Какие сварочные деформации называются остаточными

Виды и причины сварочных деформаций

Сварка обеспечивает самое прочное и надежное соединение, если проведена правильно. Однако при нарушении технологии в конструкции возникают напряжения и деформации, вызванные сварочным процессом. Искажается форма и размеры изделия, в результате чего оно не может выполнять свои функции.

Что такое напряжение

Сварочное напряжение определяют как силу, действующую на единицу площади изделия. Оно может быть вызвано растягивающим, изгибающим, крутящим, сжимающим или срезающим усилием.

Эти силы достигают таких величин, что в процессе эксплуатации напряжения и деформации в отдельных деталях приводят к разрушению всей конструкции. Кроме этого происходит снижение антикоррозионных свойств, меняются геометрические размеры и жесткость конструкции.

Напряжения и деформации бывают временными и остаточными. Какие сварочные деформации называют временными, а какие остаточными определяется просто. Временные появляются во время сваривания деталей, вторые появляются и остаются после окончания сварки и охлаждения конструкции.

Причины появления

Главные причины возникновения напряжений и сварочных деформаций такие:

• неоднородный нагрев металлических заготовок;
• усадочные изменения сплава в сварном шве;
• фазовые изменения, возникающие при переходе расплавленного металла из одного состояния в другое.

Одним из свойств металлов является их способность расширяться при повышении температуры и сжиматься при охлаждении. При плавлении в области сварочного соединения появляется неоднородная термозона.

Она вызывает напряжения сжимающего или растягивающего свойства. Если эти напряжения превышают предел текучести металла, то происходит изменение формы изделия, возникают остаточные деформации.

Разновидности деформаций зависят от того, в каких объемах они проявляются. Выделяют три рода. Деформации первого рода действуют в макрообъемах, деформации второго рода происходят в пределах кристаллических зерен, а третьего рода происходят в кристаллической решетке металла.

Деформации и напряжения при сварке возникают и при кристаллизации сварного шва, когда происходит усадка жидкого металла. Объем остывающего жидкого металла уменьшается, это вызывает напряжения внутри металла. Параллельно и перпендикулярно оси сварочного шва формируются напряжения, которые вызывают изменение формы изделия. Продольные силы вызывают изменения длины сварного шва, а поперечные приводят к угловым деформациям.

При превышении определенных предельных температур при сваривании углеродистых и легированных сталей происходит их структурное превращение. У них появляется другой удельный объем и изменяется коэффициент линейного расширения, что приводит к огромным сварочным напряжениям.

Самые большие из них возникают в легированных сталях. В них образуются закалочные структуры, которые при охлаждении не возвращаются к прежней структуре металла, как в большинстве случаев, а сохраняют колоссальные напряжения могущие привести к разрушению сварного шва.

Для этих сплавов разрабатываются специальные технологические процессы, снижающие остаточные напряжения и деформации.

Как предотвратить

Для предупреждения вредных воздействий сварочных деформаций необходимо соблюдать следующие правила и провести несколько мероприятий:

• сварных швов должно быть минимум, и они должны быть как можно короче;
• количество пересекающихся и разнотолщинных швов так же сводят к минимуму;
• сварочные соединения делают с плавным переходом толщин;
• металл наплавляют в минимальном количестве;
• в самых напряженных местах конструкции швы вовсе не делают;
• оставляют припуск на усадку.

Необходимо правильно выбирать способ сварки, который зависит от свариваемости материалов, энергии и режима. Чтобы уменьшить зону прогрева, нужно увеличить скорость сваривания. Для увеличения глубины сварки (прогрев в толщину) необходимо увеличить силу тока.

Для уменьшения вредных воздействий нагрева в зоне сваривания сварщику необходимо по возможности избегать прихваток.

Положительный результат дает использование зажимов и других сварочных приспособлений. Они позволяют сохранить подвижность деталей при сварке в продольном направлении и препятствовать угловому перемещению.

Заготовки располагают таким образом, чтобы возникающие при остывании сварочные деформации были противоположны напряжениям.

Для уменьшения остаточных напряжений и деформаций надо использовать предварительный нагрев. Кроме этого нужно правильно выбрать технологию сварки.

