Библиотека
 
ГОСТ  
ОСТ, СНИП  
РД, ПБ, ТИ  
EN, ISO, AWS  
Cправочники  
Cхемы сварки  
Cтатьи  
Информация  
ОБЪЯВЛЕНИЯ  
НАШ ФОРУМ  
КОНТАКТЫ  
CСЫЛКИ  


sap linkuni

Магазины сантехники в москве .

Напряжения и деформации при сварке





При сварке в каждой точке сварного соединения или конструкции возникают напряжения и деформации. В начальный период сварки, когда происходит нагрев металла, и в процессе последующего охлаждения они существенно изменяются по величине, знаку, характеру распределения в том или ином сечении и их принято называть временными. Временные напряжения и деформации по мере охлаждения постепенно переходят в остаточные, которые для большинства конструкционных материалов существуют в металле в течение всего дальнейшего периода эксплуатации.
В результате образования в каждой точке металла деформаций, формируются перемещения свариваемых элементов и за счет этого возникает формоизменение свариваемых изделий. Можно выделить несколько наиболее типичных видов формоизменения, которые проявляются отдельно или в определенных комбинациях друг с другом. Принято различать перемещения в плоскости свариваемых листов - продольное укорочение от продольной усадки металла, поперечное укорочение от поперечной усадки, изгиб в плоскости. Далее следует указать на перемещения из плоскости свариваемых листов - угловые деформации при сварке как стыковых, так и тавровых соединений. Важное место занимают деформации балочных конструкций - изгиб и укорочение от сварки как продольных, так и поперечных швов, а также в ряде случаев деформации закручивания балок. При сварке тонкостенных элементов могут возникать деформации в виде бухтиноватости от потери устойчивой формы равновесия при действии сжимающих остаточных напряжений в одном или двух направлениях.

Последовательность сварки отдельных элементов конструкции может оказывать существенное влияние напряженно-деформированное состояние в связи с изменением условий закрепления свариваемых элементов. В качестве примера можно привести случай сварки двутавровой балки со стенкой, составленной из нескольких листов, которые должны быть сварены вертикальными стыковыми швами. Если сначала сварить продольные поясные швы, а затем варить поперечные стыковые на стенке, то в них возникнут высокого уровня поперечные напряжения по причине жесткого закрепления отдельных листов стенки за счет сварки поясных швов. При иной последовательности сварки, когда вначале завариваются стыковые швы на стенке, а затем поясные, в стыковых швах на стенке поперечные напряжения будут незначительными из-за возможности поперечных перемещений листов стенки при сварке стыковых швов. По этим же соображениям при изготовлении днища вертикальных цилиндрических резервуаров из отдельных листов сначала сваривают все поперечные швы, а затем варят продольные швы. Подобных примеров можно привести достаточное количество. Последовательность сварки имеет значение и с точки зрения возникающих деформаций коробления. Не случайно широко известно правило сварки полотнищ от середины к периферии с целью уменьшения коробления. Если последовательность сварки оказывает влияние на распределение остаточных продольных пластических деформаций укорочения, то значит она влияет и на остаточное напряженное состояние в сварном соединении. Примером этому является обратноступенчатый способ сварки, при котором, как известно, остаточные напряжения в соединении уменьшаются по причине изменения характера распределения остаточных продольных пластических деформаций укорочения.

Влияние остаточных напряжений на поведение конструкции при эксплуатации в наибольшей степени проявляется в случае хрупких разрушений. Остаточные напряжения являются силовым фактором, действие которого может в полной мере проявиться при хрупком состоянии металла сварной конструкции. Можно указать на три аспекта влияния остаточных напряжений на хрупкое разрушение сварных конструкций. Во-первых, они могут суммироваться с напряжениями от внешних нагрузок на конструкцию и таким образом уменьшать величину внешней нагрузки, необходимой для разрушения. Вовторых, они могут в отдельных объемах металла создавать объемное напряженное состояние, которое затрудняет пластическое деформирование металла и способствует переходу его в хрупкое состояние со всеми вытекающими из этого последствиями. Наконец, в-третьих, имея сложный характер распределения в различных сечения сварного изделия, остаточные напряжения могут влиять на устойчивость процесса хрупкого разрушения, что очень важно с точки зрения разработки мероприятий по его предотвращению. Изучение влияния остаточных напряжений на хрупкое разрушения сварных конструкций является крупной научно-технической проблемой, имеющей важное народнохозяйственное значение и которой занимаются исследователи во многих странах в течение многих лет.
Остаточные напряжения и деформации в сварных изделиях необходимо уменьшать. Анализ их образования показывает, что существуют следующие факторы, вызывающие напряженно-деформированное состояние сварной конструкции:

а) остаточное продольное пластическое укорочение в пластической зоне;

б) пластическая деформация укорочения поперечного по отношению к шву направления;

в) несовпадение центра тяжести поперечного сечения зоны пластических деформаций укорочения с центром тяжести поперечного сечения свариваемых элементов (внецентренное приложение усадочной силы);

г) структурные изменения, вызванные сварочным нагревом.

