Для усунення деформацій після 'зварювання - застосовується хо-лодной і гаряча правка зварних конструкцій.
Холодна правка заснована на розтягуванні укорочених навчаючи-стков і місць звареної конструкції до проектних розмірів - і форм. Укороченими ділянками і місцями в зварних конст-рукцій є активні зони зварних швів, в яких після зварювання напруги розтягнення досягають межі текучості. При холодної правки зварних конструкцій неминуче відбувається із-дит пластичне подовження активних зон зварних швів. Як і останньої викликає наклеп металу цих зон, підвищення остаточ-ний напруженості зварних конструкцій, а в деяких слу-чаях призводить до появи в зварних швах тріщин і розривів. Зважаючи на це холодна правка звареної конструкції іноді мо-же мати негативний вплив на її працездатність.
Залишкові напруги при холодній правці можуть бути знижені тільки в тому випадку, якщо вся зварена конструкція піддавалася розтягуванню до напружень, рівних межі ті-кучесті. Однак в цьому випадку збільшується наклеп металу активних зон зварних швів і з'являється ймовірність освітньої-ня в швах тріщин і розривів.
Крім того, холодна правка є досить трудомістким технологічним процесом. У більшості випадків для холод-ної правки потрібні потужні преси та громіздкі силові устрій-ства і пристосування. Тому холодна правка зварних кон-трукцій не знаходить широкого застосування на практиці.
Гаряча правка зварних конструкцій здійснюється електро-тричних або газополуменевим нагріванням і знаходить більш широке застосування на практиці.
Сутність гарячої праївкі полягає в укороченні місцевим нагріванням ділянок і областей, довжина. яких перевищує довжину активних зон відповідних шівов зварений конст-рукції.
У нагріваються місцях зварних конструкцій при гарячої правки, як і при зварюванні, утворюються деформації пластичного стиснення. При охолодженні ці місця коротшають і. вирівню-вают деформовані місця.
Гаряча правка зварних конструкцій, завдяки простоті технологічного процесу, його економічності, маневреності та універсальності, що дозволяє правити всі види залишкових деформацій, має ряд техніко-економічних переваг в порівнянні з холодною правкою.
В даний час виконання гарячої правки зварних конструкцій засновано головним чином на досвідчених даних і ек-сперіментальних дослідженнях, що вимагає у багатьох випадках додаткових витрат коштів і часу з виготовлення дослідних вузлів і конструкцій. Нераціональний вибір областей місцевого нагріву та параметрів режимів нагріву може замість зменшення зварювальних деформацій привести навіть до їх увели-ню.
Теоретична розробка питань гарячої правки зварних конструкцій знаходиться ще поки в початковій стадії. Тим часом розробка їх дала б можливість значно підвищити ефективність і економічність гарячої правки.
Основними теоретичними питаннями гарячої правки, кото-які в першу чергу повинні бути досліджені і розроблені, є:
1) визначення в звареної конструкції площині вигину, в якій діє результуючий вигинає момент від внутрішніх зусиль зварних швів;
2) визначення поперечного перерізу, обсягу і раціональної форми активної зони місцевого нагріву, що забезпечують обра-тання внутрішніх зусиль, що деформують конструкцію в про-протилежний напрямку;
3) встановлення економічного способу і розробка ефек-тивного режиму місцевого нагріву.
Гарячу правку вельми ефективно можна застосовувати для усунення залишкового прогину і вирівнювання центральних осей звареної конструкції і її вузлів, а також для усунення 236 витріщення, хвилястості і хлопунов в стислих областях листо-вих елементів звареної конструкції.
Для усунення залишкового прогину звареної конструкції необхідний вигинає момент протилежної направле-ня можна викликати або нагріванням смуги уздовж лінії mm, або нагріванням клинів (секторів), як показано на фіг. 111. В пер-вом випадку для редагування буде використана поздовжня усадка,
Фіг. 111. Зварений тавр:
а - правка наплавленням холостого валика; б - редагування нагріванням секторів.