Последовательность наложения швов должна уравновешивать возникающие напряжения. Накладывать швы надо так, чтобы свариваемые детали имели наибольшую подвижность.

В процессе сварки проводят проковку сварного шва, что деформирует остывающее сварное соединение и уменьшает воздействие усадки.

Способы устранения напряжений

Напряжения устраняют отжигом или механическими методами. Отжиг является самым эффективным методом снятия напряжений. Его применяют, когда к изделию предъявляются повышенные требования к точности геометрических размеров.

Он может быть общим или местным. Чаще всего отжиг производят при 550-680 °C. Выделяют три его стадии: нагрев, выдержка, остывание.

Из механических способов устранения напряжений применяют проковку, прокатку, вибрацию, обработку взрывом, приводящие к пластической деформации обратного знака.

Проковку делают пневмомолотком, а виброобработку специальным устройством вызывающим вибрацию изделия с резонансной частотой в пределах 10-120 Гц в течение нескольких минут.

Способы устранения деформаций

Сварочные деформации могут проходить в плоскости и с выведением из плоскости. О деформациях в плоскости говорят, когда изменяются геометрические размеры конструкции. Деформация из плоскости соответствует угловым изменениям детали, искривлению листовой поверхности.

Для устранения таких явлений применяют термическую правку с местным или общим нагревом, холодную механическую и термомеханическую.

Термический способ с местным нагревом основывается на том, что при охлаждении металл сжимается. Для устранения сварочных деформаций растянутую часть изделия сначала нагревают (горелкой или дугой), при этом окружающий сплав остается холодным и не дает горячему участку сильно расшириться.

При остывании изделие выпрямляется. Так правят балки, листовые полосы и некоторые другие детали.

Если происходит полный отжиг, то конструкцию закрепляют в устройстве, создающем давление на требуемые зоны, и помещают в печь для нагрева.

Холодную правку делают, используя постоянные нагрузки. Для этого применяют различные прессы или валки для прокатки длинномерных изделий типа труб или двутавровых балок, в необходимых местах они деформируются.

Термомеханическую правку производят с применением силовой нагрузки при местном нагреве изделия. Такой способ применяют к сильно растянутым деталям. Вначале собирают излишек металла в так называемые купола, а затем прогревают эти участки.

Технологию правки выбирают в зависимости от особенностей сварочной деформации и типа металлического изделия, его размеров, конфигурации. Обращают внимание также и на трудозатраты, останавливаясь на самом эффективном методе.

Сварочные деформации

3.4 Сварочные деформации: Перемещения различных точек сварного изделия (укорочение, изгиб, поворот сечений, потеря устойчивости листа и т.д.) в процессе сварки и последующего охлаждения металла. Собственные деформации и напряжения, имеющие место в сварной конструкции после остывания называют остаточными.

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации . academic.ru . 2015 .

Смотреть что такое “Сварочные деформации” в других словарях:

Материалы сварочные — – электроды, проволока и защитные материалы. [Терминологический словарь по бетону и железобетону. ФГУП «НИЦ «Строительство» НИИЖБ и м. А. А. Гвоздева, Москва, 2007 г. 110 стр.] Рубрика термина: Сварка Рубрики энциклопедии: Абразивное… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Машины каркасно-сварочные — – оборудование для сборки объёмных арматурных каркасов позволяет производить цилиндрические арматурные каркасы с использованием системы высокоскоростной автоматической сварки. Процесс производства арматурного каркаса заключается в навивке… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Работы сварочные — Работы сварные – вид монтажных или заводских технологических операций по соединению сваркой элементов металлических или пластмассовых конструкций, звеньев труб, рельсов и т. д. [ГОСТ 2601 84] Рубрика термина: Сварка Рубрики энциклопедии:… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

СТО 01393674-735-2006: Методика расчета и технологии правки деформаций в стальных конструкциях мостов — Терминология СТО 01393674 735 2006: Методика расчета и технологии правки деформаций в стальных конструкциях мостов: 3.13 Безотказность : Способность объекта непрерывно сохранять работоспособность в определенных условиях эксплуатации в течение… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ПРАВИЛЬНЫЕ РАБОТЫ правка — Операции, связанные с устранением или уменьшением местных и общих деформаций листового и профильного металла, деталей, узлов, секций, блоков и корпусов судов. Различают П. Р. холодным, тепловым и комбинированным методами. Правка холодным методом… … Морской энциклопедический справочник

