Когда появляются временные сварочные деформации
Обновлено: 11.05.2024
1. Дуга горит между свариваемым изделием и плавящимся электродом или электродной проволокой.
2. Сварочная ванна защищается газом и шлаком, которые образовались в процессе плавления основного и сварочного материалов.
3. Электрод плавится за счет тепла дуги или газового пламени.
ВОПРОС 2. Какой буквой русского алфавита обозначают вольфрам и ванадий в маркировке стали?
1. Вольфрам — Г, ванадий — В.
2. Вольфрам — В, ванадий — Ф.
3. Вольфрам — К, ванадий — Б.
ВОПРОС 3. Электроды каких марок имеют рутиловое покрытие?
1. УОНИИ 13/45, СМ-11.
2. АНО-3, АНО-6, МР-3.
ВОПРОС 4. Чему равно общее напряжение нескольких одинаковых источников ЭДС, соединенных последовательно?
1. Напряжению одного из соединенных источников ЭДС.
2. Частному от деления произведений напряжений соединенных источников ЭДС на сумму их напряжений.
3. Алгебраической сумме напряжений источников ЭДС.
ВОПРОС 5. Какой частоты переменного тока, вырабатывают электростанции в России?
1. Переменный ток с частотой 100 Гц.
2. Переменный ток с частотой 60 Гц.
3. Переменный ток с частотой 50 Гц.
ВОПРОС 6. Укажите величину зазора между свариваемыми кромками элементов толщиной до 5 мм по ГОСТ 5264-80?
ВОПРОС 7. Для какой группы сталей применяют при сварке электроды типов Э38, Э42, Э42А, Э46, Э46А?
1. Для сварки теплоустойчивых низколегированных сталей.
2. Для сварки углеродистых конструкционных сталей сталей.
3. Для сварки низколегированных конструкционных сталей.
ВОПРОС 8. Что обозначает в маркировке электродов буква «Э» и цифры, следующие за ней?
1. Марку электрода и номер разработки.
2. Завод-изготовитель и номер покрытия.
3. Тип электрода и гарантируемый предел прочности наплавленного ими металла в кгс/мм2.
ВОПРОС 9. Влияет ли род и полярность тока на величину проплавления при РДС?
1. Влияет незначительно.
3. Влияет существенно.
ВОПРОС 10. Как влияет длина дуги на ширину шва?
2. С увеличением длины дуги ширина шва уменьшается.
3. С увеличение длины дуги ширина шва увеличивается.
ВОПРОС 11. В каких условиях рекомендуется хранить электроды?
1. В сухом отапливаемом помещении при температуре не ниже +15 и влажности воздуха не более 50 %.
2. В складском помещении при температуре выше 00С.
3. В ящиках, в упакованном виде.
ВОПРОС 12. Какие дефекты могут быть в сварном шве, если притупление кромок превышает рекомендуемую величину?
1. Возможно появление непровара корня шва.
2. Возможно появление холодных трещин.
3. Возможно появление пористости.
ВОПРОС 13. С какой целью источники питания сварочной дуги для ручной дуговой сварки имеют напряжение холостого хода выше, чем напряжение на дуге при сварке?
1. Для увеличения глубины проплавления в начале шва.
2. Для улучшения возбуждения дуги.
3. Для уменьшения разбрызгивания металла.
ВОПРОС 14. Какие углеродистые и низколегированные стали необходимо подогревать при сварке?
1. С эквивалентным содержанием углерода более 0,5 %.
2. С содержанием серы и фосфора более 0,05 % каждого.
3. С содержанием кремния и марганца до 0,5…1,5 % каждого.
ВОПРОС 15. Какие способы резки рекомендуется применять для подготовки деталей из аустенитных сталей?
2. Кислородно-флюсовая, плазменно-дуговая, механическая.
ВОПРОС 16. Что входит в понятие металлургической свариваемости металлов?
1. Влияние на свариваемость химического состава металла и отсутствие дефектов в результате химического взаимодействия элементов в сварочной ванне и кристаллизующемся металле шва.
2. Влияние на свариваемость способа сварки и возможность появления дефектов в результате воздействия термического цикла на сварочную ванну и кристаллизующейся металл шва.
3. Влияние на свариваемость объема сварочной ванны и кристаллизующегося металла шва.
ВОПРОС 17. Какие сварочные деформации называют остаточными?
1. Деформации, появляющиеся во время сварки.