а в другому - поперечна усадка місцевого нагріву. Центр тя-жерсті поперечного перерізу активної зони поздовжнього нагрівання, повинен знаходитися в площині вигину, т. Е. В площині дію-вия результуючого згинального моменту від внутрішніх усі-лий зварних швів. У зварному Таврия (фіг. 111) площину вигину
Фіг. 112. Визначення площині вигину в зварних з'єднаннях з несиметричним поперечним перерізом: *
а - зварене з'єднання двох різних куточків; б - зварений двутавр з різними поясами.
збігається> зі серединної площиною його стінки. У зварних кон-струкції з несиметричним поперечним перерізом площину вигину проходить через центр ваги активних зон зварних швів Оа і центр ваги поперечного перерізу зварної конструк-ції (фіг. '112, а, б). Поєднавши точку О з точкою Оа, отримаємо лінію ООА, через яку проходить площину вигину (фіг. 112, а, б).
При гарячої правки найдоцільніше, як показано на фіг. 111 і 112, напревать 'смугу вздовж лінії mm, - розташований-ву на периферії зварений' конструкції. Це забезпечує про-протилежний дію в площині вигину (с'оздав / аемого прав-кою) моменту і якомога більшу його плече.
Необхідна перетин активної зони місцевого. нагріву тірі правці (можна знайти, виходячи з величини результуючого ізгі-бающего моменту М, що викликав залишковий прогин в звареної конструкції і визначається за формулою (224) або по вимірі-ному залишковим прогину з формули (225). Умовне началь-ве зусилля ропу яке забезпечує активна зона місцевого нагріву при цраеке (фіг. М'2, а, б) визначається з виразу
де уп - відстань від центру перетину активної зони натрева при правці От до центра ваги 'поперечного перерізу конструк-ції О.
Перетин активної зони Fn при гарячої правки визначається за формулою
де о0п - початкова напруга активної зони наїгрева при гарячої правки, наближене значення якого при-приймаємо рівним межі текучості від * Тоді перетин активної зони Fn ic незначним відхиленням в сто-рону збільшення можна визначити за формулою
Ширина активної зони Ьоп буде дорівнює
де б - товщина нагрівається при правці листа.
Ефективна потужність q джерела нагріву при гарячої правки визначається з наближеною формули (103)
де Іоп - ширина активної зони в одну сторону від осі нагреіва, рівна 0,5 Ьоп v - швидкість руху джерела нагріву в см / сек; бо - сумарна товщина листів, що сприймають тепло від джерела нагрівання; h-розрахункова ширина аркуша, що нагрівається.
Якщо площину вигину не перетинає тіла звареної конструкції на стороні, що лежить проти зварних швів (фіг. З), то для створення в площині вигину протидіє моменту необхідно напревать діве 'смуги в більш віддалених від центра ваги конструкції точках т і т2 [4] . Для визначення актив-ної зони кожної смуги з'єднаємо їх з центрам тяжкості попе-річкового перетину конструкції і розкладемо результуючий вигинає момент на складові М і М2 у напрямку лінії ОТІ і ОТ2. Знаючи величину моїментов МХ і М2, можемо визначити активну зону кожної нагрівається-мій смуги за формулами (261) і (262), а так-же потужність джерела нагріву для редагування за формулою (263).
Фіг. ІЗ. Опрі-поділ місця нагріву при правці зварного таврового соеди-вати куточка з листом.
Однак випрямлення залишкового прогину дією / поздовжньої усадки нагрітої смуги в деяких випадках супроводжується пласти-ного подовженням активних зон зварних швів і збільшенням залишкових напружень.
Дії поздовжньої усадки нагрітих смуг при гарячої правки протидіють стислі околошовной області зварних конструкцій, що знижує ефективність правки нагріванням поздовжніх смуг. Крім того, поздовжня усадка 1 пог. м зварного шва становить в середньому 0,2-0,5 мм, тому деформується-щая активність при нагріванні однієї поздовжньої смуги сама по собі порівняно невелика.
'Зі збільшенням же числа нагріваються поздовж-них смуг або ширини їх збільшується трудомісткість і поні-жается ефективність гарячої правки, а залишкова напружений-ність конструкції підвищується. Ефективність гарячої правки нагріванням поздовжньої смуги підвищується тільки зі збільшенням геометричного параметра уп, т. Е. Відстань від центру тя-жерсті конструкції до цієї смуги. Зазначені обставини обмежують широке використання поздовжньої усадки весі - ^ ворожнечі. нагрівання для правки конструкцій.