ПРИПУСК судостроительный — Заранее предусмотренное увеличение (сверх чертежного) размера детали или судовых конструкций, необходимое для компенсации геометрических погрешностей изготовления деталей и сборки судовых конструкций и судна в целом. Основные причины… … Морской энциклопедический справочник

Обработка — 7. Обработка* Математический и (или) логический анализ результатов измерения Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Обработка результатов — 3.5. Обработка результатов По результатам просеивания вычисляют: частный остаток на каждом сите (ai) в процентах по формуле (3) где mi масса остатка на данном сите, г; m масса… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Подготовка — 5. Подготовка* Преобразование принятых сигналов согласно настоящему стандарту в форму, которая позволяет измерять, обрабатывать или выдавать информации (например усиление, преобразование в код) Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Сварка оптического волокна — Сварка оптического волокна процесс соединения оптических волокон (жил оптического кабеля) с помощью высокотемпературной термической обработки. В настоящее время выполняется в автоматическом режиме специальными сварочными аппаратами.… … Википедия

Билеты экзамена для проверки знаний специалистов сварочного производства 1 уровень

ВОПРОС 1. Что такое сварка плавящимся электродом?

1. Дуга горит между свариваемым изделием и плавящимся электродом или электродной проволокой.

2. Сварочная ванна защищается газом и шлаком, которые образовались в процессе плавления основного и сварочного материалов.

3. Электрод плавится за счет тепла дуги или газового пламени.

ВОПРОС 2. Какой буквой русского алфавита обозначают вольфрам и ванадий в маркировке стали?

1. Вольфрам — Г, ванадий — В.

2. Вольфрам — В, ванадий — Ф.

3. Вольфрам — К, ванадий — Б.

ВОПРОС 3. Электроды каких марок имеют рутиловое покрытие?

1. УОНИИ 13/45, СМ-11.

2. АНО-3, АНО-6, МР-3.

ВОПРОС 4. Чему равно общее напряжение нескольких одинаковых источников ЭДС, соединенных последовательно?

1. Напряжению одного из соединенных источников ЭДС.

2. Частному от деления произведений напряжений соединенных источников ЭДС на сумму их напряжений.

3. Алгебраической сумме напряжений источников ЭДС.

ВОПРОС 5. Какой частоты переменного тока, вырабатывают электростанции в России?

1. Переменный ток с частотой 100 Гц.

2. Переменный ток с частотой 60 Гц.

3. Переменный ток с частотой 50 Гц.

ВОПРОС 6. Укажите величину зазора между свариваемыми кромками элементов толщиной до 5 мм по ГОСТ 5264-80?

ВОПРОС 7. Для какой группы сталей применяют при сварке электроды типов Э38, Э42, Э42А, Э46, Э46А?

1. Для сварки теплоустойчивых низколегированных сталей.

2. Для сварки углеродистых конструкционных сталей сталей.

3. Для сварки низколегированных конструкционных сталей.

ВОПРОС 8. Что обозначает в маркировке электродов буква «Э» и цифры, следующие за ней?

1. Марку электрода и номер разработки.

2. Завод-изготовитель и номер покрытия.

3. Тип электрода и гарантируемый предел прочности наплавленного ими металла в кгс/мм2.

ВОПРОС 9. Влияет ли род и полярность тока на величину проплавления при РДС?

1. Влияет незначительно.

3. Влияет существенно.

ВОПРОС 10. Как влияет длина дуги на ширину шва?

2. С увеличением длины дуги ширина шва уменьшается.

3. С увеличение длины дуги ширина шва увеличивается.

ВОПРОС 11. В каких условиях рекомендуется хранить электроды?

1. В сухом отапливаемом помещении при температуре не ниже +15 и влажности воздуха не более 50 %.

2. В складском помещении при температуре выше 00С.

3. В ящиках, в упакованном виде.

ВОПРОС 12. Какие дефекты могут быть в сварном шве, если притупление кромок превышает рекомендуемую величину?

1. Возможно появление непровара корня шва.

2. Возможно появление холодных трещин.

3. Возможно появление пористости.