2. Деформации, появляющиеся по окончании сварки.
3. Деформации, образующиеся под действием эксплуатационных нагрузок.
ВОПРОС 18. Допускаются ли трещины в сварных швах при сварке низколегированных сталей?
1. Допускается, если их длина не превышает толщины металла шва.
2. Допускается, если концы трещины после сварки заварить газовой сваркой.
3. Не допускаются.
ВОПРОС 19. Какой род тока более опасен при поражении человека электрическими токами при напряжении 220В?
1. Переменный ток 50 Гц.
2. Постоянный ток.
3. Ток высокой частоты.
ВОПРОС 20. Какими индивидуальными средствами должен обеспечиваться сварщик при выполнении потолочной сварки?
1. Поясом безопасности.
2. Беретом и рукавицами.
3. Нарукавниками, шлемом и пелеринами.
Для перехода на следующую страницу, воспользуйтесь постраничной навигацией ниже
Все что нужно знать о сварочных деформациях, чтобы не сделать брак
Деформации при сварке весомо влияют на качество готового изделия. Изменение геометрии сваренной детали способно превратить её в брак.
О том как предотвратить эту ситуацию мы подробно описали в статье, подобрали фото и видео материалы, а также разобрали часто возникающие вопросы.
Определение
Сварочные деформации являют собой значительную проблему: из-за них готовое изделие самопроизвольно изменяется и перестаёт соответствовать исходным требованиям по качеству и функциональности.
Проблема состоит из 2-х основных компонентов:
- сварочное напряжение: разнонаправленные усилия, возникающие при сварке в теле детали и измеряемые соотношением силы на рассматриваемую площадь;
- сварочные деформации: изменение первоначальных форм и размеров деталей при сварке в результате сжимающих и изгибающих (в основном) усилий.
В результате их развития изделие из металла изменяется будто само по себе.
Классификация (виды)
Сварочные напряжения и деформации подразделяются по таким признакам:
- участок: местное появление или общее (в масштабах всего изделия);
- продолжительность существования: временные (самостоятельно нивелируются по остывании) и остаточные (сохраняются в охлаждённом металле);
- критерий восстановления формы: упругие (конструкция возвращается к исходным размерам и форме после остывания) и пластичные (обратного изменения нет).
Влияют на их особенности и значения общий характер сварочного процесса, продолжительность сварки и некоторые другие факторы:
- теплота нагрева: перегрев шва и околошовной зоны или основного металла (связано с его металлографической структурой);
- направление развития: продольные и поперечные;
- объём развития: сварочные напряжения и деформации проявляются в кристаллах, в группах зёрен или во всем объёме металла;
- тип напряжения: линейные (развитие выполняется по вектору), плоскостное (векторы в одной плоскости) и объёмные.
Возникновение коробления способно произойти возле шва и на расстоянии от него.
Почему образуются
Сварочные деформации появляются из-за целого комплекса разных факторов – неизбежных и сопутствующих.
Основные причины
Факторы сварочных напряжений и деформаций, которые присутствуют всегда, после любого зажигания дуги:
- развитие знакопеременных напряжений (особенно в легированных и высокоуглеродистых сталях) из-за крайне неравномерного нагрева металлических кромок;
- проявление структурных изменений и колебания физических свойств материалов (местное изменение теплопроводности и теплового расширения);
- усадка при кристаллизации, генерирующая трёхмерное напряжение.
Избежать их не удастся, поэтому важно представлять механизм развития данных феноменов и методы противодействия им.
Литейная усадка
Сварочная ванна представляет собой небольшую (до нескольких куб. см) массу расплавленного металла, который отличается повышенными текучестью и объёмом. В силу металлургических процессов возникает сцепление горячих присадочного и основного металлов.
В ходе сброса теплоты в окружающую среду временное расширение металла прекращается, начинается обратный процесс – объём теряется, отдельные зерна и кристаллы стягиваются к центру образующегося шва. По мере этого возникает растягивающее напряжение, которое нарастает и приводит к стягиванию основного металла.
Внутренние продольные напряжения вызывают коробление по длине, поперечные являются причиной угловых смещений. Их комбинированное действие в сложно оцениваемых пропорциях вызывает комплексные изменения формы деталей.
Нагревание и охлаждение производятся неравномерно
Сварочное напряжение в качестве основной причины своего появления имеет неравномерное прогревание основного металла. Суть сварки заключается в точечном (узко концентрированном) вводе теплоты на участок, где планируется плавление.
