Неизбежная деформация металла при сварке происходит в результате интенсивного термического воздействия на сопрягаемые участки материала. Возникающие при этом структурные изменения становятся фактором изменения геометрии изделия, что в большинстве случаев равносильно браку. Избежать таких дефектов поможет понимание причинно-следственной связи и знание правил проведения сварочных работ.
Причины деформационных изменений
Механические воздействия любого рода – сжатие, изгиб, растяжение, резка – на металлическую заготовку приводят к возникновению в ней напряжений и искажений. Превышение их допустимых значений вызывает необратимые повреждения, вплоть до полного либо частичного разрушения.
Причины деформации металла при сварке – внутренние напряжения, которые эксперты категорируют по двум группам:
- к основным причисляют неизбежно сопутствующие сварочному процессу факторы;
- побочных (сопутствующих) можно избежать.
Основные факторы
- изменения структуры на уровне кристаллического строения, которые могут возникать в легированной стали и высокоуглеродистых сплавах при охлаждении. Результатом становится изменение начального объема детали и ее размеров, а также возрастание внутреннего напряжения;
- неравномерный нагрев рабочей области, при котором в зоне сварного шва значительно возрастает концентрация напряжений – их величина определяется комплексным сочетанием воздействующих температур и характеристик материала;
- литейная усадка, вызванная кристаллизацией металла и уменьшением его объема при остывании расплава.
В целом напряжения и деформации делят на временные, которые возникают при жесткой фиксации заготовок, и остаточные – они остаются в металле даже после его полного остывания.
Побочные факторы
- нарушения технологического регламента – неправильная подготовка изделий, ошибочный выбор режима работы и т.д.;
- ошибки и неточности в конструкции детали или узла, допущенные на стадии проектирования;
- недостаток квалификации и опыта у исполнителя работ.
Виды деформаций
Различия между деформациями и напряжениями при сварке черных и цветных металлов заключаются во временном интервале, характере проявления, причинах возникновения и т.д. Деформационные изменения бывают таких видов:
- местные, в одной области конструкции;
- общие – нарушение геометрии всего изделия;
- временные;
- конечные, не пропадающие после охлаждения детали;
- упругие – при них параметры изделия восстанавливаются по завершению сварки;
- пластичные – постоянные дефекты.
Если не удалось выполнить сварку без деформации металла, то для устранения выявленных дефектов используют метод правки:
- термической – сжимание материала в ходе его охлаждения;
- холодной – воздействие механических сил на прессах и прокатных станках.
Способы предупреждения деформаций
Тщательная подготовка к выполнению сварочных работ с проведением грамотных расчетов поможет избежать деструктивных явлений и дополнительных затрат на их исправление. Как избежать деформации металла при сварке:
- с помощью сопроводительного и предварительного прогрева склонных к закалке и растрескиванию сплавов;
- минимизацией размеров шва;
- проковкой швов в холодном или нагретом состоянии материала;
- выравниванием векторов деформационных нагрузок при создании двусторонних соединений;
- жесткой фиксацией сопрягаемых элементов в кондукторах;
- термообработкой – отпуском, одного из видов отжига и нормализацией.
Нормализация признана лучшей технологией обработки сварных
швов низкоуглеродистых сталей.