100. Причины возникновения перемещений сварных конструкций балочного типа. Способы предотвращения перемещений.

Перемещение - изменение координаты точки изделия в пространстве.

При сварке, например, таврового профиля, точки в районе сварного шва на вертикальной стенке нагреваются больше, чем на горизонтальной полке. Это происходит потому, что теплоотвод от района шва в полке происходит в две стороны, а в стенке - в одну. В результате продольное перемещение точек стенки превосходит перемещение точек полки, а разница перемещений Δх фиксируется кристаллизующимся швом. Аналогичные явления возникают при сварке внахлестку.

Чтобы избежать негативных последствий относительного продольного смещения свариваемых элементов, например, в длинномерных мостовых балках, принимают меры по регулированию теплоотвода в отдельные элементы.

Перемещения Δх несмотря на их малые абсолютные значения, могут заметно влиять на остаточное скручивание свариваемых элементов.

Кручение сварных конструкций наиболее часто наблюдается при изготовлении балок, рам, панелей. В качестве примеров этого явления можно привести искажения формы крестообразной и коробчатой балок (рис.).

Относительное смещение свариваемых элементов Δх, являясь причиной скручивания при сварке швов 1 и 4 балки коробчатого сечения, закручивает балку в одну сторону, а при сварке швов 2 и 3 - в другую. Однако, результирующее скручивание не равно нулю в связи с неодновременностью заварки швов. Более того, если швы 1 и 4 сварить в одном направлении, а швы 2 и 3 - в противоположном, то закручивание от всех четырех швов суммируется.

101. Необходимость назначения полной термической обработки для сварных конструкций.

В зависимости от размеров сварной конструкции, деформируемости ее при высокотемпературном нагреве, предъявляемых к соединениям требований, наличия оборудования для термообработки, а также экономичности изготовления конструкции сварные соединения из среднелегированных сталей могут подвергаться и не подвергаться термообработке. Технология сварки существенно зависит от вида термообработки соединений после сварки.

Сварные соединения из среднелегированных сталей подвергают полной термообработке (закалке с последующим отпуском) во всех случаях изготовления ответственных и тяжелонагруженных конструкций, когда это возможно. Последующую полную термообработку производят, если позволяют габаритные размеры конструкций и обеспечиваются условия предупреждения деформаций при термообработке.

Закалка - это термообработка, направленная на получение в сплаве максимально неравновесной структуры и соответственно аномального уровня свойств. Любая закалка включает в себя нагрев до заданной температуры, выдержку и последующее быстрое резкое охлаждение. В зависимости от вида фазовых превращений, происходящих в сплаве при закалке, различают закалку с полиморфным превращением и закалку без полиморфного превращения.

Закалка с полиморфным превращением. Этот вид закалки применяется для сплавов, в которых один из компонентов имеет полиморфные превращения.

При закалке с полиморфным превращением нагрев металла производится до температуры, при которой происходит смена типа кристаллической решетки в основном компоненте. Образование высокотемпературной полиморфной структуры сопровождается увеличением растворимости легирующих элементов. Последующее резкое охлаждение ведет к обратному изменению типа кристаллической решетки, однако из-за быстрого охлаждения в твердом растворе остается избыточное содержание атомов других компонентов, поэтому после такого охлаждения образуется неравновесная структура. В металле сохраняются внутренние напряжения. Они вызывают резкое изменение свойств, увеличивается прочность, уменьшается пластичность. Именно по этой причине после закалки применяют отпуск

Отпуск - термообработка, направленная на уменьшение внутренних напряжений в сплавах после закалки с полиморфным превращением. Образование вторичных фаз после закалки с полиморфным превращением всегда опровождается резким увеличением внутренних. Соответственно максимально увеличиваются прочность и твердость, до минимума падает пластичность. Чтобы получить необходимое соотношение прочности и пластичности, такой сплав после закалки подвергают дополнительной термообработке: отпуску. Нагрев вызывает уменьшение концентрации легирующих элементов в твердом растворе и выделение вторичных фаз.