Электрический ток сосредоточенно разогревает поверхность металла, передавая в него энергию.
Между тем сплав обладает собственной теплопроводностью, теплоёмкостью, запасом пластичности и прочности. Вводимое тепло влияет на резкое увеличение или понижение этих характеристик – строго в зависимости от температуры нагрева. Так, высокая температура возле ванны делает теплопроводность близкой к нулю, что автоматически повышает напряжения.
Охлаждение, обратный процесс, не идёт строго в обратном порядке – возникают отклонения, неравномерность сброса и отвода теплоты (причём частично – из-за разницы температур, когда ванна остывает быстрее околошовной зоны), проявляются изменения в структуре – всё это сильно влияет на кристаллическую решётку сталей.
Изменения структуры материала
Деформации и напряжения в низкоуглеродистых и легированных сталях проявляются ввиду сложности с кристаллической решёткой. Введение теплоты вызывает повышенные растягивающие и сжимающие усилия, которые постепенно развиваются в значительные деформации. Их усиление проявляется в образовании трещин и изменении местного кристаллического состава стали.
Проблема усугубляется при соединении отличающихся по химическому составу материалов.
Косвенные причины
Деформация металла при сварке способна появляться не только из-за химического состава или количества вводимой теплоты. Есть факторы, которые считаются побочными и могут отсутствовать:
- несоответствие фактически осуществляемого процесса параметрам технологии (к примеру, излишний объем наплавленного металла или завышенный сварочный ток, излишне нагревающий детали);
- неточность планирования швов (малое расстояние, некорректный тип шва или его параметры);
- недостаточность профессиональных знаний и практических умений сварщика.
Эти причины возникновения напряжений и деформаций проявляются в проявлении брака при сварке – от непровара и трещин до термического изгиба балки.
Как избежать деформации при сварке
Чтобы предотвратить появление деформации при сварке нужно обратить внимание при планировании на следующее:
- швы оптимально проектировать симметричными к самым длинным осям образуемой детали и отдельных заготовок;
- рекомендуется избегать пересечения швов (не более 1 пересечения в каждой точке);
- обязательный соответствующий предварительный расчёт сварного соединения, что позволит корректно подготовить кромки, зазор между ними и припуски на временные деформации;
- непосредственно перед розжигом дуги важно проверить фактическое соответствие положений элементов расчётным значениям;
- выполнить предварительную деформацию – в направлении и по форме, прямо противоположным возникающей остаточной деформации, это приведет к нивелированию необратимых изменений;
- сварочные напряжения и деформации во многом образуются из-за вводимого тепла – поэтому снятие так называемого «паразитного» тепла (избыточного) способно удержать состояние основного металла на приемлемом уровне, выполняется это с помощью медных или охлаждаемых водой накладок;
- применять специальные техники и манипуляции, к примеру — варить обратноступенчатым способом, что даст остыть деталям и упростит ситуацию.
Эти моменты приводят к снижению напряжений, которыми и вызывается остаточная деформация металла при сварке.
Деформации и напряжения при сварке
В производстве металлоконструкций самые надежные и долговечные соединения обеспечивает сварочная технология при условии безошибочного проведения работ. Если же хоть незначительно нарушаются технологии процесса, то в создаваемой конструкции формируются деформации и напряжения при сварке. При этом искривляются формы, возникают неточности в размерах изделия, что делает невозможным качественное выполнение функциональных задач.
Что являют собой напряжения и деформации
Появлением напряжений и искажений сопровождается любое силовое воздействие на металлическое изделие. Силу, которая оказывает давление на единицу площади называют напряжением, а нарушение целостности форм и размеров в результате силовой нагрузки называют деформацией.
Напряжение может быть вызвано физическим усилием сжимающего, растягивающего, срезающего или изгибающего характера. Когда сварочные напряжения и деформации превышают допустимые значения, то это влечет за собой разрушению отдельных элементов и всей конструкции.
Почему образуются деформации и напряжения
Деформации при сварке появляются из-за вызванных разными факторами внутренних напряжений. Причины таких нарушений условно разделяют на две большие категории: основные (неизбежные), которые всегда присутствуют при сварочных работах и сопутствующие, которые подлежат устранению.
