Категории

Деформация и напряжение при сварке: как они влияют на сварочный процесс?

Опубликовано: 01.09.2018

Во время сварки любой конструкции в результате неравномерности объёмных изменений возникает напряжение. То есть происходит неравномерное нагревание детали, структурное отклонение в металле. Помимо этого, по мере охлаждения шва тоже возникает внутренняя перестройка структуры. Она может вызвать деформацию и даже разрушение метала. Но кроме внутренней силы возможно возникновение и остаточной. Это зависит от нагрузки, которой подвергаются детали. Она оказывает различное влияние на прочность всей конструкции. Если металл теряет способность к пластичности, он начинает деформироваться. А значит, возможно разрушение сварного контакта. Но чаще причиной деформации и внутреннего напряжения при сварке становится сразу несколько факторов, в том числе и температурный.

Хрупкое разрушение: как его избежать?

На сварном соединении всегда возможно хрупкое разрушение. Чтобы его избежать, необходимо изменить один из факторов, влияющих на этот процесс. Концентрацию температуры и напряжения вполне можно сбалансировать. Для этого соблюдаются определенные условия, проводятся необходимые мероприятия по устранению или перераспределению остаточных изменений. Одно из них – равномерное перераспределение напряжения от остаточной и рабочей нагрузки. То есть сокращается количество близлежащих сварочных сцеплений.

Наплавление металла необходимо свести к минимуму: желательно, чтобы соединения не пересекались и не образовывали замкнутых форм. Это обеспечит допустимый уровень деформации. Ребра жёсткости при сварке лучше ставить симметрично, рекомендуется делать стыковые швы для снижения концентрации напряжения.

Температурный баланс

От искажений во время сварки помогут избавиться различные технологические мероприятия.

Все операции во время сварки должны проводиться последовательно, чтобы соблюдалась равномерность распределения температуры.

При этом важно, чтобы сварочный и основной материал полностью совпадали по своим свойствам.

Не рекомендуется работать с разными типами металлов одновременно.

Перед началом работ необходимо подогреть все места под связку, для того чтобы избежать искажений.

Металлы, которые легко переносят высокие температуры и склонны к накалке, надо подвергать мощным тепловым режимам. Это позволят быстро разогревать большую площадь, которая будет очень медленно остывать. А значит, удастся полностью избежать отклонений в структуре металла.

Все деформации должны быть уравновешены, а достигнуть этого можно равномерным распределением точек связи по всей поверхности.

Если происходит обратная деформация металла, то надо искусственно вызвать противоположное искривление, чтобы выровнять материал.

Как снять остаточную деформацию?

Это можно сделать уже после проведения всех работ. К сваренному материалу применяется внешняя нагрузка. В результате возникает деформация мест с наибольшим остаточным напряжением. Оно перераспределяется, и состояние детали нормализуется.

Можно сделать обкатку или проковку соединений: это также вызовет пластические изменения в зонах, расположенных рядом со швом и в самом шве. Таким образом можно частично или полностью снять остаточное сварочное напряжение. Есть еще один метод — с его помощью в местах концентрации искажений делается нагрев. Это позволяет равномерно распределить нагрузку.

Как избежать напряжения?

Высокий нагрев в процессе работы сужает зону пластических деформаций, об этом уже писалось выше. Поэтому рекомендуется использовать не ручную сварку, а полуавтоматизированную или автоматическую. Их основное отличие в том, что проведение автоматизированной работы возможно в защитных газах или под флюсом. Таким же образом достигается малое сечение шва, а соответственно, металл не подвергается большим изменениям. Полезным будет и применение таких сварочных материалов, которые позволяют держать мелкие швы, обеспечивая при этом высокую прочность.

Детали, которые подвергаются высокотемпературным соединениям, должны быть хорошо закреплены.

Для этого рекомендуется использовать кондукторы, специально разработанные для этих целей. Также поможет обратный изгиб материала: его необходимо проводить перед началом соединения деталей.

К чему могут привести структурные изменения?

В процессе сварки структурные изменения в металле способны вызвать неудобства. Но после того как детали соединены, если не избавиться от этих факторов, соединённые элементы во время эксплуатации начнут разрушаться. Конструкция станет хрупкой или полностью рассыплется. Именно поэтому следует избегать и предотвращать структурные изменения или корректировать их по окончанию всех сварочных работ. Требуется всегда соблюдать центр тяжести и равномерность нагрева, тогда о подобных проблемах можно не беспокоиться.