ВОПРОС 13. С какой целью источники питания сварочной дуги для ручной дуговой сварки имеют напряжение холостого хода выше, чем напряжение на дуге при сварке?

1. Для увеличения глубины проплавления в начале шва.

2. Для улучшения возбуждения дуги.

3. Для уменьшения разбрызгивания металла.

ВОПРОС 14. Какие углеродистые и низколегированные стали необходимо подогревать при сварке?

1. С эквивалентным содержанием углерода более 0,5 %.

2. С содержанием серы и фосфора более 0,05 % каждого.

3. С содержанием кремния и марганца до 0,5…1,5 % каждого.

ВОПРОС 15. Какие способы резки рекомендуется применять для подготовки деталей из аустенитных сталей?

2. Кислородно-флюсовая, плазменно-дуговая, механическая.

ВОПРОС 16. Что входит в понятие металлургической свариваемости металлов?

1. Влияние на свариваемость химического состава металла и отсутствие дефектов в результате химического взаимодействия элементов в сварочной ванне и кристаллизующемся металле шва.

2. Влияние на свариваемость способа сварки и возможность появления дефектов в результате воздействия термического цикла на сварочную ванну и кристаллизующейся металл шва.

3. Влияние на свариваемость объема сварочной ванны и кристаллизующегося металла шва.

ВОПРОС 17. Какие сварочные деформации называют остаточными?

1. Деформации, появляющиеся во время сварки.

2. Деформации, появляющиеся по окончании сварки.

3. Деформации, образующиеся под действием эксплуатационных нагрузок.

ВОПРОС 18. Допускаются ли трещины в сварных швах при сварке низколегированных сталей?

1. Допускается, если их длина не превышает толщины металла шва.

2. Допускается, если концы трещины после сварки заварить газовой сваркой.

3. Не допускаются.

ВОПРОС 19. Какой род тока более опасен при поражении человека электрическими токами при напряжении 220В?

1. Переменный ток 50 Гц.

2. Постоянный ток.

3. Ток высокой частоты.

ВОПРОС 20. Какими индивидуальными средствами должен обеспечиваться сварщик при выполнении потолочной сварки?

1. Поясом безопасности.

2. Беретом и рукавицами.

3. Нарукавниками, шлемом и пелеринами.

Для перехода на следующую страницу, воспользуйтесь постраничной навигацией ниже

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

ТКМ раздаточный материал / Лекции раздаточный материал / 4 Раздаточный материал лекции Сварка / 6 Влияние температурного поля на свойства сварного соединения

КЛАССИФИКАЦИЯ СВАРОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ

I. Классификация сварочных напряжений

1. Продолжительность существования сварочных напряжений

В зависимости от продолжительности существования сварочные напряжения разделяются на временные и остаточные.

Временные напряжения образуются в период выполнения сварки в условиях неравномерного температурного поля источника теплоты. После выравнивания температур различных участков сварного соединения временные напряжения исчезают, если они не превышают предела текучести металла, или же переходят в остаточные, в случае достижения или превышения предела текучести. При сварке, как правило, временные напряжения превышают предел текучести металла, и в сварном соединении образуются сварочные остаточные напряжения, сохраняющиеся после сварки. При этом остаточные напряжения в любом сечении, полностью пересекающем тело, всегда уравновешены.

2. Объем распределения сварочных напряжений

В зависимости от объемов распределения сварочных напряжений различают:

– напряжения первого рода, действующие в макрообъемах, соизмеримых с размерами изделия или отдельных его частей;

– напряжения второго рода, действующие в пределах одного или нескольких кристаллов (зерен) металла;

– напряжения третьего рода, действующие в пределах кристаллической решетки.

Напряжения второго и третьего рода не имеют определенной ориентировки относительно координатных осей

3. Пространственное расположение сварочных напряжений первого рода (рис. 39С)

Рис. 39С. Схемы напряженного состояния

а – линейное (одноосное) напряженное состояние; б – плоское (двуосное) напряженное состояние; в – объемное (трехосное) напряженное состояние.