Причины неизбежные
Группу основных составляют следующие причины возникновения напряжений и деформаций при сварке:
структурные видоизменения, провоцирующие развитие сжимающих и растягивающих напряжений. Довольно часто при охлаждении изделий, выполненных из высокоуглеродистых и легированных стальных сплавов при нарушается зернистая структура металлов и размеры самих деталей.
В результате меняется первоначальный объем металла, что собственно и поднимает внутреннее напряжение;
- неравномерный прогрев. В процессе сварки нагревается только задействованный участок металла, при этом он расширяется и оказывает влияние на менее нагретые слои. Образующаяся вследствие прерывистого прогрева высокая концентрация напряжений в сварных соединениях в основном зависит от показателей линейного расширения, степени теплопроводности и температурного режима. Чем выше эти показатели, тем меньшей является теплопроводность металла и соответственно возрастают риски неточностей сварочном шве;
- литейная усадка, когда объем металла заметно уменьшается из-за его кристаллизации. Объясняется это тем, что в расплавленном металле под влиянием усадки образуется сварочное напряжение, которое может быть одновременно поперечным и продольным.
Не только внешние силовые воздействия способны спровоцировать напряжение при сварке. Металлическим сплавам характерны также свои собственные напряжения и деформации, которые разделяются на остаточные и временные. Первые возникают вследствие пластичной деформации и даже после охлаждения конструкции они в ней остаются. Когда появляются временные сварочные деформации? Непосредственно в процессе сваривания в прочно зафиксированном изделии.
Сопутствующие причины
Кроме основных существуют также побочные причины возникновения деформаций при сварке. К таковым относят:
- отклонение от технологических нормативов, например, использование не подходящих для конкретного случая электродов, нарушение режимов сварки, недостаточная подготовка изделия к сварочному процессу и другие;
- несоответствие конструктивных решений: частое пересечение между собой сварных соединений или недостаточное расстояние между ними, неточно подобранный тип шва и т. д.;
- отсутствие опыта и соответственных знаний у сварщика.
Что из перечисленного вызывает концентрацию напряжений в сварных соединениях? Любое неправильное действие приводит к технологическим дефектам шва, в частности к появлению трещин, пузырей, непроваров и других браков.
Виды деформаций и напряжений
Различают разные виды напряжений в зависимости от характера их возникновения, периода действия и других факторов. В таблице ниже показано что вызывает концентрацию напряжений в сварных соединениях и какими они бывают.
| Характер возникновения | Тип напряжения | Чем вызвано нарушение |
| В соответствии причины появления | Тепловые | Неравномерный прогрев из-за перепада температур в процессе сварки |
| Структурные | Изменения в структуре металла при нагревании его выше предельно допустимой температуры | |
| По времени существования | Временные | Образуются при фазовых видоизменениях, но постепенно исчезают вследствие охлаждения |
| Остаточные | Даже после ликвидации причин их появления присутствуют в изделии | |
| По охватываемой площади | Действующие в пределах всей конструкции | |
| Действующие только в зернах структуры материала | ||
| Присутствующие в кристаллической решетке металла | ||
| По направленности действия | Продольные | Образуются вдоль линии сварочного шва |
| Поперечные | Располагаются перпендикулярно к оси соединения | |
| По виду напряженного состояния | Линейные | Только в одном направлении распространяется действие |
| Плоскостные | Образуются в двух разных направлениях | |
| Объемные | Оказывают одновременно трехстороннее воздействие | |
Виды деформаций при сварке бывают:
- местные и общие. Первые возникают на отдельных участках и изменяют только часть изделия. Вторые проводят к изменению размера всей конструкции и искривлению ее геометрической оси;
- временные и конечные. Возникающие в конкретный момент сварочные деформации называют временными, а те, которые после полного охлаждения изделия остаются в нем - остаточными;
- упругие и пластичные. Когда после сварки размер и форма конструкции полностью восстанавливаются, деформация упругая, если дефекты остаются - пластичная.
Деформации металла возможны как в плоскости сварной конструкции, так и вне нее.
Тестирование сварных швов и расчет деформаций
С целью определения прочности и надежности шва, и выявления возникших дефектов проводится тестирование сварных соединений. Такой контроль позволяет своевременно обнаружить браки и оперативно их устранить.
Для выявления изъянов используют следующие типы контроля:
- разрушающий. Позволяет исследовать физические качества сварного шва, активно применятся на производственных предприятиях;
- неразрушающий. Проводится посредством внешнего осмотра, капиллярного метода, магнитной или ультразвуковой дефектоскопии, контролем на проницаемость и другими способами.
