Сварка, сварочное оборудование, электроды, сварочный аппарат, инвертор

Дополнительная обработка сваренных узлов

В процессе изготовления сварных конструкций в них возникают сварочные напряжения и деформации. Поэтому для устранения деформаций после сварки и снижения остаточных напряжений конструкции подвергаются дополнительной правке, прокатке, термической и вибрационной обработке. Кроме того, в ряде случаев требуется зачистка сварных швов.

Устранение деформаций после сварки

Широко применяемая для устранения деформаций термическая правка - это концентрированный и быстрый нагрев небольших участков конструкции с целью создания в них пластических деформаций сжатия. Быстро нагретый участок, когда вокруг него металл остаётся сравнительно холодным, стремится расшириться во все стороны и из-за соцротивления расширению со стороны окружающего его холодного металла получает пластические деформации укорочения. В результате площадь прогретого участка после охлаждения уменьшается. Термическую правку примешают в основном для устранения деформаций коробления листовых конструкций и ликвидации изгиба балочных конструкций.
На рис. 4.26 изображена искривлённая балка таврового сечения, и тёмными пятнами показаны возможные формы и рас» положение прогретых участков для выправления балки.

Рис. 4.26. Места прогрева (темные) сварной балки для её выправления
Для механической правки в холодном состоянии крупногабаритных сварных узлов применяют гидравлические правильные прессы и специализированные правильные машины. Так. грибовидность сварных двутавровых балок - деформацию полок, образующуюся вследствие усадки сварных швов, выправляют на специализированной машине по схеме, приведенной на рис. 4.27, а. Ролики 1 и 3 служат для подачи балки в процессе правки, нажимной ролик 2 совершает возвратно-поступательное движение, передаваемое ему от электродвигателя через червячный редуктор и зубчатую передачу.

Рис. 4.27. Схемы механической правки сварных двутавровых балок (а) и цилиндрических оболочек (б)
Сварные цилиндрические оболочки правят на трёх- и четырёх-валковых листогибочных машинах (рис. 4.27, б).
Термомеханическая правка заключается в сочетании местного нагрева с приложением статической нагрузки, изгибающей исправляемый элемент конструкции в нужном направлении. Эта нагрузка может создаваться домкратами, прессами или другими устройствами. Применение дополнительного нагрева способствует снижению усилий, необходимых для устранения деформаций. Такой способ правки обычно применяют для жёстких сварных узлов.
Для исправления сварочных деформаций и пластического деформирования усиления сварных швов с целью улучшения свойств сварных соединений тонкостенных сосудов применяют специализированные станки для прокатки и проковки швов. Прокатка осуществляется роликами, а проковка - высокоскоростным ударным пневматическим устройством. При прокатке и проковке металл осаживается по толщине, в результате чего происходит его раздача в продольном и поперечном направлениях. Это приводит к небольшому уст» ранению поперечной усадки и существенному или полном устранению продольных деформаций укорочения зоны сварки.
В некоторых случаях, особенно если изделие сварено из высокопрочного материала, избавиться от деформаций очень трудно. Единственно эффективным способом борьбы с деформациями может стать отжиг конструкции в зажимном приспособлении (термофиксация). Приспособление изготавливается очень жёстким, а сварная конструкция зажимается таким образом, чтобы за счёт упругого деформирования ликвидировалась остаточная деформация или появилась деформация обратного знака, например обратный выгиб. В результате, когда конструкция вместе с зажимным приспособлением, обладающим большей жёсткостью, чем конструкция, нагревается в печи, упругая деформация переходит в пластическую, и после отпуска проектная форма восстанавливается. Попытки исправить конструкции из высокопрочных материалов вручную или под прессом часто приводят к её разрушению.

Снижение остаточных напряжений

Наибольшее применение в промышленности нашёл способ снижения остаточных напряжений в процессе отпуска (отжига) сварных конструкций без зажимных приспособлений. Кроме снижения напряжений отпуск способствует выравниванию структуры металла в различных зонах сварного соединения и восстановлению пластических свойств. Отпуск целесообразен, когда изготовление сварной конструкции связано с последующей обработкой резанием, повышенными требованиями к точности, стабильности формы и геометрических размеров при эксплуатационных нагружениях, а также в тех случаях, когда необходимо повысить сопротивляемость хрупким разрушениям при низких температурах. Бывают случаи, когда отпуск нецелесообразен. Прежде всего это относится к конструкциям, изготовленным из разнородных материалов, когда в результате отпуска снижения остаточных напряжений не происходит. Неэффективен отпуск и в тех случаях, когда жёсткость частей конструкции сильно отличается.
Различают отпуск высокий, средний и низкий. Для низкоуглеродистых и низколегированных сталей этому соответствуют три диапазона температур: 550-680, 350-500 и 250-300 °С.
Кривая изменения температуры в процессе отпуска изображена на рис. 4.28. В начальный момент идёт быстрое повышение температуры, затем следует стадия выдержки и последний этап - охлаждение. Пунктирной линией на температурной кривой изображена стадия выравнивания температуры по толщине металла. На температурный график наложена кривая снижения остаточных напряжений. Как видно на рисунке, на стадии нагрева остаточные напряжения в конструкции снижаются очень быстро, на стадии выдержки при постоянной температуре это снижение резко замедляется и, наконец, на стадии охлаждения происходит некоторое возрастание остаточных напряжений.

Рис. 4.28. Влияние температуры (T) и длительности отпуска (т) на изменение остаточных напряжений (а)

Рис. 4.29. Общий вид установки для локальной термообработки труб:
а - источник питания и аппаратура для управления; б - муфты для отжига; в - последовательность операций работы на установке
В связи с тем, что отпуск требует больших затрат тепловой энергии, экономически целесообразно, чтобы время выдержки не было слишком большим (как правило, не более 3 ч).
Для отжига сварных изделий применяют электрические камерные печи или нагревательные устройства. В первом случае изделие полностью помещается в печь, а во втором - нагрев осуществляется локально.
Эффективным и недорогим является вибрационный метод снижения остаточных напряжений. Виброобработке подвергают металлоконструкции из углеродистых сталей, чугунов, алюминиевых и титановых сплавов. Сущность метода заключается в том, что металлоконструкция 1 (рис. 4.30) установлена на виброизолирующих опорах 2. К ней прикреплен струбцинами или болтами вибровозбудитель 3 с регулируемой частотой колебаний. На пульте управления виброустановки 4 расположены приборы, регистрирующие частоту и амплитуду колебаний с помощью датчика 5, прикрепленного к сварной конструкции. При плавном изменении частоты колебаний от минимальной до максимальной регистрируют резонансные частоты системы «сварная конструкция - вибровозбудитель». Затем производят виброобработку на выбранных резонансных частотах.
Основные параметры вибрационной обработки - амплитуда и время (длительность) вибронагружения. Чем выше амплитуда переменных напряжений, тем интенсивнее происходит релаксация остаточных напряжений. Резонансными обычно бывают частоты в диапазоне 10-120 Гц, а длительность обработки, необходимая для снятия напряжений, составляет несколько минут.
Зачистка сварных швов от шлака, грата и окалины, снятие усиления швов, удаление наплывов производятся механизированнно-ручными электрическими и пневматическими машинками, которые подразделяются по назначению на шлифовальные зачистные, фрезерные и рубильные.

Рис. 4.30. Схема вибрационной обработки сварных конструкций
Источник: В.А. Фролов, В.В. Пешков, А.Б. Коломенский, В.А. Казаков. "Сварка. Введение в специальность". - М.: 2004

• Образование межатомных связей при сварке
• Влияние легирующих элементов на структуру металла
• Кристаллизация металла в сварочной ванне
• Шлаковая ванна
• Образование соединений при контактной сварке
• Режим контактной сварки и свариваемость металлов
• Области применения контактной и других видов сварки термомеханического и механического классов
• Классификация и типы машин контактной сварки
• Классификация сварных соединений и швов
• Справочное руководство по ручной сварке стержневыми электродами
• Справочное руководство по сварке МИГ/МАГ
• Справочное руководство по сварке ВИГ
• Общие сведения об источниках питания
• Сварочные выпрямители
• Принцип действия выпрямителя с инвертором
• Общие сведения о сварочных трансформаторах
• Параллельная работа источников питания сварочной дуги
• Применение роботов в сварочной технологии
• Дополнительная обработка сваренных узлов
• Сварные соединения арматуры железобетона
• Изготовление арматурных сварных конструкций
• Сварка балок. Изготовление конструкций балочного типа
• Сварочные и сборочно-сварочные технологические приспособления
• Механическое и вспомогательное оборудование сварочных установок
• Установки для сварки и наплавки
• Системы вентиляции и пылезащита
• Назначение сварочных материалов
• Общие сведения о составе сварочных материалов и содержании водорода в металле швов
• Математическое моделирование абсорбции газов металлом в процессе сварки
• Редукторы
• Обращение с горелками
• Классификация покрытых электродов
• Характеристики электродов
• Основной металл, свариваемость, напряжения и деформации при сварке. Выбор основного металла
• Свариваемость металлов и сплавов
• Основные методы определения свариваемости
• Напряжения и деформации при сварке
• Системы управления сварочными источниками
• Физико-химические свойства горючих газов
• Защитные газы
• Технико-экономическая оценка способов тепловой резки
• Технологический процесс производства сварных конструкций
• ИСТОРИЯ СВАРКИ
• Создание электродуговой сварки
• Разработка процесса контактной электросварки
• Сварочные процессы, использующие тепло химических реакций
• Дуговая сварка покрытыми электродами
• Разработка и развитие сварки под флюсом
• Разработка процесса сварки в защитных газах
• Плазменная сварка и резка
• Электрошлаковая сварка
• Электронно-лучевые технологии
• Лазерная сварка и резка
• Высокочастотная сварка
• Ультразвуковая сварка
• Перспективы развития сварки в XXI веке
• Сварка под водой
• Сварка в космосе
• Первые сварные конструкции
• ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ СВАРКЕ
• Техника безопасности при сварке
• Основы техники безопасности при газовой сварке и резке
• Организация безопасного производства электросварочных работ
• Организация безопасного производства газосварочных (газорезательных) работ
• Средства индивидуальной защиты при производстве сварочных работ
• Меры безопасности при эксплуатации источников питания для сварки
• Сварка. Общие правила для всех видов конструкций. Металлические конструкции. СНиП III-18-75
• Техника безопасности в электродном производстве Правила электротехнической безопасности
• Правила электротехнической безопасности
• ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ
• Сварка меди и медных сплавов
• Сплавы на основе магния
• Бериллий и его сплавы
• Сварка химически активных тугоплавких металлов (циркония, ниобия, тантала, молибдена и др.)
• Сварка разнородных цветных металлов
• Сварка чугуна
• Технология сварки титана
• Сварка конструкционных низкоуглеродистых и низколегированных сталей
• Сварка аустенитных сталей
• Сварка алюминия и алюминиевых сплавов
• Сварка конструкционных средне- и высокоуглеродистых и легированных сталей
• Сварка никеля и его сплавов
• Технология сварки металлических композиционных и пористых материалов
• Ручная дуговая сварка оцинкованного металла
• Сварка при низких температурах
• Механизированная и автоматическая сварка плавящимся электродом трубопроводов
• Сварка и резка биологических тканей
• ТЕХНОЛОГИИ НАПЛАВКИ
• Наплавка
• Основные способы дуговой наплавки цветных металлов и сплавов для получения биметаллических изделий