В зависимости от пространственного расположения сварочных напряжений первого рода в изделии напряженное состояние может быть: линейным (одноосным), плоским (двуосным) или объемным (трехосным). При этом делении предполагается, что компоненты напряжений, направленные соответственно по двум или трем осям, соизмеримы между собой. Однако, во многих случаях составляющие собственных объемных напряжений, действующих по одной или двум осям, малы по величине и ими пренебрегают. В этих случаях условно считают собственные напряжения соответственно плоскостными (сварка тонких листов) или одноосными (сварка стержней).

4. Направление действия сварочных напряжений относительно координатных осей (рис. 40С)

Рис. 40С. Классификация сварочных напряжений (усилий) по направлению действия относительно координатных осей

Продольные сварочные напряжения (усилия) 1 – сварочные напряжения, действующие вдоль продольной оси сварного шва (вдоль оси Х), Обозначаются σх,

Поперечные сварочные напряжения (усилия) 2 – напряжения, действующие перпендикулярно продольной оси шва в плоскости свариваемых элементов (вдоль оси У).

Сварочные напряжения (усилия), действующие вдоль оси Z (3) называются напряжениями по толщине и обозначаются σz.

5. Причины, вызвавшие появление сварочных напряжений

Сварочные напряжения в зависимости от причин их возникновения разделяются на две группы: тепловые и структурные.

Тепловые напряжения первого и второго рода возникают только вследствие расширения при нагреве и укорочения при охлаждении волокон металла.

Структурные напряжения возникают в дополнение к тепловым на участках сварного соединения, металл которых претерпевает полиморфные превращения на стадиях нагрева и охлаждения в процессе сварки. в результате фазовых превращений, происходящих на участках сварного соединения , так как при переходе некоторых металлов (во время нагрева или охлаждения) из одного структурного состояния в другое объем структурных фаз изменяется. Например, мартенсит обладает меньшей плотностью, чем аустенит, и следовательно характеризуется большим объемом. Поэтому распад аустенита при охлаждении легированных сталей сопровождается расширением того участка, в котором появляется мартенсит, что является причиной образования собственных (внутренних) напряжений

I I. Классификация сварочных деформаций

1. Продолжительность существования сварочных деформаций

По продолжительности существования сварочных деформаций различают временные и остаточные (конечные) деформации.

Временные сварочные деформации возникают в процессе сварки, а после сварки исчезают.

Остаточные (конечные) сварочные деформации устойчиво сохраняются после окончания процесса сварки.

2. Объем изменения размеров и формы изделия

По объему изменения размеров и формы изделия различают общие и местные деформации.

Общие деформации – деформации, приводящие к изменению размеров всего изделия, искривлению его геометрических осей.

Местные деформации – деформации, приводящие к изменению формы и размеров отдельных участков изделия.

3. Направление изменения размеров и формы изделия относительно координатных осей

В зависимости от направления изменения размеров и формы изделия относительно координатных осей различают продольные и поперечные деформации (рис. 41С).

Рис. 41С. Продольные и поперечные сварочные деформации

1 – соединение до сварки; 2 – соединение после сварки; 3 – сварной шов; Х – продольная ось сварного шва; Y – поперечная ось сварного шва.

Продольные деформации (∆пр) – деформации, происходящие по продольной оси сварного шва (вдоль оси Х).

Поперечные деформации (∆п) – деформации, происходящие перпендикулярно продольной оси сварного шва (вдоль оси Y).

4. Взаимное пространственное расположение деформированных элементов изделия

В зависимости от взаимного пространственного расположения деформированных элементов изделия различают сварочные деформации в плоскости и вне плоскости сварного соединения.

4.1. Деформации в плоскости сварного соединения

Деформация в плоскости сварного соединения – продольная и поперечная деформация (рис. 41С).

4.2. Деформации вне плоскости сварного соединения (рис. 42С)

Рис. 42С. Деформации вне плоскости сварных соединений а — угловая деформация стыкового соединения; б – серповидность балки; в — грибовидность полок балки;

f — стрела прогиба балки.

5. Причины, вызвавшие появление сварочных деформаций

Сварочные деформации в зависимости от причин их возникновения разделяются на две группы: тепловые и структурные.

Тепловые деформации связаны с изменением объема вследствие изменения температурного режима.

Структурные деформации вызваны фазовыми превращениями на стадии нагрева и охлаждения сварного соединения (см. Классификация сварочных напряжений)