При производстве конструкций с применением сварки одним из важных нюансов является точное определение возможных деформаций и напряжений. Их наличие приводит к отклонениям от первоначальных размеров и форм изделий, понижает прочность конструкций и ухудшает эксплуатационные качества.
Расчет сварочных напряжений и деформаций позволяет проанализировать разные варианты проведения сварочных операций и спланировать их последовательность так, чтобы в процессе работ конструкция подвергалась минимальным напряжениям и образованию дефектов.
Способы устранения сварочных напряжений
Дли ликвидации напряжений проводят отжиг или же используют механические методы. Наиболее прогрессивным и действенным считается отжиг. Применяется метод в случаях, когда к геометрической точности всех параметров изделия выдвигаются сверхвысокие требования.
Отжиг может быть общим или местным. В большинстве случаев проводят процедуру при температуре 550-680°С. Весь процесс проводится в три этапа: нагрев, выдержка и остывание.
Из механических способов чаще всего используется прокатка, проковка, техника вибрации и обработка взрывом. Проковка проводится с применением пневмомолота. Для виброобработки используют вызывающие вибрацию устройства, у которых в течение нескольких минут 10-120 Гц составляет резонансная частота.
Способы устранения деформации
Деформация металла при сварке устраняется термомеханической, холодной механической и термической правкой с общим или местным нагревом. При полном отжиге конструкция прочно фиксируется в специальном устройстве, которое на требуемые участки образует давление. После закрепления изделие помещается в печь для нагрева.
Принцип термического способа состоит в том, что в процессе охлаждения металл сжимается. Растянутый участок нагревают с помощью дуги или горелки таким образом, чтобы холодным оставался окружающий сплав. Это препятствует сильному расширению горячего участка. В процессе остывания конструкция выпрямляется. Метод идеально подходит для правки листовых полос, балок и других изделий.
Холодная правка проводится с применением постоянных нагрузок, которые образуют с помощью разнообразных прессов, валков для прокатки длинных конструкций. В сильно растянутых конструкциях для ликвидации деформаций используют термическую правку. Сперва собираются излишки металла, после чего проблемные участки прогреваются.
Какой из методов считается самым лучшим? Однозначного ответа здесь не существует. При выборе технологии следует учитывать тип, размеры и формы металлического изделия, какие особенности вызвали деформации и сварочные напряжения, и деформации, возникшие в плоскости или снаружи. Также внимание стоит обратить на эффективности методики и предстоящих трудозатратах.
Как предотвратить возникновение напряжений и деформации
Чтобы повысить качество конструкций и предотвратить образование браков, следует знать от чего зависит величина деформации свариваемого металла.
Понизить напряжения в процессе сварочных работ и предотвратить деформации можно, если придерживаться следующих правил:
- при проектировании сварной конструкции сперва нужно провести расчет сварочных деформаций, что позволит правильно сформировать сечения швов и предусмотреть на отдельных участках изделия необходимые для усадки припуски;
- швы нужно выполнять симметрично к профильным осям всего изделия и отдельных его деталей;
- очень важно, чтобы в одной точке не было пересечений более чем трех швов;
- перед свариванием конструкцию необходимо проверить на соответствие расчетам величин зазоров в стыках и общих размеров;
- понизить остаточную деформацию можно, если создать в соединении искусственную деформацию, противоположную по знаку от выполняемой сварки. Для этого применяется общий или местный подогрев конструкции;
- при выполнении длинных швов применять обратноступенчатый способ на проход;
- использовать теплоотводящие прокладки или охлаждающие смеси, способные уменьшить зону разогрева;
- накладывать швы таким образом, чтобы последующее соединение вызывало обратные от предыдущих швов деформации;
- подбирать для вязких металлов такие сварочные техники, которые способны понизить конечные деформации.
Нужно понимать, чтобы понизить к минимуму деформации при сварке, причины их возникновения и меры предупреждения непосредственно повязаны между собой. Поэтому вначале нужно провести все расчеты и подготовительные работы, и только после этого приступать к процессу сваривания металлоконструкций.
Методы противодействия сварочным деформациям и напряжениям
Намного проще предотвратить проблему, нежели ее устранять. Касается это также сварочных работ. Чтобы не столкнуться с устранением брака, а также избежать лишних финансовых затрат следует обратить внимание на некоторые меры борьбы со сварочными напряжениями и деформациями.
