Щамове и напрежения по време на заваряване

Метод, при който силата на въздействие във формата и размера на твърдото тяло променя формата си, се нарича деформация.

Следните видове му вид:

еластична, при която тялото се възстановява първоначалната си форма, след като силата се прекратява. Тази деформация обикновено е ниско, например за въглеродна стомана не е по-висока от 0,2%.

остатъчен (пластмаса), възниква, когато тялото след отстраняване на последиците няма да се връща в първоначалното си състояние. Този вид деформация е типично за пластмасови тела, но също така отбелязва, чрез прилагане към тялото много значителна сила. За пластична деформация на метала се загрява, за разлика от студ, изисква по-малко натоварване.

Степента на деформация, зависи от големината на приложената сила, т.е. проследено пряко пропорционална връзка между тях .. Колкото по-голяма сила, толкова по-голяма деформация.

Силите, които действат върху продукта, разпределени в:

външен, които включват действителното тегло на продукта, налягането

газ до стената на кръвоносния съд и така нататък. Такива товар могат да бъдат статични (не-различни по сила и посока), динамична (променлив) или шок;

вътрешен, възникващи от промени в металната конструкция, което е възможно под въздействието на външно натоварване или, например, заваряване и др броене якост на продукта, обикновено се нарича вътрешен сила усилия.

Размерът на сила и характеризира стреса, което се случва в организма, в резултат на тези усилия. По този начин, между стреса и напрежението на тясна връзка.

В сравнение с металната част на сила, действаща върху него може да има различна посока. Съответно, има якост на опън, натиск, усукване или огъване разреза (фиг. 3).

Появата на деформации в заварени конструкции поради поява на вътрешни напрежения, причините за които могат да бъдат различни и са разделени на две групи.

Щамове и напрежения по време на заваряване

Фиг. 3. Видове напрежение промяна форма метална сплав (стрелките показват посоката на балансиращи сили): и - разтягане; б - компресия; в - усукване; г - срязване; г - огъване

Първият е неизбежните причините, които със сигурност ще възникнат по време на обработката на продукта. Когато заваряване е:

1. Кристализация свиване на заваръчен метал. Когато се преминава от течност към твърдо състояние, неговите увеличава плътност, обаче, и обемът му се променя (това се нарича контракция) като калаен намаляване на обема в този случай може да достигне 26%. Този процес е придружен от напрежения на опън, които се развиват в съседните области и водят до съответните напрежения и щамове. Свиване се измерва като процент от първоначалната линейна размера и всеки метал или сплав има своите параметри (Таблица. 1).

Линейно свиване на някои метали и сплави

Стресът причинява от увеличението на свиване, докато в един момент на преход на еластични деформации в пластмаса. При ниска пластичност метал в най-слабата част на процепа може да се образува. Най-често такова място е зоната на топлина-засегнати.

При заваряване има два вида на свиване, които причиняват съответната деформация:

а) надлъжен (фиг. 4), която намалява дължината на листа, когато надлъжния шев. Когато напречното сечение центрове несъответствие шев тежестта и свиване разрез на детайла го кара да се свие;

б) на напречната (фиг. 5), в резултат на което винаги лист измятане към значително количество заварка метал, т.е.. д. основата листове нагоре по посока на сгъстяване на шева. Фиксиране части възпрепятстват деформация на свиване, но ще предизвика появата на напрежения в неподвижните части.

Фиг. 4. Надлъжно свиване и деформация в различни място шев по отношение на центъра на тежестта на напречното сечение на елемента: а - симетрично; В, С - с асиметрична; 1 - графика на стрес; 2 - шев; ? L - щам; б - ширината на зоната на нагряване; - напрежение на натиск; + - напрежение на опън; г - с асиметрична; 2 - шев

Степента на деформация по време на заваряване зависи на първо място от размера на зоната на нагряване: по-голям от обема на метал се нагрява, толкова по-голяма деформация. Трябва да се отбележи, че за различните видове заваряване характеристика са различни по размер и нагревателна зона на деформация, по-специално газ заваряване кислород пламък е по-голяма, отколкото при заваряване.

Фиг. 5. Напречна свиване и деформиране: А - щам преди и след заваряване; Б - графика на разпределението на напрежението (А - центъра на тежестта на ставата на напречното сечение; - напрежение на натиск + - якост на опън)

На второ място, с размер на разликата и позицията на заваръчния шев. Степента на деформация е по-важно от дълго шев и по напречното си сечение, роля също играе асиметрията на шева и главната ос на напречното сечение за заваряване.

Трето, ако елементът е усложнена форма, шевовете върху нея е по-голям, така че може да се приеме, че от стреса и напрежението е задължително манифест.

