15.3.2. Снижение остаточных сварочных деформаций

Существуют способы снижения сварочных деформаций применяемые до сварки, в процессе сварки и после сварки.

1. Способы борьбы со сварочными деформациями до сварки:

а) конструктивные: уменьшение объема наплавленного металла до минимального по расчетным и технологическим требованиям; соблюдение симметричности сварных швов относительно центра тяжести сечения или равенства статистических моментов сечения швов в несимметричных сечениях:

(см. рис. 15.14, а)

б) технологические: назначение размеров деталей сварных элементов с припусками на усадку и взаимного расположения с учетом ожидаемой деформации (рис. 15.14, б); создание деформации отдельных деталей и их сопряжений, обратных по знаку и величине ожидаемым от сварки (рис. 15.14, в, г); использование поля напряжения, малоизменяющегося в результате сварки, – наложение швов по кромкам деталей, резаных кислородом.

Рис. 15.14. Примеры к способам снижения остаточных деформаций:

а) схема сечения несимметричной сварной балки; б) расположение деталей до сварки под углом; в) предварительный выгиб полки; г) предварительный выгиб элемента таврового сечения

2. Способы снижения деформаций, используемые в процессе сварки:

а) снижение погонной энергии сварки путем применения электродов и электродной проволоки малых диаметров, соответствующих режимов сварки и т.д.;

б) закрепление в зажимных приспособлениях, препятствующих сварочным деформациям в процессе сварки и при остывании;

в) выбор последовательности сборки и сварки, при которой сварочные деформации будут минимальными;

г) растяжение кромок, подвергающихся сварке;

д) уменьшение площадей зон пластических деформаций путем охлаждения водой в процессе сварки (контактная или сварка в защитных газах);

е) проковка многослойных швов.

3. Способы снижения сварочных деформаций после сварки применяют при известных уже деформациях и местах их расположения. Они получили наибольшее распространение в производстве. Это:

а) создание в элементе пластических деформаций, обратных по величине и знаку полученным от сварки, путем растяжения, изгиба, прокатки в роликовых правочных прессах и т.п.;

б) образование пластических деформаций, обратных сварочным, путем местных нагревов;

в) устранение остаточных сварочных деформаций применением высокого отпуска сварных элементов или узлов в зажимных приспособлениях.

Рассмотрим наиболее распространенные способы.

Проковку применяют для многослойных швов, снижая одновременно остаточные напряжения и деформации. Степень проковки устанавливают опытным путем на образцах или на самой конструкции.

Производят проковку при температуре наплавки ниже состояния синеломкости (<200°C). После ударов зубила на поверхности должны остаться вмятины.

Правка на валковых машинах (перекос, грибовидность).

Наиболее простой и экономический способ правки стальных конструкций – местный нагрев, не требующий сложной оснастки и позволяющий править практически любые конструкции.

Для местного нагрева до температуры перехода в пластическое состояние (600-800°С) используют пламя ацетиленокислородных горелок. Местный нагрев должен быт быстрым, концентрированным в «пятно» так, чтобы окружающий металл был мало нагрет и хорошо сопротивлялся расширению нагретого пятна, обеспечивая пластические деформации. Места нагрева назначают там, где необходимо получить сокращение металла.

Участки нагрева принимают в виде отдельных точек, пятен, полос и клиньев (рис. 15.15). Температуру нагрева определяют, пользуясь термокрасками (термокарандашами) или визуально по цветам побежалости стали непосредственно под пламенем горелки.

Рис. 15.15. Расположение зон местного нагрева при правке:

а) для правки хлопуна; б) для правки серповидности элемента таврового сечения; в) для правки элемента несимметричного двутаврового сечения; г) для правки прокатных профилей

Применение зажимных приспособлений для ограничения сварочных деформаций при производстве стальных конструкций ограничено из-за малой эффективности этого способа. С уменьшением жесткости элемента и увеличением зоны пластических деформаций эффективность зажимов приспособлений возрастает.