Способи зменшення зварювальних напруг і деформацій
Зварювальні напруги та деформації мати в сталевих конструкціях небажано, тому що занадто великі зварювальні напруги можуть стати причиною появи тріщин у швах, з переходом їх на основний метал. Деформації спотворюють геометричну форму елементів, що призводить або до зниження їх міцності, або ускладнює монтаж.
Повністю усунути зварювальні напруги і деформації неможливо. Вивчення характеру і причин утворення зварювальних напруг і деформацій дозволило розробити заходи значно знижують їх. При складанні і зварюванні необхідно виконувати такі основні конструктивні і технологічні заходи.
1. У проектах сталевих конструкцій не слід призначати завищене перетин зварних швів. Розкриття фасок в стикових швах має бути мінімально допустимим за технічними умовами. Під час зварювання не можна допускати збільшення перерізу швів в порівнянні з проектом.
2. При зварюванні листових конструкцій потрібно застосовувати переважно стикові шви, а не нахлесточного, так як в напусткових швах нерівномірно розподіляється силовий потік.
3. Шви необхідно розташовувати симетрично щодо центральної осі елемента, щоб зварювальні напруги могли врівноважуватися.
4. Частини конструкцій, геометрична форма яких повинна бути збережена без спотворення, треба закріплювати для зварювання в жорстких кондукторів і пристосування, в яких вони повинні знаходитися до повного охолодження вироби.
5. У випадках несиметричного розташування швів відносно центральної осі вироби конструкцій або деталей потрібно надавати попередні вихиляси, протилежні тим, які утворюються після зварювання.
6. Зварювання довгих швів виробляють обратноступенчатим способом. Шов ділять на ділянки довжиною 150-200 мм. При одношаровому шві зварювання ведуть від середини до кінців окремими ділянками, як зазначено на малюнку, зварювання багатошарових швів виконують каскадами.
а - обратноступенчатий спосіб, б - зварювання каскадом
7. При зварюванні стику в прокатних двотаврових балках і швелерах треба спочатку заварювати стінку, а потім полки.
8. При зварюванні труб, що складаються з декількох обичайок, в першу чергу повинні заварюватися поздовжні стики і тільки після цього заварювати кільцеві шви.
9. При складанні стрижнів Н-образного перетину необхідно спочатку зібрати окремо стінки і полки деталей, з яких вони складаються, заварити стики, зачистити на полицях шви в місцях примикання стінки і тільки після цього збирати з листів стрижні елемента.
10. При заварці стику в стрижнях двотаврового складеного перерізу слід поздовжні шви, що прикріплюють полки до стінки стрижня, не доводити до стику на 500-700 мм. Спочатку заварюють стик вертикальної стінки, потім зварюють стики полиць і в останню чергу заварюють ділянки швів, що з'єднують стінку з полками.
11. При приварок куточків решітки до фасонок або до поясним куточках в гратчастої конструкції треба вести зварювання в напрямку до кінця куточка, як показано стрілками на малюнку.
а - заварка стику в листовому стрижні Н-образного перетину, б - приварювання куточків у вузлі ферми
12. Приварку ребер жорсткості слід вести від середини до кінців.
13. Заварку тріщини в металі слід вести тільки після попередньої підготовки її до заварки. Спочатку треба тріщину максимально розкрити. Існує два способи розкриття тріщини: механічний і тепловий. В обох випадках в кінці шва засверливают два отвори, щоб усунути концентрацію напружень і не допустити подальше поширення тріщини.
При механічному способі розкриття тріщини з обох її сторін приварюють по два куточка, які з найбільшим зусиллям стягують болтами. При цьому в зоні тріщини виникають пружні напруження розтягу. Потім тріщину заварюють і болти знімають, в результаті чого розсунуті кромки тріщини безперешкодно зміщуються в початкове положення при одночасній усадці остигаючого шва.
а - механічний спосіб розкриття тріщини, б - теплової спосіб розкриття тріщини
Тепловий спосіб полягає в розкритті тріщини шляхом нагрівання до температури 150-200 ° ділянки металу за кінцями тріщини. Нагрівання відбувається газовими пальниками. Метал в нагрітих зонах прагне розширитися, в зоні тріщини створюються стискають напруги, внаслідок чого кромки тріщини розходяться. Нагріваючи метал, необхідно стежити, щоб кромки тріщини не нагрівалися. Охолодження кромок здійснюється прикладанням вологих азбестових джгутів.
Після заварки тріщини шов остигає одночасно з нагрітими ділянками металу. Краї тріщини зближуються, знижуючи напругу в сокращающемся шві.