спонсор раздела: МикроКлимат. Эффективное водоснабжение коттеджа. Котельные, отопление в домах.

Сварочные деформации и напряжения. Часть 1

К пониманию и учету деформаций и внутренних напряжений в конструкциях после сварки нужно подходить очень серьезно, так как они могут приводить к неприятным последствиям.

Конструкции после деформации иногда не поддаются исправлению, а при неправильных схемах и режимах сварки внутренние напряжения способны локально разрушать сварные швы или металл в околошовной зоне, если не произошла деформация и отсутствует возможность релаксации внутренних напряжений. Автору приходилось сталкиваться с разрывом стыков труб большого диаметра и стыков листовых конструкций. Поэтому очень важен грамотный подход к разработке технологического процесса.

Деформацией называется изменение формы и размеров тела под действием силы. Деформации подразделяются на упругие и пластические.

Упругие деформации имеют место, когда после прекращения действия силы форма и размер тела восстанавливается. Упругая деформация по величине небольшая, для малоуглеродистой стали - это любое усилие, вызывающее относительное удлинение не более 0,2%, и находится ниже предела текучести металла (точки начала текучести).

Пластическая деформация происходит при величине силы, превышающей предел упругости и текучести металла. После прекращения действия силы тело не восстанавливает форму и размеры. Она еще называется остаточной деформацией.

К деформациям после сварки приводят внутренние напряжения в сварном узле.

Внутренние напряжения - это напряжения, существующие в теле при отсутствии внешних сил. Они бывают различного характера действия: растяжения, сжатия и др. Между деформацией и напряжением существует определенная связь, т. е. чем больше величина пластической деформации, тем меньше в теле внутренние напряжения. Внутренние напряжения возникают в теле (детали) при невозможности свободной деформации нагреваемой детали. Основными причинами возникновения напряжений и деформаций при сварке являются: неравномерный нагрев основного металла, большая величина погонной энергии, когда скорость сварки низкая, а сечение шва относительно большое, литейная усадка и, особенно, структурные изменения металла шва и околошовной зоны.

Неравномерный нагрев приводит к деформации, или внутренним напряжениям, следующим образом. Если нагреть небольшой участок стального листа, то при нагревании металл начнет расширяться в зоне нагрева, но этому расширению будут препятствовать менее нагретые части листа вокруг зоны нагрева. В результате возникновения этих внутренних напряжений лист в зоне нагрева либо потеряет устойчивость и начнет деформироваться, если относительно тонкий, либо создаст в себе внутренние напряжения. Они после сварки могут быть настолько большими, что вызовут разрушение шва или металла конструкции.

Усадка металла - уменьшение объема стали при переходе из жидкого состояния в твердое. Чугуны при таком переходе несколько увеличивают свои размеры, этим свойством они схожи с водой при замерзании.

Усадка швов при сварке вызывает в них продольные и поперечные силы после охлаждения.

Структурные изменения состоят в том, что происходит изменение размера кристаллической решетки стали и взаимного расположения кристаллов, которое сопровождается изменением объемов тела. В некоторых марках стали размер кристаллической решетки уменьшается, например, с 2,8 Е до 2,6 Е (Е - ангстрем - одна десятимиллионная доля миллиметра), в которых после нагрева кристаллы приходят в прежнее состояние. Но в некоторых сталях размер кристаллической решетки после трех-четырехкратного нагрева возрастает с 2,8 Е до 3,6 Е безвозвратно, и сталь себя распирает в более слабой зоне, образуя трещину. К такой стали относится сталь 30 ХГСА и др. Они характеризуются боязнью термического удара, т. е. многократного нагрева.

Внутренние напряжения бывают и от неудачного конструктивного сочетания свариваемых элементов, т. е. от нетехнологичности сварного узла. При этом затвердевающий металл шва уже прочно связан с основным металлом, а усадка шва встречает сильное препятствие, и если шов не разорвет внутренними напряжениями от усадки, то внутренние напряжения останутся в сварном узле постоянно действующей незримой силой, до приложения внешних (рабочих) нагрузок.

Напряженное состояние малопластичных материалов способствует образованию трещин в сварном шве или основном металле.

Внутренние напряжения от сварки вызывают коробление сварных конструкций.

  1. Сварка угольными электродами
  2. Техника сварки горизонтальных и потолочных швов
  3. Техника сварки
  4. Элементы режима сварки. Часть 2
  5. Элементы режима сварки. Часть 1
  6. Сварка малоуглеродистых сталей
  7. Косвенные методы оценки свариваемости металлов
  8. Принципиальная, или физическая, свариваемость
  9. Свариваемость сталей
  10. Влияние различных компонентов стали на ее свойства и свариваемость. Часть 2
  11. Влияние различных компонентов стали на ее свойства и свариваемость. Часть 1
  12. Оборудование и технология сварки и резки
  13. Технологические способы уменьшения деформаций и внутренних напряжений
  14. Конструктивные способы уменьшения деформаций и внутренних напряжений
  15. Сварочные деформации и напряжения. Часть 2
  16. Сварочные деформации и напряжения. Часть 1
  17. Строение сварного шва
  18. Кристаллизация металла шва
  19. Газовая сварка
  20. Преимущества и недостатки кислых покрытий. Часть 2
  21. Преимущества и недостатки кислых покрытий. Часть 1
  22. Металлургия сварки
  23. Флюсы для газовой сварки
  24. Газы - заменители ацетилена. Часть 2
  25. Газы - заменители ацетилена. Часть 1
  26. Карбид кальция
  27. Ацетилен
  28. Материалы для газосварки и резки
  29. Изготовление электродов
  30. Активные газы. Часть 2
  31. Активные газы. Часть 1
  32. Азот
  33. Гелий
  34. Аргон
  35. Газы для защиты сварочной ванны
  36. Сварочные флюсы. Часть 2
  37. Сварочные флюсы. Часть 1
  38. Порошкообразные (зернообразные) твердые сплавы
  39. Литые твердые сплавы
  40. Характеристики электродов. Часть 3
  41. Характеристики электродов. Часть 2
  42. Характеристики электродов. Часть 1
  43. Электроды. Часть 4
  44. Электроды. Часть 3
  45. Электроды. Часть 2
  46. Электроды. Часть 1
  47. Порошковая проволока
  48. Материалы для сварки
  49. Сварочное пламя
  50. Способы уменьшения магнитного дутья
  51. Магнитное дутье
  52. Тепловая мощность дуги
  53. Сварочная дуга. Часть 2
  54. Сварочная дуга. Часть 1
  55. Виды подготовки кромок
  56. Соединения и швы
  57. Электродуговая сварка. Часть 2
  58. Электродуговая сварка. Часть 1
  59. Механический класс сварки
  60. Термомеханический класс сварки
  61. Термический класс сварки
  62. Виды, способы, методы сварки
  63. Сварка давлением
  64. Основы теории сварки
  65. Основные этапы развития сварки
  66. Развитие сварки
  67. Введение в справочник
  68. Порядок проведения аттестации специалистов сварочного производства
  69. Аттестация специалистов сварочного производства
  70. Аттестация сварщиков и специалистов сварочного производства по ПБ 03-273-99
  71. Опасные технические устройства. Часть 3
  72. Опасные технические устройства. Часть 2
  73. Опасные технические устройства. Часть 1
  74. Ответственные конструкции. Аттестация сварщиков
  75. Защитные мероприятия
  76. Безопасная эксплуатация установок газопитания
  77. Электробезопасность
  78. Источники вредности для здоровья. Часть 2
  79. Источники вредности для здоровья. Часть 1
  80. Способы капиллярного контроля. Часть 3
  81. Способы капиллярного контроля. Часть 2
  82. Способы капиллярного контроля. Часть 1
  83. Магнитографический контроль. Часть 3
  84. Магнитографический контроль. Часть 2
  85. Магнитографический контроль. Часть 1
  86. Контроль ультразвуком
  87. Радиационная дефектоскопия. Часть 2
  88. Радиационная дефектоскопия. Часть 1
  89. Средства для обнаружения дефектов
  90. Причины образования наружных и внутренних дефектов, способы их исправления
  91. Дефекты сварки
  92. Виды контроля качества
  93. Решетчатые и балочные конструкции. Часть 2
  94. Решетчатые и балочные конструкции. Часть 1
  95. Листовые конструкции
  96. Арматура железобетона
  97. Технология сварки различных конструкций
  98. Технологическая документация. Часть 3
  99. Технологическая документация. Часть 2
  100. Технологическая документация. Часть 1

1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6