книги из ГПНТБ / Фоминых В.П. Электросварка учеб. для проф.-техн. училищ

дольных и поперечных напряжении и укорочений стенка и пояс тавра деформируются, тавр изгибается по длине. Величина таких деформаций зависит от соотношения размеров стенки и пояса, последовательности наложе­ ния сварных швов, величины погонной энергии, условий

меньше, тем меньше деформация), закрепление, количе­ ство проходов и т. д. Листы необходимо закреплять как можно ближе к сварному шву. Расстояние крепления от шва при сварке тонких листов должно быть равно 3—6- кратной ширине шва. Крепления, расположенные на зна­ чительном расстоянии от шва, практически не оказыва­ ют влияния на конечные угловые деформации.

В о п р о с ы д л я с а м о п р о в е р к и

1. Какие деформации в стыковых соединениях существуют?

2. Какие деформации в тавровых соединениях существуют?

§29. МЕТОДЫ БОРЬБЫ С О СВАРОЧНЫМИ ДЕФОРМАЦИЯМИ

ИНАПРЯЖЕНИЯМИ

Рациональное конструирование сварных узлов. Ра­ бочие чертежи сварных конструкций следует разраба­ тывать с учетом мероприятий по уменьшению свароч­ ных напряжений и деформаций. Для этого сварные со­ единения конструируют таким образом, чтобы объем наплавленного металла был минимальным. Например, при толщине металла более 12 мм следует применять X

90

и К-образную подготовку кромок. С этой же целью за­ меняют прерывистые соединения на сплошные швы меньшего сечения. Выполняют стыковые швы при мини­ мальном угле раскрытия шва и минимальном зазоре. Избегают резких переходов сечений, а также применя­ ют преимущественно стыковые соединения и не допу­ скают концентрации и пересечений сварных швов.

Технология сборки и сварки. Порядок сборки под сварку, способ сварки, режимы сварки и последователь­ ность наложения шва по его длине и сечению оказыва­ ют значительное влияние на величину деформаций и на­ пряжений при сварке. Чтобы уменьшить остаточные де­ формации и напряжения конструкций и изделий при сборке по возможности не допускают скрепления узлов и деталей прихватками, которые создают жесткое за­ крепление. Для обеспечения подвижного состояния за­ крепленных деталей используют клиновые, центровоч­ ные и другие сборочные приспособления.

На образование остаточных деформаций и напряже­ ний значительное влияние оказывает способ сварки.

На величину и характер сварочных напряжений и остаточных деформаций влияет погонная энергия свар­ ки и режим сварки. Увеличение сечения шва, как прави­ ло, способствует росту деформаций. Величина остаточ­ ных деформаций и напряжений зависит и от порядка наложения швов по длине и сечению. Например, при сварке листовых конструкций вначале выполняют по­ перечные швы отдельных поясов, а затем соединяют (сваривают) пояса между собой.

Уравновешивание деформаций. Сущность этого спо­ соба заключается в том, что устанавливают определен­ ную последовательность наложения швов, при которой деформации от предыдущих швов снижаются при вы­ полнении последующих швов. Этот способ широко при­ меняют при сварке стержневых конструкций или дета­ лей симметричного сечения.

Обратные деформации. Перед сваркой конструкции или элемента для уменьшения остаточной деформации искусственно создают деформацию, обратную по знаку, по отношению к той, которая может возникнуть при сварке. На рис. 34 показаны некоторые примеры исполь­ зования обратной деформации.

Жесткое закрепление (рис. 35). Закрепление обеспе­ чивает уменьшение сварочных деформаций по сравне-

-91

ниго со сваркой в незакрепленном состоянии, если зона нагрева до температур выше 600°С не превышает 0,15 общей ширины свариваемого элемента. Если зона нагре­ ва будет более 0,15 ширины листа, то жесткое закреп­ ление не уменьшает деформа­ ций, а наоборот, может увели­ чить их по сравнению со свар­

кой в свободном состоянии.

при многослойной сварке проковку выполнять по­ слойно, а первый и последний слой не проковывать;

проковку следует выполнять на участке шва длиной 150—200 мм сразу же после сварки или после подогре­ ва его до 150—200° С;

при сварке металла толщиной более 16 мм необхо­ димо проковывать и металл околошовной зоны.

Общий отжиг сварного изделия. Отжиг применяется для сталей, имеющих склонность к образованию зака­ ленных зон вблизи сварного шва (особенно при боль­ шой толщине свариваемого металла), и для конструк­ ций, работающих при знакопеременных нагрузках.

Механическая правка конструкций после сварки. Правку выполняют приложением ударной или статиче­ ской нагрузок при холодном или нагретом состоянии ме­ талла.

Термическая правка конструкций и изделий после сварки. Правка выполняется наплавкой валиков с об­ ратной стороны шва или местным нагревом, производи-

92

мьш в особом для каждой конструкции порядке. Для получения сварных конструкций заданных проектных размеров необходимо давать припуски на усадку свар­ ных швов. На один поперечный стыковой шов проката пли листа толщиной 8—16 мм припуск должен состав­ лять около 1 мм.

§ 30. ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ СВАРКЕ СТАЛЕЙ, ЧУГУНА И ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

При выборе метода уменьшения деформаций и на­ пряжений, возникающих в процессе сварки, необходимо учитывать марку свариваемого металла.

При сварке пластин из углеродистой стали зазор можно делать меньше, чем при сварке медных пластин, При сварке медных пластин, вследствие большого ли­ нейного и объемного расширения меди, при маленьком зазоре в конце сварки пластины будут накладываться одна на другую. Если же их до начала сварки жестко закрепить, то в этом случае возникнут значительные остаточные напряжения и деформации.

