталей с повышенным содержанием углерода. Для снятия или уменьшения остаточных напряжений после сварки применяют следующие способы:

1. Общий высокий отпуск сварного изделия в термической печи. Сварное изделие помещают в печь, нагревают вместе с печью до 600 — 700°С и выдерживают в печи около 3 мин на 1 мм толщины металла. При указанной температуре малоуглеродистая сталь переходит в пластическое состояние, и напряжения исчезают. Затем печь выключают, и сварное изделие, свободное от собственных напряжений, равномерно остывает вместе с печью.

2. Местный отпуск путем нагрева до 600°С околошовной зоны индукционным методом или газопламенной горелкой. Местный отпуск полностью не устраняет остаточных напряжений, но все же значительно снижает их.

3. Механический способ снятия собственных напряжений путем растяжения конструкции до напряжений предела текучести, равномерно распределенных по ее поперечному сечению. После разгрузки сварная конструкция в значительной мере освобождается от остаточных напряжений, вызванных сваркой. Механический способ вызывает наклеп, понижает пластические свойства сварных швов и может понизить дальнейшую работоспособность сварной конструкции. Применять такой способ для снятия собственных напряжений не рекомендуется. К тому же этот способ очень громоздкий.

Как видим, наиболее радикальным мероприятием по устранению собственных напряжений является общий отпуск в термических печах. Однако это мероприятие для громоздких конструкций практически невыполнимо. Поэтому, естественно, возникает вопрос: является ли обязательным освобождение сварной конструкции от собственных напряжений для повышения ее эксплуатационной работоспособности? Несомненно, что отпуск сварных конструкций, в которых имеются закалочные зоны или образовались очаги хрупкого состояния в сварных швах, весьма полезен и даже необходим. Что касается сварных конструкций из сталей, у которых содержание углерода до 0,25% и швы обладают достаточной вязкостью, то вопрос о том, что общий отпуск значительно повышает работоспособность сварного изделия является дискуссионным.

Испытания показывают, что ударная вязкость и вибрационная выносливость сварных соединений, у которых собственные напряжения были сняты термическим отпуском, мало превышает ударную вязкость и вибрационную выносливость сварных соединений, которые не подвергались отпуску. В сварных швах, находящихся в хрупком состоянии, собственные напряжения оказывают отрицательное влияние даже на статическую прочность сварных конструкций.



   Популярные металлы

Медь

Железо

Олово

Свинец

Цинк


Алюминий

Золото

Платина

Титан

Серебро

   Вопросы и ответы

Часто во время осуществления сварки или пайки металлов и их сплавов возникают неожиданные проблемы. О многих из них мы и поговорим в разделе «вопросы и ответы»

Перейти в раздел >>
   Технологии работ

Как производится закалка и отпуск стали

Способы резки металла под водой

Сварка угловых и тавровых соединений

Обслуживание и уход за сварочным оборудованием

Сварочные генераторы постоянного тока

Характеристики источников питания
Эмалирование металлов – технология, которая позволяет наносить на поверхность изделий из стали специальный защитный слой, отличающийся великолепными эстетическими свойствами.

Узнать подробности >>

Технология производства покрытых электродов

Электроды для дуговой сварки, наплавки, резки

Газоэлектрическая сварка в среде углекислого газа

Самоходные однодуговые сварочные головки

Электрическая сварочная дуга и ее свойства

Виды сварных соединений и подготовка кромок
© При цитировании материалов сайта наличие гиперссылки обязательно.