2. неравномерно загряване на заварените части или компоненти. Както е добре известно, се разширява, при охлаждане с топлината на тялото - свива. При заваряване се използва концентриран източник на топлина, като например заваряване или пламък, който се движи с определена скорост по шев и се нагрява така неравномерно. Ако свободната разширяване или свиване предотврати всякакви препятствия, продуктът се разработи вътрешни напрежения. Студено съседните участъци и да стане неудобство, поради тяхното разширяване е по-слабо изразен от този на нагретите части. Тъй като топлинните натоварвания, станали в резултат на нагряването се развива без външно влияние, те се наричат вътрешни, или частни. Най-важните от тях са тези, които възникват, когато охлаждане продукти където стрес, действащи по шев, по-малко опасен, тъй като те не променят силата на заваръчното съединение, за разлика от стрес, перпендикулярна на шева, което доведе до образуване на пукнатини в запоената зона;

3. Структурните трансформации, които се развиват в зоната на заваръчния шев или шев метал. По време на загряване и охлаждане на размера на метал зърно и позиция по отношение на всяка друга промяна, която се отразява върху металния екран и става причина за вътрешни напрежения с всички последствия, представени в първия параграф. Най-податливи на тази сплав и високо въглеродна стомана, предразположен към втвърдяване; нисковъглеродна - по-малко. В последния случай, в производството на заварени конструкции този феномен може да бъде взето под внимание.

Втората група се състои свързани фактори, които могат да бъдат предотвратени или елиминирани. Те включват:

дефектни заварки конструктивни решения, като малко разстояние между съседните пластове, твърде често пропускателните заварки, грешки при избора на вида на съединението и др.;

установяване на заваръчна техника и технология, по-специално лошо получаване на металния ръб, нарушение на заваряване, използването на неподходящи електрод и др.;

ниска квалификация изпълнител.

Степента на деформация по време на заваряване се определя до голяма степен от термичната проводимост на метала. Между тях е пряко пропорционална връзка: по-висока топлопроводимост, топлината е по-равномерно разпределена потока на металния профил, по-малко значимите ще бъде деформиран. Например, когато заваряване неръждаема стомана, по-малко термопроводящ възникне голяма деформация, отколкото при заваряване въглеродна стомана.

На стреса и напрежението, които се случват по време на изключително заваряване и след приключването му изчезват, наречени временно; и ако те се съхраняват след охлаждане заварка - остатъчен. Практическото значение на последните е особено голям, тъй като те могат да повлияят на поведението на части и продукти, на цялата структура. Ако деформации са местни в природата (. Например, в някои области има катарами, вълните и т.н.), те се наричат местния; ако в резултат страда деформация променя геометричната ос и размерите на продукта или структурата като цяло - общ.

Освен това могат да възникнат деформации в плоскост на изделието и извън нея (фиг. 6).

Фиг. 6. Някои видове деформация: и - заварка равнина; Б - е равнината на заваръчния шев съвместно; 1 - форма продукт преди заваряване; 2 - формата на продукта след заваряване

За да се намали напрежението и стреса в заваряване се придържат към следния дизайн и технологични съвети:

1. При избора на материал за заварени конструкции се ръководи от правилото: използване на такива марки и метални електроди база, която или които нямат склонност за охлаждане, или подлагат на по-малка степен и са в състояние да произвежда сферографитен заварка метал.

2. Избягвайте лежи в структури (особено в отговорност), специално проектирани за работа с удари или вибрации, множество заварки и тяхното пресичане, както и използването на кратки шевове затворен контур, тъй като в тези области са склонни да се концентрира собствената си напрежение. За да се намали вход за нагряване на изделието или структура, оптималната дължина на шевовете краката трябва да бъде не повече от 16 mm.

3. Опитвате симетрично разположени ребра в структурите и намаляване на броя им до минимум. Symmetry е необходимо и в мястото на заваряване шевове, тъй като балансира Полученият щам (фиг. 7), т.е.. Е. последващо слой трябва да причини деформация, обратно на тези, разработени в предишния слой.

Фиг. 7. Последователност наслагване заварки уравновесяване щам

Ефективен начин да се обърне и щам (фиг. 8). Преди заваряването на структурата (обикновено шевове в него трябва да са разположени от едната страна по отношение на оста или на различни разстояния от него) причина деформация обратни за които се случват в него по време на заваряване.

4. ограничи използването на такива съединения като клинове, летви и т.н.

5. Ако е възможно, се даде предимство на челни съединения, за които концентрацията на напрежение не е толкова типично.

6. Предполага минимални отстояния на различни части на заварките.

Фиг. 8. Заваръчна огънати участъци като пример за прилагане на обратната деформация

7. компоненти чифтосване включват възможността за свободно свиване на заваръчен метал по време на охлаждане в отсъствието на твърди глави.

8. Практика производството на проекти за секции, за да се заваряват след цели възли. Ако последният да има сложна конфигурация, събрани гласове и подпечатани части за намаляване на отрицателното въздействие на твърди връзки, които дават на заваръчните шевове.

9. Изберете технологично заземен последователност (Фиг. 9) извършване на заваръчните шевове, при които се допуска деформация без заварени компоненти. Ако, например, се изисква за свързване на плаките, първите напречни шевове оперират, в резултат на лента, която след това се заваряват заедно с надлъжни шевове. Тази последователност елиминира твърда запис на свързани части на листа и да им позволи свободно да се деформира по време на заваряване.

Фиг. 9. оптимална последователност на заварки на заваряване листове: и - палубата; б - I-лъч

провеждане на заварка посока също е важна. Ако го държи в движение или от центъра към краищата, в средата на шева ще се развива напречната напрежение на натиск; ако ние се движат от периферията към центъра, в средата на заварката не се избегне появата на стрии напречните напрежения, които са резултат ще бъде пукнатини в зоната на топлина-засегнати или шева (фиг. 10).

10. При свързване на металните части на голяма дебелина се използва (20-25 mm) многослойно заваряване, извършващи шевове плъзгат или каскада (фиг. 11). Конци пързалка наслагват, както следва: на първия слой е с дължина около 200-300 мм, по-дълъг от първата секунда до 2 пъти, втората трета от дължината на 200-300 мм и така нататък достигане "пързалки" заваряване продължава от двете страни на късите ролки .. , Такъв процес помага да се запази част заваряване в загрята състояние. В резултат на топлина се разпределя по-равномерно върху метала, който намалява стреса.

Фиг. 10. Напрежението в надлъжен разрез с шев на заваряване (- компресия напрежение + - якост на опън) и - при преминаването; б - от краищата към центъра

11. помага за намаляване на деформиране на шевове на свързаните структури и компоненти, изпълняващи шевове в процедура обратно етап (фиг. 12). За разширяване на шевове разделени на части дълги 150-200 mm и те са заварени от шофиране всеки следващ слой в посока, противоположна на предишната слой и ставите трябва да бъдат поставени vrazbezhku. Причината за тези действия е, че напрежението в съседните секции са противоположно насочени един спрямо друг и равномерно, тъй като металът е равномерно затопля.

Фиг. 11. Приоритетните конци с многослойна електродъгово заваряване (размери в mm): А - пързалка; 1 - ос "слайд"; 2 - дебелина на метала; б - етап

Фиг. 12. Последователността на наслагването заварка obratnopostupatelnogo

12. Изчисли адекватен режим термично заваряване. Ако имате възможност да се движи на продукта (част), или ако основния метал е предразположен към втвърдяване, а след това използвайте по-силна топлинна обработка, като по този начин се увеличава количеството топлина, материала и той се охлажда по-бавно. В някои ситуации (при заваряване се извършва при по-ниска температура на въздуха е по-голяма дебелина метал или стомана е податлив на втвърдяване, и др.) Или предварително порция придружаваща отопление или топлинно засегната зона, или целия продукт. Температурата, до която трябва да доведе метал, зависи от свойствата и възлиза на 300-400 ° С за бронз, 250-270 ° С в продължение на алуминий, 500-600 ° С в продължение на стомана, 700-800 ° С в продължение на чугун и така нататък. D.

Ако заварени неподвижно фиксирани части или структури, след това се прилага по-малко интензивно нагряване и се готви режим електроди, способни да даде податлив заварка метал.

13., отгряване и нормализиране на продукта, или след заваряването структура затваряне (последният елиминира напълно напрежение). Когато температурата на отгряване на стомана продукт се довежда до 820-930 ° С, поддържа (общо време от около 30 минути, продължително излагане е нежелателно, тъй като води до растеж зърно) и постепенно се охлажда (при 50-75 ° С на час), довеждане на температурата до 300 С. Това има няколко предимства: първо, шев става дребнозърнеста структура с подобрен съединител зърна, при което металът заварка и топлина засегната зона станат по-податлив от друга страна, на метала за заваряване се получава най-малко твърдо вещество, което е от голямо значение за последваща обработка или налягане; На трето място, това напълно елиминира вътрешни напрежения на в продукта.

Основните разлики от пълно нормализиране отгряване - по-висока скорост на охлаждане, за който температурата, до която продуктът се нагрява при 20-30 ° С надвишава критичната стойност, и че скоростта и охлаждането се провеждат във въздуха.

14. Избягвайте план в статии и структури заварки, неудобен за носене, например вертикални, таван.

15. Осигуряване на минимална топлинна мощност постижима с висока скорост на заваряване се комбинира с най-малките напречни сечения на ставите.

16. Намаляване на броя на гвоздеи и техните части.

17. Prokovyvayut фуги в студено или горещо състояние, което намалява вътрешни напрежения и увеличава здравината на конструкцията.

Споделяне на страницата