Сопроводительный и предварительный подогрев
Выполнение таких видов подогрева улучшает качественные характеристики шва и прилегающих к нему участков. Также метод способствует уменьшению остаточного напряжения и пластических деформаций. Применяют подогрев для склонных к возникновению кристаллизационных трещин и закалке сталей.
Наложение швов в обратно ступенчатом порядке
Если длина шва превышает 1000 миллиметров, то следует разбить его на отдельные участки протяжностью 100-150 мм каждый и вести их нужно противоположно к направлению сварки. Применение такого способа позволяет достичь равномерного нагревания металла и существенно понизить деформацию, что нельзя отнести к случаю последовательного наложения.
Проковка швов
Как холодный, так и нагретый металл можно проковывать. Металл от силы удара разжимается в разные стороны, понижая таким образом растягивающее напряжение. Если конструкция создана из склонного к появлению закалочных структур металла, то на таких изделиях проковка не выполняется.
Выравнивание деформаций
Сущность способа состоит в подборе порядка выполнения швов. При этом каждое последующий шов должен создавать противодействующую деформацию предыдущему соединению. Очень актуально это при сваривании двусторонних соединений.
Жесткое крепление деталей
В течение всего процесса сварки обрабатываемые детали необходимо жестко и прочно закреплять в кондукторах. Вынимать можно только после полного охлаждения. Следует обратить внимание, что у такого метода есть один недостаток - повышенные риски появления внутренних напряжений.
Термическая обработка
Улучшает механические характеристики шва и расположенных вблизи участков, выравнивает структуру соединения, понижает внутренние напряжения. Термическая обработка состоит из разных операций: отпуск, отжиг (полный или низкотемпературный), нормализация.
Наилучшим способом обработки для сварных изделий считается нормализация, особенно хорошо подходит метод для изделий из низкоуглеродистых сталей.
Интересное видео
Билеты экзамена для проверки знаний специалистов сварочного производства 1 уровень
1. А — кислое, Б – основное, Ц – целлюлозное, Р – рутиловое, П – прочих видов.
2. К – кислое, О — основное, ОР –органическое, РТ – рутиловое, П – прочих видов.
3. К – кислое, О — основное, Ц – целлюлозное, Р – рутиловое, П – прочих видов.
ВОПРОС 4. Исходя из каких условий выбираются провода для электрических цепей?
1. Исходя из допустимой плотности тока.
2. Исходя из удельного сопротивления проводника.
3. Исходя из требуемой длины проводника.
ВОПРОС 5. Какие требования предъявляются к помещению для хранения сварочных материалов?
1. Сварочные материалы хранят в специально оборудованном помещении без ограничения температуры и влажности воздуха.
2. Сварочные материалы хранят в специально оборудованном помещении при положительной температуре воздуха.
3. Сварочные материалы хранят в специально оборудованном помещении при температуре не ниже 15 0С и относительной влажности воздуха не более 50%.
ВОПРОС 6. Для сварки какой группы сталей применяют электроды типов Э-09М и Э-09МХ?
2. Для сварки конструкционных сталей повышенной и высокой прочности.
3. Для сварки высоколегированных сталей.
ВОПРОС 7. Какую основную роль играют газообразующие вещества в электродном покрытии?
1. Нейтрализуют вредное влияние серы и фосфора в металле шва.
2. Повышают пластичность наплавленного металла.
3. Защищают расплавленный металл сварного шва от взаимодействия с воздухом.
ВОПРОС 8. Как влияет сварочный ток на размеры сварного шва?
1. Увеличение сварочного тока уменьшает размеры шва и зоны термического влияния.
2. Увеличение сварочного тока уменьшает размеры шва и увеличивает зону термического влияния.
3. Увеличение сварочного тока увеличивает глубину проплавления и ширину зоны термического влияния.
ВОПРОС 9. Нужен ли предварительный подогрев при сварке хорошо свариваемых углеродистых сталей с толщиной элементов более 40 мм?
1. По разрешению Госгортехнадзора.
ВОПРОС 10. Что такое дуговая сварка покрытым электродом?
1.Способ сварки, в котором дуга горит под слоем расплавленного шлака.
2. Способ сварки, в котором защита дуги, покрытого электрода и сварного шва осуществляется защитными газами.
