Способы уменьшения и исправления внутренних напряжений и деформаций

Борьба с внутренними напряжениями и деформациями является важнейшей задачей сварщика. Существует несколько способов уменьшения внутренних напряжений и деформаций в сварных конструкциях. К этим способам относятся: уменьшение массы наплавленного металла, правильный порядок наложения швов, выполнение длинных швов обратноступенчатым способом и применение многослойных швов, послойная их проковка, применение обратной деформации.

Уменьшение массы наплавленного металла на единицу массы конструкции достигается правильным конструированием изделия, применением листов и заготовок наиболее крупных размеров, сокращением сечения швов за счет уменьшения угла скоса кромок, использования технологии сварки с глубоким проплавлением и сварки на форсированных режимах.

При ручной дуговой сварке возможно применение нескольких способов выполнения длинных швов. Некоторые из этих способов показаны на рис. 25.

Применение многослойных швов позволяет уменьшить внутренние напряжения и коробление, улучшить структуру и качество наплавленного металла, обеспечить послойную термическую обработку швов.

Послойная проковка швов применяется при сварке металлов больших толщин и специальных жаропрочных сталей. Проковку производят после наложения каждого слоя частыми легкими ударами пневматического зубила с закругленным бойком. Частота и интенсивность проковки выбираются опытным путем в зависимости от толщины металла, состава стали, температуры нагрева, при которой ведется сварка, и ряда других факторов и условий. Проковку ведут до уничтожения рисунка шва. Обычно первый и последний слои металла не подвергаются проковке, так как она может вызвать в них появление трещин и надрывов.

Обратная деформация свариваемых элементов может выполняться по схемам, показанным на рис. 38. С целью уменьшения деформации конструкций, изготовляемых из вязких материалов, несклонных к трещинообразованию, может применяться жесткое закрепление отдельных элементов перед сваркой. Для закрепления используют специальные кондукторы, плиты и другие приспособления, обладающие большой жесткостью. В них собирают, сваривают и охлаждают конструкцию. Этот способ позволяет уменьшить или полностью избежать деформацию конструкции, но увеличивает внутренние напряжения в ней.

Рис. 38. Приемы снижения деформаций от сварки
а — угловой излом до сварки; б — сборка с расчетным отклонением от заданного положения; в — предварительный изгиб; г — механический зажим; д — сборка с переменным зазором; е — технически обоснованный выбор последовательности наложения швов (1—4)

Для частичного или полного устранения внутренних напряжений применяют предварительный подогрев свариваемого металла, термическую обработку швов и околошовной зоны после окончания сварочных работ, иногда применяют полную термическую обработку изделия.

Исправление различных деформаций и местных искривлений, возникающих в процессе сварки, выполняют механической и термической правкой. Для механической правки применяют прессы, домкраты, правильные вальцы, ударные приспособления. Термическая правка выполняется путем воздействия местного источника тепла на деформированный участок (газовой горелкой, угольной дугой прямого или косвенного действия, наплавкой валика и т. п.).

Термическая правка широко используется в производстве, так как она проста, удобна, дешева, позволяет исправлять общие и местные деформации. Подвергать термической правке можно металлы, обладающие достаточной пластичностью и не меняющие своих свойств в интервалах температур правки.

При правке деформированную поверхность нагревают до 300—650 °С со стороны выпуклой части (горба). В зависимости от величины деформации нагрев производят несколько раз, начиная с максимальной точки прогиба и постепенно переходя к краю исправляемого участка.

Местным нагревом можно править сложные, механически обработанные детали.