Причины возникновения деформации и напряжений в сварке

Также одна из причин возникновения напряжения и деформации деталей при сварке — это несоблюдение технологии сварки. Оно приводит к нарушению последовательности действий, изменению необходимых параметров и сокращению или увеличению рабочего цикла. Это, в свою очередь, может привести к образованию дефекта. 

Классификация напряжений и видов деформации при сварке исходит из характерных последствий при соединении деталей. По этому критерию деформации разделяют на:

• Продольные и поперечные. Возникают вдоль или поперёк плоскости сварки. Может возникать из-за резкого остывания, а также усадки двух деталей. Вследствие данного дефекта возникают краевые напряжения по плоскости вокруг шва и могут образовываться трещины или поры в ванне шва. Чаще всего возникает усадка, то есть, изменение геометрических размеров, но может происходить и продольная деформация изгибом, что приводит к появлению критических краевых напряжений и разрушению детали.  
• Угловые. Характеризуется изменением угла наклона деталей между собой. Такой вид характерен для деталей, где присутствует соединение под углами, например, тавровая балка. Чаще всего причиной возникновения этого дефекта является перегрев, что и приводит к нарушению показателя угла. В результате в опорной части ванны шва возникают напряжения, что может грозить разрывом шва и разрушением детали.  
• Деформация изгибом. Происходит из-за усадки или резкого остывания. Может являться следствием перегрева. Представляет собой дефект, при котором изменяется геометрическая плоскость поверхности и появляются характерные изгибания формы возле шва. Это полностью меняет геометрию детали, что усложняет её стыковку и дальнейшее применение. Также возникают сильные напряжения в швах, что может привести к разрушению детали. 
• Коробление. Больше характерно для крупных плоских поверхностей типа лист. Представляет собой многоточечное изменение плоскости вспучиванием в отдельных местах. Основная причина – перегрев детали. Коробление опасно возникновением множественных мелких трещин и полным изменением плоскости, что усложняет дальнейшую работу с деталью.

Основных методов определения сварочных напряжений и деформации при сварке существует два:

• Визуальный. Место шва осматривают после остывания и сравнивают с эталонными критериями. Могут производиться замеры геометрии и плотности соединения.    
• Ультразвуковой. На место шва наносят специальный состав, который усиливает пропускаемый сигнал аппаратуры, и с помощью ультразвуковых волн рассматривают характер шва, определяя его целостность, геометрию и наличие дефектов.      

Возможно также применение рентгенографии, но подобные методы чаще используются на крупных производствах, где существует возможность правильной и безопасной организации данного способа контроля.

После определения, чем вызываются напряжения и деформации при сварке, можно рассмотреть способы устранения деформации после сварки. Их существует несколько и возможно применять как один, так и все способы одновременно, согласно технологической карте.

Способы устранения деформации при сварке:

• Проковка шва. Область шва куётся по горячему для уплотнения структуры. Это необходимо для ликвидации окислов в самой ванне, выявления внутренних дефектов. Технология успешно борется и с короблением детали.
• Выравнивание деформации. При подготовке технологии сварки оператор прогнозирует места, где есть вероятность возникновения напряжений и варит детали в таком порядке, чтобы свети к минимуму это вероятность. Таким образом, деформации выравнивают сами себя.
• Жёсткое крепление деталей. Для защиты от усадок и угловых деформаций необходимо тщательно и прочно крепить детали друг к другу, а также применять промежуточный материал внутри шва – палочки, части электрода, куски металла. При жёстком креплении взаимные движения в элементах будут сведены к минимуму, снизится вероятность деформации.  
• Проведение термической обработки. После сварки проводят закалку и отпуск шва, в отдельных случаях прогрев области шва горелкой. Это приводит в порядок решётку вокруг места сварки и снижает напряжение.   

Остаточные деформации после сварки формируют области с критическими показателями нагрузки и могут приводить к разрушению деталей или снижению их возможностей. Возникают они из-за неправильного подбора методов предупреждения и исправления изначальных деформаций. 

При сохранении деформационных изменений в металле формируется новая решётка, полностью уплотняется и начинает взаимодействовать с другими блоками детали. При этом характер поведения детали уже отличается от изначального, что и может привести к порче или разрушению конструкции.

Важно определить наличие остаточных деформаций, для чего существуют методы, оговоренные выше. При выявлении таких напряжений проводится исследование на предмет возможности их удаления. 

Риск возникновения деформаций и напряжений в сварке присутствует при работе на любом виде сварочного оборудования, однако использование аппаратов лазерной сварки снижает риски возникновения различных дефектов благодаря технологическим особенностям работы лазерного луча и возможностям самого устройства – прежде всего, предустановленным режимам сварки различных металлов. Однако следует отметить, что квалификация сварщика позволяет более качественно эксплуатировать любое сварочное оборудование, а также справляться с нестандартными и сложными задачами на производстве. Компания «ИТЦ ЛазерТех» не только предлагает купить современные высококачественные аппараты ручной лазерной сварки LightWELD 1500 и модификации, но и проводит обучение для их более эффективного использования. Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше о наших предложениях.