Конспект

Деформации и напряжения возникают при газовой сварке вследствие неравномерного нагрева свариваемого металла. При нагреве металл начинает расширяться, расширению препятствуют более холодные части металла, в результате препятствий возникают внутренние напряжения.

Вторичной причиной возникновения напряжений и деформаций при сварке является усадка металла шва при переходе из жидкого состояния в твёрдое. Усадкой называется уменьшение объёма металла при его остывании. Усадка металла вызывает продольные и поперечные деформации.

Величина расширения металла и связанная с этим степень деформации зависят от температуры нагрева и коэффициента линейного расширения металла. Чем больше коэффициент температурного расширения и выше температура нагрева металла, тем больше деформации. Форма детали, размеры и положение швов также влияют на величину деформаций при сварке. Чем сложнее деталь, больше в ней несимметричных швов и жёстче конструкция, тем скорее можно ожидать появление деформаций и напряжений при сварке.

Газовая сварка даёт большую зону нагрева по сравнению с другими видами сварки, поэтому она вызывает и большие деформации свариваемых изделий.

Для уменьшения деформаций при газовой сварке необходимо стремиться к равномерному распределению объёма наплавляемого металла, более равномерному нагреву детали при сварке, а также применять определённый порядок наложения швов. Важно правильно выбрать режим сварки. При сборке изделий под сварку зазор должен быть равномерным по всей длине шва. Прихватывать детали необходимо в меньшем числе точек.

Для устранения деформаций при сварке встык применяют обратноступенчатый и комбинированный порядок наложения сварных швов (см. рисунок). В этом случае весь шов делят на участки длиною 100—250мм. Сварку ведут отдельными участками в порядке, отмеченном цифрами, и направлении, указанном стрелками. При этих способах листы почти не будут коробиться, так как обеспечивается более равномерное распределение тепла вдоль шва, чем при непрерывной сварке, а потому величина деформации уменьшается.

Для уменьшения деформаций применяют также способ уравновешивания деформаций, при котором имеет значение очерёдность наложения швов. Очерёдность наложения выбирают так, чтобы последующий шов вызывал деформации, обратные деформациям, полученным при наложении предыдущего шва. При наложении шва 1 (см. рисунок) листы деформируются в одну сторону, а при наложении шва 2 — в противоположную. В результате двутавр будет иметь наименьшую деформацию.

Для уменьшения деформаций применяют и способ обратных деформаций. Его сущность заключается в том, что детали перед сваркой располагают так, чтобы после сварки они приняли требуемое расположение. В этом случае листы располагают под некоторым относительно друг друга углом. В процессе сварки вследствие усадки металла шва кромки сближаются, и в результате этого уменьшается деформация.

При сварке узла из нескольких труб сначала сваривают отдельные элементы, которые затем приваривают общим швом к соединяющей их детали (см. рисунок).

Жёсткое закрепление свариваемых деталей также применяют для уменьшения деформаций. Этот способ находит широкое применение в условиях серийного и массового производства при сварке деталей сложной формы. Детали закрепляют в специальных приспособлениях (кондукторах), в которых производят сварку, и вынимают их только после полного охлаждения. Однако при этом способе могут возникнуть внутренние напряжения, для снятия которых сваренный узел подвергают термообработке.

Для уменьшения деформаций применяют также предварительный подогрев свариваемой детали. В этом случае разность между температурой сварочной ванны и температурой всей детали уменьшается, и, следовательно, будут уменьшаться деформации от нагрева в процессе сварки. Данный способ нашёл широкое применение при ремонте изделий из чугуна, алюминия, бронзы, высокоуглеродистых и легированных сталей. Изделия подогревают в специальных печах, горнах, индукторах.

В некоторых случаях рекомендуется проковывать шов. Проковку проводят как в горячем, так и в холодном состоянии. Проковка металла шва улучшает механические свойства наплавленного металла и в значительной мере уменьшает усадку.

Кроме того, для снятия возникших при сварке напряжений и улучшения структуры металла шва и зоны термического влияния применяют термическую обработку.