3. Способ сварки, в котором расплавление металлического стержня, электродного покрытия и металла свариваемых элементов производится сварочной дугой.
ВОПРОС 11. Какую вольтамперную характеристику должны иметь источники тока для ручной дуговой сварки?
2. Жесткую или пологопадующую.
ВОПРОС 12. Укажите, как влияет увеличение напряжения дуги на геометрические размеры сварного шва
1. Увеличивается ширина шва.
2. Влияния не оказывает.
3. Глубина проплава увеличивается.
ВОПРОС 13. Что контролируется при визуальном контроле?
1. Поры, неметаллические включения.
2. Внутренние трещины, несплавления.
3. Форма и размер шва, поверхностные трещины и поры, подрезы.
ВОПРОС 14. Влияют ли род и полярность тока на величину провара при РДС?
2. Влияет существенно.
3. Влияет незначительно.
ВОПРОС 15. Как влияет величина объема металла, наплавленного в разделку за один проход, на величину деформации сварных соединений?
1. Увеличивает деформацию с увеличением объема.
2. Уменьшает деформацию с увеличением объема.
1. Выборка металла со стороны корня шва с механической зачисткой и последующей заваркой.
2. Дефектный участок не удаляется, а исправляется сваркой.
3. Выборка дефектного участка со стороны корня шва механическим способом без последующей заварки.
ВОПРОС 17. К каким дефектам может привести сварка на монтаже без защиты места сварки от ветра?
1. К появлению шлаковых включений.
2. К появлению пористости.
3. К появлению непроваров.
ВОПРОС 18. Какое напряжение считается безопасным в сырых помещениях?
ВОПРОС 19. На что указывает и следующая за треугольником цифра в условном обозначении сварных швов на чертежах?
1. На размер катета углового шва.
2. На толщину свариваемых деталей.
3. На способ сварки.
ВОПРОС 20. С какой целью в сварочной маске устанавливают светофильтр?
1. С целью защиты глаз сварщика от вредного ультрафиолетового излучения при наблюдении за сваркой.
2. С целью защиты лица сварщика от брызг расплавленного металла.
3. С целью обеспечения лучшего наблюдения за плавлением металла.
Виды и причины сварочных деформаций
Сварка обеспечивает самое прочное и надежное соединение, если проведена правильно. Однако при нарушении технологии в конструкции возникают напряжения и деформации, вызванные сварочным процессом. Искажается форма и размеры изделия, в результате чего оно не может выполнять свои функции.
Что такое напряжение
Сварочное напряжение определяют как силу, действующую на единицу площади изделия. Оно может быть вызвано растягивающим, изгибающим, крутящим, сжимающим или срезающим усилием.
Эти силы достигают таких величин, что в процессе эксплуатации напряжения и деформации в отдельных деталях приводят к разрушению всей конструкции. Кроме этого происходит снижение антикоррозионных свойств, меняются геометрические размеры и жесткость конструкции.
Напряжения и деформации бывают временными и остаточными. Какие сварочные деформации называют временными, а какие остаточными определяется просто. Временные появляются во время сваривания деталей, вторые появляются и остаются после окончания сварки и охлаждения конструкции.
Причины появления
Главные причины возникновения напряжений и сварочных деформаций такие:
- неоднородный нагрев металлических заготовок;
- усадочные изменения сплава в сварном шве;
- фазовые изменения, возникающие при переходе расплавленного металла из одного состояния в другое.
Одним из свойств металлов является их способность расширяться при повышении температуры и сжиматься при охлаждении. При плавлении в области сварочного соединения появляется неоднородная термозона.
Она вызывает напряжения сжимающего или растягивающего свойства. Если эти напряжения превышают предел текучести металла, то происходит изменение формы изделия, возникают остаточные деформации.
Разновидности деформаций зависят от того, в каких объемах они проявляются. Выделяют три рода. Деформации первого рода действуют в макрообъемах, деформации второго рода происходят в пределах кристаллических зерен, а третьего рода происходят в кристаллической решетке металла.
Деформации и напряжения при сварке возникают и при кристаллизации сварного шва, когда происходит усадка жидкого металла. Объем остывающего жидкого металла уменьшается, это вызывает напряжения внутри металла. Параллельно и перпендикулярно оси сварочного шва формируются напряжения, которые вызывают изменение формы изделия. Продольные силы вызывают изменения длины сварного шва, а поперечные приводят к угловым деформациям.
