Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Вопрос 14 технологическая прочность и свариваемость металлов

Под свариваемостью понимают комплексную технологическую характеристику металлов и сплавов, которая определяет влияние процесса сварки на свойства сварочных материалов и их технологическую пригодность для выполнения сварных соединений с заданными свойствами. Свариваемость зависит от многих факторов и степень ее в различных материалов неодинакова.

Степень свариваемости показывает, насколько изменяются свойства материала при сварке и возможно ли использовать сварное соединение при данных условиях. Для оценки свариваемости существует несколько показателей свариваемости, которые определяются методом сравнения соответствующих показателей свариваемого материала и сварного соединения и измеряются в процентах. Например, это могут быть показатели свариваемости по временным сопротивлением разрыву, за ударной вязкостью и т.д. Конечно свариваемость оценивают по совокупности характеристик, которые определяют в соответствии с конкретными требованиями по сварной конструкции. К указанным характеристикам относятся испытания: на сопротивление образованию холодных и горячих трещин (на технологическую прочность), статическую прочность, ударный изгиб, устающею прочность и прочность при низких температурах, на длительную прочность при высоких температурах, а также другие испытания.

Технологическая прочность сварных соединений - это их способность без разрушений выдерживать различные действия, которые могут возникнуть в процессе сварки, остывание или вылеживания сварных конструкций под влиянием сварочных деформаций и напряжений.

Основным критерием технологической прочности сварных соединений, который определяет их эксплуатационную надежность, есть сопротивление образованию горячих и холодных трещин.

 

вопрос 15 механизм образования сварочных напряжений и деформаций

Деформации в сварных конструкциях являются результатом наличия внутренних напряжений, которые могут вызываться различными причинами.
К неизбежным причинам, способствующим возникновению напряжений и деформаций, относятся такие, без которых процесс обработки происходить не может. К этим причинам при сварке относят неравномерный нагрев, тепловую усадку швов, структурные изменения металла шва и околошовной зоны и т. д.
К сопутствующим причинам, способствующим возникновению напряжений и деформаций, относятся такие, без которых процесс сварки может происходить. К таким причинам при сварке относят неправильные решения конструкции сварных узлов (близкое расположение швов, их частое пересечение, неправильно выбранный тип соединения и т. д.), применение устаревшей техники и технологии сварки (неверно выбраны способы наложения слоев и диаметр электрода, не соблюдаются режимы сварки и т. д.), низкая квалификация сварщика, нарушение геометрических размеров сварных швов и т. д.
Тепловая усадка металла шва вызывается тем, что при кристаллизации металл шва уменьшается в объеме, но поскольку одновременно шов имеет жесткую связь с относительно холодным основным металлом, его усадка вызывает появление внутренних напряжений.
Тепловая усадка незакрепленного (свободного) образца приведет лишь к его укорочению. Если же усадка будет иметь место либо в условиях жесткого закрепления свариваемых деталей, либо в условиях неравномерного (неодинакового) нагрева, то в этом случае в конструкции после остывания образуются внутренние напряжения, вызывающие ее деформацию. В процессе снижения температуры в жестко закрепленной детали будут возникать силы растяжения, стремящиеся ее разорвать.
Механизм образования напряжений и деформаций при сварке. Классификация напряжений.Остаточные напряжения при сварке возникают в результате появления термопластических деформаций, которые образуются от неравномерного распределения температуры в изделии. Такие деформации бывают упругие и упруго-пластические.
Остаточные напряжения в зависимости от объема тела, в пределах которого они уравновешены, классифицируются следующим образом.
Остаточные напряжения первого рода уравновешиваются в крупных объемах, соизмеряемых с размерами изделия или его частей, и обладают определенной ориентацией в зависимости от формы изделия Эти напряжения определяют расчетом, исходя из теории упругости и пластичности, а также экспериментально.
Остаточные напряжения второго рода уравновешиваются в пределах микрообъемов тела, т. е. в пределах одного или нескольких зерен металла. Эти напряжения не имеют определенной направленности и не зависят от формы изделий. Находят эти напряжения опытным путем.
Остаточные напряжения третьего рода уравновешиваются в мельчайших объемах — в пределах атомной решетки. Они также не имеют определенной направленности и определяются экспериментально по степени изменения интенсивности линий на рентгенограммах.
В строительных конструкциях и в машиностроении инженерными расчетами определяют только напряжения первого рода.
По направлению в теле собственные напряжения (рис. 29) могут быть одноосными — линейными, двухосными — плоскостными и трехосными — объемными.

При рассмотрении процесса возникновения деформаций при сварке следует учитывать, что в процессе охлаждения стали изменяются ее физические и механические свойства (рис. 30).

Классификация сварочных деформаций. Сварные конструкции в результате появления упруго-пластических деформаций в сварных соединениях могут изменить свои размеры и претерпеть общие деформации. Последние могут быть продольными и поперечными, деформациями изгиба, скручивания и потери устойчивости.
В результате продольных и поперечных деформаций происходит сокращение элементов по длине и ширине. Эти деформации образуются при симметричной укладке сварных швов.
Деформации изгиба образуются при несимметричном расположении сварных швов в конструкциях и сопровождаются продольным сокращением элементов — продольной усадкой швов и поперечным сокращением — поперечной усадкой швов. Этот вид деформации в практике встречается довольно часто.
Деформации скручивания образуются вследствие несимметричного расположения швов в поперечных сечениях элементов и встречаются относительно редко.
Деформации потери устойчивости вызываются сжимающими напряжениями, которые образуются в процессе нагревания и остывания изделий.

