1.3 Методи зниження

Є три основних способи зменшення зварювальних напружень і деформації: 1) зменшення об’єму матеріалу, що піддається пластичному деформуванню на стадії нагрівання; 2) створення в зонах пластичної деформації, що виникли при нагріванні деформації протилежного знаку (як при охолодження так і при нагріванні); 3) компенсація зварювальних напружень та деформацій шляхом симетричного розміщення швів, створення зон пластичних деформацій, забезпечення вільної усадки.

До методів попередження відносять: 1) регулювання теплового стану металу зварного з’єднання при зварюванні; 2) активне навантаження зварних елементів під час зварювання; 3) комплексна деформація.

Регулювання теплового стану металу при зварюванні можна досягти інтенсивним тепловідведенням від зони шва а також з застосуванням концентрованих джерел нагрівання.

До способів активного навантаження відносяться: вібраційне або ультразвукове оброблення в процесі зварювання комплексна деформація може досягатися раціональним конструюванням, застосуванням раціональної послідовності складання і зварювання конструкції, закріплення виробів в процесі зварювання.

До методів усунення відносяться: 1) силовий тобто механічний вплив на зварне з’єднання; 2) тепловий вплив.

Силовий може здійснюватись розтягуванням зварного з’єднання; прокату роликами зварного шва; вібраційним або вибуховим обробленням зони шва. Найбільш поширеним тепловим впливом є термооброблення та термічне правлення зварного з’єднання.

Величина і характер зварювальних напруг і деформацій визначаються низкою технологічних і конструктивних факторів. Розглянемо вплив деяких з них.

Вид та спосіб зварювання. Значний вплив на величину зварювальних деформацій надає ступінь концентрації теплоти. Її висока концентрація сприяє звуженню зони, що піддається пластичних деформацій, та зменшення деформацій всієї конструкції.

Величину залишкових деформацій можна знизити, замінивши ручне дугове зварювання покритими електродами автоматичним або напівавтоматичним зварюванням у вуглекислому газі, аргоні або порошковим дротом.

Вплив форми шва. Величина і характер залишкових зварювальних деформацій помітно залежать від форми шва. За інших рівних умовах Х-подібна підготовка кромок завдяки симетричному розташуванню швів відносно нейтральної осі викликає меншу кутову деформацію, ніж V-образна. З метою зменшення деформацій у деяких випадках доцільно застосовувати двосторонню зварювання. При зварюванні під флюсом менші деформації відбуваються у з'єднаннях без скосу крайок. Ефективний захід зниження деформацій - зменшення перетину шва.

Режим зварювання. Величина і характер зварювальних напружень і залишкових деформацій перебувають у прямій залежності від погонною енергії зварювання, яка визначається обраним режимом зварювання. Зі зменшенням погонною енергії деформації знижуються.

Порядок зварювання та закріплення деталей, що зварюються. На величину виникають при зварюванні залишкових деформацій і напруг істотно впливає порядок накладення зварних швів по довжині з'єднання і його перетину. Найбільші залишкові деформації відзначені при зварюванні на прохід, тобто при виконанні швів від початку до кінця без перерв. У разі ручного зварювання для зменшення величини деформації доцільно виконувати шви від середини листів до країв. Цю схему застосовують при виконанні зварювання двома зварниками.

Різко зменшує величину напружень і деформацій так звана обратноступенчатая зварювання, коли шов зварюють ділянками таким чином, щоб до початку зварювання подальшого ділянки температура попереднього була не вище заданого значення, наприклад при зварюванні сталей - не вище 200 ... 300 ° С. Для одностороннього зварювання ця умова забезпечується, якщо довжина ступеня дорівнює ділянці, звареного одним електродом (при перетині шва, рівному 1 ... 2 перерізу стрижня електрода). Зменшення деформацій і напруг при обратноступенчатой​​зварюванні пов'язано з тим, що її виконують по розширеному зазору. При охолодженні одночасно зі зменшенням ширини шва зменшується і розширений зазор, що сприяє зниженню реактивних напружень і деформацій.

Для зменшення величини залишкових напруг і деформації ¬ ту при зварюванні багатопрохідних швів застосовують каскадний метод зварювання. Істотний вплив на величину напружень і залишкових деформацій надають довжина і напрям зварювання окремих швів.

Ефективний захід зниження залишкових деформацій - закріплення деталей, що зварюються в спеціальних пристосуваннях - кондукторів.