Для уменьшения влияния теплоты и нагрева на сварные конструкции сварку желательно вести по схемам наложения швов применяемых при необходимости соблюдения правельных размеров и форм сварных изделий.
Схемы выполнения сварных швов.

Уменьшение остаточных напряжений и деформаций может быть достигнуто следующими методами:


1. Рациональное проектирование сварных изделий, заключающееся в расположении сварных швов по возможности ближе к центру тяжести поперечного сечения с целью уменьшения изгибающих моментов от усадочных сил.
2. Рациональный выбор способа и режимов сварки с целью уменьшения тепловложения в металл и таким образом уменьшения эпюры остаточных продольных пластических деформаций укорочения, являющихся, в основном, ответственными за остаточные напряжения и деформации.
3. При сварке листов стремиться к возможно более равномерному их разогреву с целью уменьшения угловых деформаций.
4. Применение термической печной или локальной обработки сварных изделий.
5. Применение вибрационной обработки.
6. Применение взрывной обработки.
7. Применение активного нагружения свариваемых элементов в процессе сварки.
8. Применение сборочно-сварочной оснастки с охлаждением.
9. Статическое нагружение после сварки.
10. Предварительный подогрев перед сваркой.
11. Прокатка тонкостенных сварных соединений после сварки.
12. Термическая правка после сварки.

В качестве примеров управления короблением сварных изделий можно назвать термическую правку прогиба сварных балок, тепловую правку местных деформаций потери устойчивости тонколистовыми элементами сварных конструкций, правку грибовидности полок сварных тавровых или двутавровых балок механическим путем, устранение деформаций при вварке фланцев в оболочковые конструкции применением обратного выгиба свариваемых кромок, устранение деформаций "корсетности" при сварке кольцевых швов на тонкостенных цилиндрических оболочках прокаткой роликами зоны пластических деформаций и др. При выпуске любых изделий, в том числе таких сложных, как большинство типов сварных конструкций, неизбежно появление дефектов, которые устраняют в процессе производства. Затраты на устранение дефектов могут существенно увеличить стоимость сварных конструкций, и учет этих реалий в плане уменьшения издержек подобного рода — важное направление повышения эффективности сварочного производства. Поэтому папрсменным условием создания высокоэффективного сварочного производства, гарантирующего экономичность, качество, надежность, безопасность и конкурентоспособность продукции является использование системы обеспечения качества, которая охватывает весь цикл сварочного производства.

На рис. 1 обобщены основные факторы (по группам), влияющие на качество сварных соединений и конструкций. В группе организационнотехнических факторов важную роль играет культура производства (выдача и контроль производственных заданий, выполнение регламентов, своевременная уборка рабочих мест, условия хранения заготовок и деталей, отсутствие захламленности проходов и т. п.), условия труда работников.
Группа технологических факторов включает технологические системы для выполнения различных операций сварочного производства. В зависимости от серийности продукции, ее номенклатуры, степени автоматизации технологических процессов, операций загрузки-разгрузки и транспортировки обрабатываемых элементов и СК технологическая система может представлять собой механизированное пли автоматизированное рабочее место или рабочий участок, механизированную, автоматизированную или автоматическую линию, робототехнологичсский комплекс, гибкую производственную систему. Механизированное пли автоматизированное рабочее место, включающее технологический процесс, средство механизированного или автоматизированного труда (машину) и обслуживающего его человека представляет элементарную технологическую систему.

Высокое качество сварных соединений и конструкций можно обеспечить при условии, что металл, подвергаемый обработке, выправлен, очищен от окалины, ржавчины и других загрязнений, а при вырезке деталей используют высокоточные машины с программным управлением для кислородной, плазменной и газолазерной резки и механической вырубки. Формообразование элементов сварных конструкций производят путем точной гибки, штамповки и вырубки в том числе с помощью лазер-прессов.
Операция сборки сварных конструкций в настоящее время наименее механизирована и автоматизирована, в основном из-за низкой точности элементов и деталей, поступающих на сборку. Поэтому повышение точности заготовок не только открывает путь к механизации и автоматизации сборочных операций, но и позволяет исключить сборку металлоконструкций «с натягом» и подгоночные работы, что существенно повышает качество СК.

остаточные напряжения и деформации при сварке
Рис. 1

Обсудить статью на форуме