При сварке пластин из легированной стали вследст­ вие изменения объема металла при изменении структу­ ры могут возникать силы сжатия, если увеличивается объем или силы растяжения при уменьшении объема. Поэтому при сварке легированных сталей необходимо стремиться к уменьшению объема наплавленного ме­ талла и выполнять сварочные работы таким образом, чтобы было меньше закрепленных частей свариваемой конструкции. Свобода частей свариваемой конструкции уменьшит возникновение внутренних напряжений.

При сварке чугуна деформаций не возникает, так как при образовании значительных внутренних напря­ жений образуются трещины.

Для уменьшения деформаций и внутренних напря­ жений при сварке цветных металлов, имеющих значи­ тельный коэффициент линейного и объемного расшире­ ния, необходимо увеличивать зазор между свариваемы­ ми кромками и уменьшать объем наплавленного металла, а также требуется жесткое закрепление свариваемых деталей.

В о п р о с ы д л я с а м о п р о в е р к и

1. Какие методы уменьшения (предупреждения) сварочных на­ пряжений и деформаций существуют?

•2. В чем особенности жесткого закрепления деталей при сварке?

93

Сварные соединения бывают стыковыми, угловыми, тавровыми и нахлесточными, а также прорезными (вы­ полненными через отверстие). •

Стыковые сварные соединения (рис. 36,а). По фор­ ме подготовки кромок свариваемых деталей стыковые соединения бывают с отбортовкой кромок, без скоса кро­ мок, с Ѵ-образным прямолинейным скосом одной или двух кромок, с Ѵ-образным криволинейным скосом од­ ной пли двух кромок, с К-образным симметричным и не­ симметричным скосом одной кромки, с Х-образным пря­ молинейным или криволинейным скосом двух кромок.

По выполнению стыковые соединения бывают одно­ сторонние и двусторонние, а по применению подкладок— без подкладок и с подкладками.

Угловые сварные соединения (рис. 36,6). По форме подготовки кромок свариваемых деталей угловые соеди­ нения бывают с отбортовкой кромок, без скоса кромок, с одним скосом одной кромки, с двумя скосами одной кромки или с односторонним скосом двух кромок.

По выполнению угловые соединения бывают односто­ ронние и двусторонние, а также односторонние и двусто­ ронние впритык.

Тавровые сварные соединения (рис. 36, в). По форме подготовки кромок свариваемых деталей тавровые сое­ динения бывают без скоса кромок, с одним и с двумя скосами одной кромки.

По выполнению тавровые соединения могут быть од­ носторонние и двусторонние, а по протяженности — сплошные и прерывистые.

Нахлесточные сварные соединения (рис. 36,г). По

форме подготовки кромок свариваемых деталей нахлес­ точные соединения бывают без скоса кромок, с круглым и удлиненным отверстием.

По характеру выполнения шва нахлесточные соеди­ нения могут быть односторонними и двусторонними, а также односторонними прерывистыми и односторонними со сплошным швом.

94

Элементы геометрической формы подготовки кромок под сварку. Элементами геометрической формы подго­ товки кромок под сварку (рис. 37) являются: угол рас­ крытия шва а0 ; зазор между стыкуемыми кромками а; притупление кромок S; длина скоса листа при наличии

95

раций напряжений. ГОСТ 5264—69 допускает смещение

нениях— ширина шва «s», высота шва «h» и катет шва «/(» (рис. 38).

О)

Горизонтальный Вертикальный

Рис. 39. Примеры классификации сварных швов

(рис. 39,а); по расположению в пространстве—нижние, горизонтальные, вертикальные и потолочные (рис. 39,6); по отношению к действующим усилиям на швы — флан-

прожог. Поэтому сварщики, боясь получения прожога, уменьшают величину сварочного тока, тем самым спо­ собствуют получению непровара свариваемых кромок в корне шва.

Устранение непровара свариваемых кромок в корне шва является первостепенной задачей, но иногда вслед­ ствие недоступности, когда сварка возможна только с одной стороны, допускается непровар корня шва далее при сооружении трубопроводов, работающих при ус­ ловном давлении от 100 до 1000 кг/см2 и температуре от минус 50 до плюс 510° С.

Причинами образования подрезов являются чрезмер­ ный сварочный ток, большая скорость сварки, неправиль­ ный угол наклона электрода, а также отсутствие мани­ пуляции электрода и низкая квалификация сварщика. Шлаковые включения образуются из-за отсутствия вза­ имной растворимости элементов, малой, величины сва­ рочного тока и неправильно установленных полярности и угла наклона электрода, а также необеспеченности ме­ таллургической обработки расплавленного металла сва­ рочной ванны и применения непрокаленных флюсов и электродов при низкой квалификации сварщика.

Поры и трещины образуются вследствие того, что не обеспечена металлургическая обработка сварочной ван­ ны, применяются сырые сварочные материалы (флюсы, электроды) и не очищенная от ржавчины, окалины, мас­ ла и грязи проволока, а также из-за недостаточно хоро­ шей зачистки свариваемых кромок и несоблюдения тех­ нологии и режимов сварки.

Трещины могут образоваться и от нарушения режи­ мов термической обработки сварных соединений. Все перечисленные дефекты сварных швов, кроме непровара корня шва, легко могут быть устранены после оконча­ ния сварки. В узлах трубчатого сечения или в других конструкциях, где сварка возможна только с одной сто­ роны, образование непровара корня шва неизбежно. По­ этому для обеспечения полного провара корня шва и предупреждения образования прожога применяют при сварке стыковых соединений стальные, керамические или асбестовые подкладки, соединения взамок и различ­ ного рода вставки, а также колебательное движение электродов и газовые подушки.

Флюсовые подушки применяются при автоматической сварке под флюсом тогда, когда по своим габаритам