вопрос 16 способы предотвращения образования напряжений и деформаций

Предупреждение и уменьшение деформаций и напряжений при сварке

Напряжения и деформации можно уменьшить следующими мероприятиями:

  • предотвращение возникновения напряжений и деформаций;
  • снятие возникших напряжений и исправление деформаций.

К мероприятиям первой группы относятся технологические приемы сварки, сборки конструкций перед сваркой, применение методов обратной деформации, уравновешивание деформаций, выбор рациональной технологиисварки.

Выполнение указанных мероприятии зависит от рационального проектирования конструкции, ее технологичности и от применяемых материалов.

Второй группой мероприятий являются технологические приемы правки отдельных узлов и всей конструкции, термическая и механическая обработка швов и конструкции.

Технологичность конструкции означает, что при ее разработке изделие комплектуют из отдельных сварныхузлов и подузлов с целью уменьшения сварочных напряжений и деформаций.

В отдельных сварных узлах должны предусматриваться сварные швы с наименьшим объемом наплавленного металла, при этом в местах, подвергающихся растяжению, ударным и вибрационным нагрузкам, не следует допускать концентрации и пересечений сварных швов. Не нужно допускать применения различных вставок, косынок и накладок, создающих замкнутые контуры, а также резких переходов сечений швов. Должны предусматриваться стыковые соединения как наиболее технологичные. Швы прерывистые большого сечения нужно заменять на сплошные меньшего сечения.

Рациональная технология сборки частей конструкции под сварку должна предусматривать технологические приемы соединения частей конструкции таким образом, чтобы после сварочных работ напряжения и деформации в конструкции были минимальными. Для этого производится разбивка конструкции на узлы с наименьшей концентрацией сварных швов, сборка конструкции с обратным прогибом или обратнойдеформацией (рис. 17).


Рис. 17. Методы подготовки конструкции к сварке:
а — обратный прогиб; б — обратная деформация; в и г — конструкции после сварки

Технология сварки должна предусматривать рациональный порядок наложения швов по длине и сечению, выбор необходимых типов электродов и тепловых режимов, дающих наиболее пластичный наплавленный металл.

Режим сварки должен выбираться в зависимости от свойств свариваемого металла, атмосферных условий и конструкции свариваемого изделия. При изготовлении листовых, цилиндрических конструкций и балок необходимо производить сварку таким образом, чтобы было минимальным количество швов, создающих жесткие контуры в конструкции, и сваривать их нужно в последнюю очередь. При этом Сначала сваривают все поперечные швы подузлов, а потом соединяют подузлы продольными или кольцевыми швами в сварнуюконструкцию.

Способ уравновешивания деформаций заключается в том, что технологией определяется последовательность наложения швов для уменьшения суммарной деформации.

При сварке сталей, способных к закалке, и сварке при низких температурах можно применять предварительный или сопутствующий нагрев околошовной зоны или всего изделия. Температура нагрева определяется свойствамисвариваемых металлов.

Снятие возникших напряжений в сварном изделии и исправление деформаций производятся после окончаниясварочных работ.

Для этого можно применять различные механические способы: послойная проковка сварных швов тупым зубилом, холодная и горячая правка сварных изделий домкратами, прессами и молотами, кувалдой.

При горячей правке нагрев может производиться сварочными горелками по выпуклой стороне изделия до температуры пластического состояния.

Устранение внутренних напряжений в сварной конструкции осуществляется различными способами термической обработки.

Способами термической обработки являются полный отжиг, нормализация, низкий отжиг или высокий отпуск.

Термическая обработка предназначена для термической правки, когда происходит уравновешивание деформацийпутем создания в конструкции внутренних напряжений, компенсирующих первоначальные напряжения, вызвавшие деформацию.

Термическая обработка предназначена также для обеспечения необходимых качеств сварных соединений, выполненных из высокоуглеродистых и легированных сталей со склонностью к образованию закалочных зон вблизи сварного шва и при большой толщине свариваемых деталей.

Полный отжиг заключается в нагреве изделия до температуры около 850...930 °С, выдержке при этой температуре изделия вместе с печью до 300 °С, а затем на воздухе. Время выдержки при температуре отжига в среднем 1 мин на 1 мм толщины изделия, но не менее 30 мин. Охлаждение с печью производится со скоростью 50...70 °С в час.

Полный отжиг применяют для снятия внутренних напряжений в сварной конструкции, понижения твердости металла, получения мелкозернистого строения металла шва и повышения его пластичности и пластичности металла переходной зоны.

Нормализация отличается от полного отжига скоростью охлаждения. При этом нагретое изделие выдерживают в печи, а затем охлаждают на воздухе, и в результате быстрого охлаждения получается мелкозернистое строение металла. Металл шва после нормализации становится более прочным, но менее пластичным, чем при отжиге.

Низкотемпературный отжиг или высокий отпуск заключается в нагреве металла до температуры 600...670 °С, выдержке при этой температуре не менее 30 мин и охлаждении вместе с печью до нормальной температуры. Низкотемпературный отжиг применяется для снятия или уменьшения остаточных напряжений в сварных соединениях и после закалки для смягчения структуры и снятия напряжений.

Для снятия деформаций высоким отпуском детали предварительно закрепляют в приспособлениях.

Последнее изменение этой страницы: 2016-07-22

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...