Методы уменьшения деформаций и перемещений от сварки

Меры по уменьшению деформаций и перемещений от сварки предусматриваются на всех этапах проектирования и изготовле­ния большинства сварных конструкций.

На стадии разработки проекта нужно принимать такие конструктивные решения, которые бы позволили технологу избежать значительных искажений сварной конструкции и организовать при необходимости правку.

1 Назначают минимальные объемы наплавляемого металла; сечения угловых швов следует принимать по расчету на прочность или в соответствии с рекомендациями о минимальных катетах швов. Площадь поперечного сечения и погонная энергия при однопроходной сварке, усадочная сила и поперечная усадка обратно пропорциональны квадрату катета шва.

2 Используют способы сварки с минимальным тепловложением, например контактной вместо дуговой, многопроходной вместо однопроходной. При назначении вида сварки следует иметь в виду допустимые скорости охлаждения металла и не превышать их.

3 Балочные конструкции проектируют с таким поперечным сечением и расположением швов, чтобы моменты, создаваемые уса­дочными силами, были уравновешены, а углы излома от попереч­ных швов взаимно компенсировали прогибы. Это обеспечивает минимальный изгиб балок.

4 Следует стремиться к таким последовательностям сборочно-сварочных операций, при которых моменты инерции и площади поперечных сечений во время выполнения тех или иных швов были по возможности максимальными. Например, последовательное наращивание элементов в сложных конструкциях дает большие искажения размеров, чем сборка всей конструкции на прихватках, а затем сварка.

5 В некоторых случаях целесообразно обеспечить свободное сокращение элементов от усадки, чтобы не вызывать искажений конструкции в целом. Например, нахлесточное, еще не сваренное соединение позволяет смещаться листам, не передавая остальной части конструкции усадку. Стыковое соединение листов выполняют до прикрепления их к другим частям конструкции, обеспечивая возможность беспрепятственной поперечной усадки швов.

6 В конструкциях с тонкостенными элементами швы располагают либо на жестких элементах, либо вблизи них.

7 Во всех случаях, когда есть опасение, что возникнут нежелательные искажения размеров и формы конструкции, проектирование ведут так, чтобы обеспечить возможность последующей правки.

При разработке технологии и осуществлении сварки используют следующие мероприятия:

1 Применяют рациональную последовательность сборочно-сварочных операций, которая либо предусмотрена проектом конструкции, либо выбрана технологом в пределах имеющихся у него возможностей. Например, конструкцию расчленяют на отдельные узлы, которые могут быть по отдельности легко выправлены, а затем сварены между собой с минимальными отклонениями. Определенной последовательностью наращивания элементов сложной балочной конструкции также можно уменьшить искажения. Сборку целесообразно вести от наиболее жесткого элемента.

2 Назначают экономичные способы и режимы сварки с минимальным тепловложением и таким характером искажений, который безвреден для качества конструкции. Например, если недопустим излом длинной трубы в зоне кольцевого шва, то применяют многопроходную сварку. Регулированием скорости охлаждения и химического состава металла шва изменяют характер структурных превращений и усадочную силу.

3 Применяют соответствующую оснастку и приспособления для сборки и закрепления свариваемых элементов. Они особенно эффективны для ликвидации временных перемещений, которые значительны по размеру, но не сопровождаются большими усадочными силами, например прижатие тонких листов при сварке стыковых соединений, закрепление ребер и диафрагм при выполнении угловых швов, удержание листа в плоскости при контактной точечной и шовной сварке, фиксация элементов рамы при сварке ее в углах и пересечениях.

4 Назначают размеры заготовок с учетом последующей усадки, например выставление переменного по длине зазора при электрошлаковой сварке, компенсация угла при сварке стыковых соединений, создание предварительной кривизны балкипутем выкраиваний стенки с кривизной, натяжениеили термическое удлинение стенки двутавра, чтобы она при последующей усадке не потеряла устойчивости.

5 Предварительной пластической деформацией заготовок перед сваркой создают перемещения, противоположные ожидаемым при сварке. Например, изгибают полки, чтобы уменьшить грибовидность от укладки продольных швов в балке, раскатывают края обечаек перед сваркой кольцевых швов, изгибают в штампах края отверстий в оболочках, чтобы компенсировать последующее перемещение соединения к оси оболочки.

6 Искусственным охлаждением - подачей воды при контактной сварке, обдувом газовоздушной смесью при некоторых других способах сварки, использованием охлаждаемых подкладок и накладок в зажимных приспособлениях уменьшают зону пластических деформаций.

7 Создают в зоне сварки с помощью приспособлений или специальных установок напряжения растяжения (обычно путем изгиба, реже растяжением), чтобы уменьшить усадочную силу. Такой прием используют при сварке балок.

8 Создают непосредственно после сварки пластические деформации удлинения проковкой металла специальным инструментом или сварочным электродом при точечной контактной сварке.