При превышении определенных предельных температур при сваривании углеродистых и легированных сталей происходит их структурное превращение. У них появляется другой удельный объем и изменяется коэффициент линейного расширения, что приводит к огромным сварочным напряжениям.
Самые большие из них возникают в легированных сталях. В них образуются закалочные структуры, которые при охлаждении не возвращаются к прежней структуре металла, как в большинстве случаев, а сохраняют колоссальные напряжения могущие привести к разрушению сварного шва.
Для этих сплавов разрабатываются специальные технологические процессы, снижающие остаточные напряжения и деформации.
Как предотвратить
Для предупреждения вредных воздействий сварочных деформаций необходимо соблюдать следующие правила и провести несколько мероприятий:
- сварных швов должно быть минимум, и они должны быть как можно короче;
- количество пересекающихся и разнотолщинных швов так же сводят к минимуму;
- сварочные соединения делают с плавным переходом толщин;
- металл наплавляют в минимальном количестве;
- в самых напряженных местах конструкции швы вовсе не делают;
- оставляют припуск на усадку.
Необходимо правильно выбирать способ сварки, который зависит от свариваемости материалов, энергии и режима. Чтобы уменьшить зону прогрева, нужно увеличить скорость сваривания. Для увеличения глубины сварки (прогрев в толщину) необходимо увеличить силу тока.
Для уменьшения вредных воздействий нагрева в зоне сваривания сварщику необходимо по возможности избегать прихваток.
Положительный результат дает использование зажимов и других сварочных приспособлений. Они позволяют сохранить подвижность деталей при сварке в продольном направлении и препятствовать угловому перемещению.
Заготовки располагают таким образом, чтобы возникающие при остывании сварочные деформации были противоположны напряжениям.
Для уменьшения остаточных напряжений и деформаций надо использовать предварительный нагрев. Кроме этого нужно правильно выбрать технологию сварки.
Последовательность наложения швов должна уравновешивать возникающие напряжения. Накладывать швы надо так, чтобы свариваемые детали имели наибольшую подвижность.
В процессе сварки проводят проковку сварного шва, что деформирует остывающее сварное соединение и уменьшает воздействие усадки.
Способы устранения напряжений
Напряжения устраняют отжигом или механическими методами. Отжиг является самым эффективным методом снятия напряжений. Его применяют, когда к изделию предъявляются повышенные требования к точности геометрических размеров.
Он может быть общим или местным. Чаще всего отжиг производят при 550-680 °C. Выделяют три его стадии: нагрев, выдержка, остывание.
Из механических способов устранения напряжений применяют проковку, прокатку, вибрацию, обработку взрывом, приводящие к пластической деформации обратного знака.
Проковку делают пневмомолотком, а виброобработку специальным устройством вызывающим вибрацию изделия с резонансной частотой в пределах 10-120 Гц в течение нескольких минут.
Способы устранения деформаций
Сварочные деформации могут проходить в плоскости и с выведением из плоскости. О деформациях в плоскости говорят, когда изменяются геометрические размеры конструкции. Деформация из плоскости соответствует угловым изменениям детали, искривлению листовой поверхности.
Для устранения таких явлений применяют термическую правку с местным или общим нагревом, холодную механическую и термомеханическую.
Термический способ с местным нагревом основывается на том, что при охлаждении металл сжимается. Для устранения сварочных деформаций растянутую часть изделия сначала нагревают (горелкой или дугой), при этом окружающий сплав остается холодным и не дает горячему участку сильно расшириться.
При остывании изделие выпрямляется. Так правят балки, листовые полосы и некоторые другие детали.
Если происходит полный отжиг, то конструкцию закрепляют в устройстве, создающем давление на требуемые зоны, и помещают в печь для нагрева.
Холодную правку делают, используя постоянные нагрузки. Для этого применяют различные прессы или валки для прокатки длинномерных изделий типа труб или двутавровых балок, в необходимых местах они деформируются.
Термомеханическую правку производят с применением силовой нагрузки при местном нагреве изделия. Такой способ применяют к сильно растянутым деталям. Вначале собирают излишек металла в так называемые купола, а затем прогревают эти участки.
Технологию правки выбирают в зависимости от особенностей сварочной деформации и типа металлического изделия, его размеров, конфигурации. Обращают внимание также и на трудозатраты, останавливаясь на самом эффективном методе.
Читайте также: