Способы уменьшения остаточных напряжений

Способы уменьшения остаточных напряжений

  • Термические напряжения
  • Охлаждающие среды
  • Способы нагрева цветных металлов
  • Общие положения о технологии термической обработки цветных металлов
  • Оптимизация технико-экономических показателей выплавки стали в индукционной печи
  • Экономическая целесообразность инновационного развития производства губчатого ферровольфрама в отечественной металлургии
  • Технико-экономические показатели производства губчатых и порошковых лигатур
  • Разработка и совершенствование методики и нетрадиционных критериев оценки экономической эффективности в металлургии
  • Особенности легирования мартеновской стали 38ХНМ молибденом металлизованного концентрата
  • Технико-экономические показатели выплавки быстрорежущих сталей с использованием металлизованного молибденового концентрата

Датская компания Danfoss занимается производством тепловой и промышленной автоматики, холодильного оборудования. С момента основания (1933 г.) бренд сумел завоевать.

Каждому владельцу загородной недвижимости или дачного участка хочется иметь надежное и красивое ограждение. Лучшим вариантом могут стать заборы из профнастила.

Когда требуется недорогая, но качественная установка или замена окна, каждый потребитель ищет надежного производителя.

Двустворчатые металлические двери чаще всего используются для установки в частных строениях. В многоквартирных домах дверные проемы имеют стандартные размеры и только в.

Если вы планируете возведение жилого дома, необходимо составить четкий список всех предстоящих мероприятий, чтобы минимизировать вероятность возникновения проблем и.

Входные металлические двери не требуют значительного ухода, но это не значит, что конструкции не придется уделять внимания. Периодически важно проверять состояние.

Электросварные трубы изготавливаются из листового проката методом электросварки. В качестве материала для их производства в большинстве случаев используется.

Актуаторы – специальные устройства. Они переносят на исполнительный механизм усилия с регулирующего или управляющего. Такие электромеханические устройства могут.

Источник

Методы снижения сварочных напряжений и устранения остаточных деформаций

Сообщение об ошибке

Методы снижения сварочных напряжений и устранения остаточных деформаций

Если меры предотвращения образования сварочных напряжений и деформаций оказываются недостаточными, появляется необходимость в устранении (снятии) возникших напряжений и деформаций.

Снятие сварочных напряжений путем термообработки. Для полного снятия напряжений сварные соединения подвергают термообработке. С этой целью при сварке углеродистых конструкционных сталей проводят общий высокий отпуск конструкции (нагрев до 630 — 650 º С с выдержкой при этой температуре в течение 2- 3 мин на 1 мм толщины металла). Охлаждение должно быть медленным для того, чтобы при его прохождении снова не возникли напряжения. Режим охлаждения в основном зависит от химического состава стали. Чем больше содержание элементов, способствующих закалке, тем меньше должна быть скорость охлаждения. Во многих случаях деталь охлаждают до температуры 300 º С с печью, а затем на спокойном воздухе.

При высоком отпуске сварочные напряжения снимаются вследствие того, что при температуре 600 º С предел текучести металла близок к нулю и материал практически не оказывает сопротивления пластической деформации, в процессе которой происходит релаксация сварочных напряжений. При температуре отпуска 600 — 620 º С наблюдается некоторое охрупчивание металла, порог хладноломкости перемещается в сторону положительных температур. Особенно это проявляется на сталях, содержащих ванадий. Снижение температуры отпуска до 550 — 560 º С устраняет указанный недостаток.

В ряде случаев можно ограничиться высоким отпуском отдельных элементов конструкции. Так, при изготовлении сферических резервуаров для хранения различных продуктов ограничиваются только отпуском лепестков с приваренными люками. Отпуск отдельных узлов применяют также при изготовлении сварных рам тележек вагонов и локомотивов. Такие операции значительно проще, чем отпуск всей конструкции, и, как показал опыт, обеспечивают требуемую эксплуатационную надежность.

Высокий отпуск является дорогой операцией, удлиняющей технологический процесс изготовления конструкции, и его следует применять в действительно необходимых случаях. Если механическая обработка проводится на детали, не прошедшей отпуска, то в связи с перераспределением напряжений может произойти изменение ее размеров. В большинстве случаев при сварке изделий из стали с повышенным содержанием углерода и легирующих элементов можно ограничиться только предварительным местным или общим подогревом и не проводить последующей термообработки.

Термопластический метод снятия напряжений. Метод основан на создании пластических деформаций в зоне шва, что осуществляется путем нагрева смежных со швом участков основного металла.

При этом достигается тот же эффект, что и при растяжении внешними силами. Снятие напряжений достигается только при тщательной регулировке источника нагрева и определенной скорости перемещения его вдоль шва.

Снятие сварочных напряжений с помощью аргоно-дуговой обработки. Одной из мер снятия сварочных напряжений является расплавление участка перехода от шва к основному металлу неплавящимся электродом в аргоне. При этом нарушается равновесие внутренних сил напряженного поля вследствие перехода части металла в жидкое и пластическое состояние. Естественно, что при кристаллизации расплавленного металла будут вновь возникать напряжения, однако они сравнительно малы, так как количество этого металла во много раз меньше, чем металла шва. Расплавление небольшого количества основного металла и металла шва приводит к уменьшению напряжений на 60 — 70%. Получаемый при этом плавный переход от шва к основному металлу способствует значительному повышению прочности сварных соединений при переменных нагрузках (рис. 1.)

Кривые выносливости сварных образцов из стали 10Г2Б с накладками: 1 - швы оплавлены; 2 - швы не обработаны

Рис. 1. Кривые выносливости сварных образцов из стали 10Г2Б с накладками: 1 — швы оплавлены; 2 — швы не обработаны

Снятие сварочных напряжений путем проковки металла шва и околошовной зоны. Сварочные напряжения могут быть сняты почти полностью, если в шве и околошовной зоне создать дополнительные пластические деформации. Это достигается проковкой швов. Проковку производят в процессе остывания металла при температурах 450 º С и выше либо от 150 º С и ниже. В интервале температур 400 — 200 º С в связи с пониженной пластичностью металла при ее проковке возможно образование надрывов. Специаль ный нагрев сварного соединения для выполнения проковки, как правило, не требуется. Удары наносят вручную молотком массой 0,6 — 1,2 кг с закругленным бойком или пневматическим молотком с небольшим усилием. При многослойной сварке проковывают каждый слой, за исключением первого, в котором от удара могут возникнуть трещины. Этот прием применяют для снятия напряжений при заварке трещин и замыкающих швов в жестких конструкциях. Проковка сварного соединения также способствует повышению усталостной прочности конструкции.

Снятие сварочных напряжений путем нагружения конструкции до напряжений, равных пределу текучести металла. Эффективной мерой снятия сварочных напряжений в конструкциях, изготовляемых из незакаливающихся сталей, является воздействие на сварную конструкцию внешних сил, от которых в ней возникают напряжения, равные пределу текучести металла. Нагружение конструкции должно быть статическим и проводиться в условиях, когда металл находится в пластическом состоянии (при положительной температуре). Такой метод снятия напряжений особо следует рекомендовать для конструкций, работающих в тяжелых условиях эксплуатации (низкие температуры, большие скорости приложения нагрузок) перед вводом их в работу.

Если в первый период эксплуатации конструкция работает в условиях, когда металл находится в пластическом состоянии, происходит смягчение остроты концентраторов напряжений. При этом сварочные напряжения не повлияют на статическую прочность конструкции при тяжелых условиях ее эксплуатации. При снятии напряжений этим способом не все элементы конструкции могут быть нагружены до предела текучести. Поэтому напряжения снимаются только в элементах, наиболее нагруженных от прилагаемых нагрузок, в остальных, например в участках с приваренными ребрами, фланцами и т.п., они остаются почти без изменений.

Нагружение до предела текучести конструкций, при сварке которых возможно образование малопластических закалочных структур в околошовной зоне, не приводит к снятию сварочных напряжений. В этом случае сварочные напряжения могут быть сняты только высоким отпуском. Выполнен ряд исследовательских работ по уменьшению либо полному устранению сварочных напряжений при помощи ультразвука.

Устранение деформации путем термической правки. При термической правке нагрев производят газокислородным пламенем либо электрической дугой неплавящимся электродом. Температура нагрева деформированного участка при термической правке составляет 750 — 850 º С. Нагретый участок стремится расшириться, однако окружающий его холодный металл ограничивает возможность расширения, в результате чего возникают пластические деформации сжатия. После охлаждения линейные размеры нагретого участка уменьшаются, что приводит к уменьшению или полному устранению деформаций

На рис. 2, а показаны деформированная балка с приваренными косынками и места, подлежащие нагреву при правке. Если балка таврового сечения деформируется после сварки в сторону пояса, то рекомендуется править ее, как показано на рис. 2, в, и нагревать ряд участков самого пояса. В практике часто наблюдается сложная деформация стенки и пояса (рис. 2, б). Для устранения такой деформации производят нагрев как вертикальной стенки, так и пояса.

Правка деформированной тавровой балки нагревом (кружками и полосками указаны места нагрева): а - правка при вогнутой полке, б - правка при сложной деформации, в - правка при выпуклой полке

Рис. 2. Правка деформированной тавровой балки нагревом (кружками и полосками указаны места нагрева): а — правка при вогнутой полке, б — правка при сложной деформации, в — правка при выпуклой полке

Для правки сварных конструкций требуется определенный навык. Поэтому, если в производственных условиях неизбежна правка конструкций, то для выполнения термической правки необходимо специально обучать рабочих. В случае деформации тонкого листа, приваренного к массивной раме, правку можно осуществлять путем нагрева в симметрично расположенных точках с выпуклой стороны листа. Нагрев следует начинать от центра выпуклости.

Устранение деформации путем механической правки. Для устранения деформации механическую правку можно осуществлять на прессах или при толщине металла до 3 мм вручную ударами молотка. Этот вид правки менее целесообразен, чем термическая правка, и его применение следует ограничивать. При механической правке образуется местный наклеп, повышающий предел текучести металла. Пластические свойства металла резко снижаются, особенно у кипящей стали. Вызываемая наклепом неоднородность механических свойств сказывается отрицательно на статической прочности конструкции и при эксплуатации конструкции под переменными нагрузками.

Источник

Методы снижения остаточных сварочных напряжений и деформаций

1.21.1. С целью снижения растягивающих остаточных сварочных напряжений, уменьшающих прочность сварных соединений вагонов при переменных нагрузках и являющихся одной из основных причин хрупких и замедленных разрушений, особенно при отрицательных температурах, а также с целью устранения остаточных деформаций и перемещений, затрудняющих последующую сборку и сварку конструкций (наличие остаточных сжимающих напряжений в зонах концентраторов способствует повышению прочности, особенно при переменных нагрузках) необходимо соблюдать следующие основные принципы:

1) снижать величину и объем пластических деформаций укорочения при сварочном нагреве путем регулирования термического воздействия следующими методами: уменьшением количества сварных швов и количества наплавленного металла за счет уменьшения площади разделки кромок или расположением сварных швов симметрично относительно оси симметрии изделия; уменьшением погонной энергии (отношения вводимой тепловой энергии к скорости сварки); предварительным или сопутствующим подогревом свариваемого изделия или зоны сварного шва; принудительным охлаждением шва или околошовной зоны за дугой или применением электродов с покрытием, содержащим железный порошок, при ремонте сваркой узлов и деталей из углеродистых сталей;

2) снижать величину пластических деформаций укорочения, возникших: при сварочном нагреве, путем создания после сварки пластических деформаций обратного знака (удлинения) в металле шва и околошовной зоне следующими методами: проковкой шва и околошовной зоны; механической правкой путем изгиба или растяжения сварного элемента; сваркой в жестких приспособлениях; последующим высоким общим или местным отпуском;

3) компенсировать возникающие при сварке деформации (перемещения) следующими методами: созданием предварительных деформаций, противоположных по направлению сварочным, путем приложения механических усилий с использованием специальных приспособлений (особенно эффективно при компенсации деформации продольного изгиба балочных конструкций); расположением свариваемых деталей при сборке перед сваркой под углом с учетом последующей усадки, приводящей к изгибу; рациональной последовательностью сборки и сварки и последовательности наложения швов, особенно при двусторонней многослойной сварке; увеличением припусков на размеры свариваемых деталей на величину продольной и поперечной усадки однопроходных и многослойных швов.

1.21.2. Для уменьшения остаточных напряжений и деформаций при однослойной ручной дуговой сварке швов средней длины (300 £ L£ 1000 мм) разбивается на два участка и заваривается от середины к концам участка (рис. 1.17, а). С этой же целью шов может быть заварен обратноступенчатым (рис. 1.17, 6) или комбинированным (рис. 1.17, в) способом.

При обратноступенчатом способе весь шов разбивают на отдельные участки длиной 100—300 мм. Сварку каждого участка выполняют в направлении, обратном общему направлению сварки. При этом конец каждого последующего участка совпадает с началом предыдущего. Сварку необходимо вести без перерывов между участками (кроме перерыва на замену электрода), чтобы использовать подогрев от заварки предыдущего участка.

Рис. 1.17. Способы сварки однослойных швов вручную и полуавтоматом (длинными стрелками указано общее направление сварки, короткими — направление сварки по ступеням)

Длину участков целесообразно выбирать соответствующей расплавлению одного электрода (при ручной дуговой сварке). При сварке обратноступенчатым способом стыковых швов зазор между свариваемыми листовыми элементами увеличивается на 0,5 мм.

1.21.3. При сварке многослойных швов необходимо применять каскадный метод сварки (рис. 1.18, б). Длина каждой ступени в зависимости от состава основного металла должна находиться в пределах 300-600 мм. Каждый последующий слой накладывают на еще не успевший остыть предыдущий слой.

Рис. 1.18. Способы выполнения многослойного шва при ручной и механизированной сварке:

а — на проход; б — каскадом; в — горкой

Допускается также применять сварку на проход (рис. 1.18, а) и горкой (рис. 1.18, в).

1.21.4. Наиболее полное снятие остаточных напряжений после сварки (до 80-95 %) достигается при высоком отпуске. Применение высокого отпуска должно быть технически и экономически обосновано, а режим должен определяться соответствующей технологической или конструкторской документацией.

1.21.5. Значительное снижение остаточных напряжений в сварных соединениях может быть достигнуто проковкой швов. Проковка должна быть выполнена в процессе остывания стальных сварных соединений при температурах 450 °С и выше либо 150 °С и ниже. В интервале температур 150-450 °С проковка недопустима из-за понижения пластичности металла (для контроля температуры рекомендуются термокарандаши, термокраски и приборы дистанционного контроля).

Проковка может выполняться вручную молотком массой 0,6 — 1,2 кг или пневматическим молотком. При этом ударные поверхности инструмента должны иметь закругления радиусом не менее 2 мм. При многослойной сварке проковывают каждый слой за исключением первого. Проковка, как правило, должна применяться для уменьшения остаточных и реактивных напряжений при заварке трещин и замыкающих швов в жестких конструкциях.

1.21.6. Предварительный или сопутствующий подогрев с целью снижения временных и остаточных напряжений и связанных с ними горячих или холодных трещин необходимо производить при сварке сталей с содержанием углерода более 0,25 % (для углеродистых сталей) или эквивалентного углерода С экв более 0,45 % для низколегированных сталей.

Для низколегированных сталей содержание эквивалентного углерода определяют по формуле:

Температура и способы подогрева перед или в процессе сварки, а также режим охлаждения свариваемой или наплавляемой детали определяются технической документацией, согласованной с ЦВ МПС.

1.21.7. Одной из мер снижения остаточных деформаций является закрепление свариваемых деталей в специальных приспособлениях-кондукторах, а также применение прихваток при сборке деталей и узлов.

1.21.8. Прикладываемое продольное усилие при сварке балочных конструкций с продольным растяжением вдоль шва для уменьшения остаточных напряжений должно создавать напряжения в свариваемых деталях (0,8—0,9)от основного металла. Снятие этих усилий после сварки приведет к уменьшению остаточных продольных напряжений (вдоль шва) до 70-80 %.

1.21.9. Для уменьшения угловых деформаций при многослойной сварке деталей средней и большой толщины необходимо производить двустороннюю сварку с попеременным наложением швов с обеих сторон с учетом того, что после заполнения разделки до толщины 40 — 50 мм угловые деформации не могут быть исправлены за счет наложения швов.

1.21.10. Технология и фактические значения параметров процессов, проводимых с целью снижения сварочных напряжений и деформаций, должны быть предварительно проверены на опытных образцах, соответствующих по материалам и геометрии свариваемому или наплавляемому изделию.

Источник

Поделиться с друзьями
Электрика и электроника
Adblock
detector