Сварочные деформации корпусных конструкций
При сварке корпусных конструкций могут возникнуть различные деформации и напряжения. Причинами их возникновения являются неравномерный нагрев, охлаждение и усадка сварного шва. Остывание и затвердевание металла шва сопровождается его усадкой (укорачиванием) в поперечном и продольном направлениях, чему препятствуют соседние, менее нагретые участки металла. В результате этого после сварки возникают усадочные напряжения. Усадочные напряжения в отдельных случаях вызывают появление трещин, если металл недостаточно пластичен. Продольная усадка порождает коробление полотнищ в продольном направлении, поперечная вызывает угловые деформации (рис. 4.17), т. е. смещение сварных деталей вокруг оси шва. Все виды сварочных деформаций корпусных конструкций разделяют на местные и общие. Местные деформации изменяют форму элементов конструкции, общие — конструкцию в целом.
Рис. 4.17. Схема возникновения сварочных деформаций:
а — продольная усадка,
б — угловая деформация;
1,2 — сваренные детали,
l — длина деталей,
b — ширина деталей,
Δl — усадка по длине,
Δb — усадка по ширине,
α — угол поворота при деформации
Методы предупреждения деформаций. На стадии разработки судовых конструкций уменьшают число сварных соединений, повышают жесткость конструкций, проектируют соединения с минимальным количеством наплавленного металла. Для предотвращения общих и местных сварочных деформаций от потери устойчивости тонколистовых конструкций используют гофрированные полотнища вместо плоских с приварным набором, прессованные панели. При проектировании конструкций предпочтение отдается симметричным поперечным сечениям сварных элементов. Рекомендуется также избегать односторонних швов. Это требование относится к угловым, тавровым и стыковым соединениям. В первую очередь сваривают стыковые соединения, а затем угловые и тавровые.
Для достижения некоторого растягивающего эффекта часто применяют жесткое крепление свариваемых конструкций по контуру с помощью прихваток (крепление конструкции к сборочной плите, сборочной постели). При сварке полотнищ используют также наложение грузов на плоскость полотнища. Применяемые на концах швов выводные планки способствуют уменьшению образования угловых деформаций. Для борьбы с общим изгибом конструкции или с угловыми деформациями эффективен метод обратного выгиба, который заключается в предварительном изгибе свариваемых элементов в сторону, обратную ожидаемой деформации.
Если конструктивные и технологические мероприятия не снижают деформаций до их допустимых значений, сварные конструкции подвергают правке.