Вельми ефективне дію при гарячої правки зварних конструкцій надає поперечна усадка від місцевого нагрівання поперечних смуг або клинів (секторів). Останні располо-дружини на стислих і тільки частково на розтягнутих областях зварних конструкцій, тому їх поперечна усадка одночасним-аме з укороченням нагріваються областей призводить також до зниження залишкових напружень в зварних конструкціях.
Поперечна усадка одного зварного шва, црімерно в 3 5 разів більше, ніж поздовжня усадка, віднесена до довжини 1 пог м. Шва [4]. Порівняно велика величина поперечної усадки, коротка довжина поперечних швів і можливе уменьше-ня залишкових напружень сприяють широкому использо-
ванию на практиці поперечної усадки зварювального нагріву при гарячої. правці оварних. конструкцій.
Використання поперечної усадки нагрітих клинів або по-лос для редагування розглянемо на зварному з'єднанні, показаному на фіг. 114. Для усунення залишкового прогину необхідно # 9632; викликати скорочення А в волокнах ширшої. пластини. Уко-Рочен їх повинно збільшуватися в міру віддалення від активної зони зварного шва (фіг. 1.14). Найбільше скорочення Атаху зовнішнього волокна опуклою кромки зварного з'єднання одно
де Z, і - заміряна довжина зовнішнього волокна опуклою кромки
I -замеренная довжина лінії шва.
Фіг. 114. Усунення залишкового прогину нагріванням клинів: а - зварене з'єднання стикових швом пластин різної ширини; б - епюра залишкових напружень.
Щоб забезпечити скорочення кожного волокна А. необхід-мо викликати нагріванням пластичні зміни в них на ділянках відповідної довжини.
Сумарна довжина U підстав по зовнішній кромці нагріву-ваних клинів визначається, виходячи з формули (166)
де а-коефіцієнт лінійного теплового розширення металу; ТСР середнє значення температури на нагреваемом ділянці в - момент переходу металу з пластичного стану - в пружне.
Награв ^ клинів, у яких загальна довжина підстав по зовніш-ної кромці дорівнює 1п> забезпечує вільне вкорочення воло-кон до довжини лінії шва Lm (фіг. 1,14), що необхідно для уст-поранення залишкового прогину зварного з'єднання. напр,
клинів, івершіна яких лежить на граничній лінії активної
зони шва, мало впливає на зменшення залишкових напруг
в розтягнутій активній зоні, з огляду на протидії прилеглих - щих до неї стислих ділянок основного металу.
де єт-відносне вкорочення, відповідне напруги-ня межі текучості.
Необхідна довжина / т нагріву всіх волокон - зварного соеди-вати, крім волокон активної зони, визначається виходячи з тієї ж формули ((166)
Таким чином о'бщая довжина нагріву клиновидних ділянок по зовнішній опуклою кромці зварного з'єднання буде
З метою рівномірного випрямлення 'прогину і зменшення
залишкових напружень розміри клина слід брати малими. але кількість клинів збільшувати. Однак з огляду на технологиче-ських труднощів нагріву вузьких клиновидних ділянок, а також з метою зменшення числа операцій підставу клиновидного ділянки видання п встановлюють дослідним шляхом.
Число 'нагріваються ділянок визначається, виходячи із загальної довжини нагріву по зовнішній кромці 10 і підстави кожного навчаючи-стка Іоп за формулою
Таким чином форма поверхні нагріваються ділянок на широкій пластині зварного з'єднання прийме вигляд усіченого клину (фіг. 114).
Білі поперечна усадка нагрітих ділянок не може свобод-но здійснюватися, то в залежності від умов, число нагріву-ваних ділянок повинно бути збільшено.
Волокна зварного з'єднання з боку увігнутої кромки знаходяться в стислому стані і піддавати їх місцевим нагре-ву не слід, так як це буде збільшувати залишковий прогин. Місцевий нагрів кромки може бути 'проведений чи) бо в цілях зменшення залишкових напруг, або при необхідності зворотного вигину в разі перегину зварного з'єднання при правці. Форма поверхні місцевого нагріву стислих областей з боку увігнутої кромки повинна бути. прямокутної (фіг. 114).
Нагрівання при гарячої правки рекомендується 'виробляти за короткий час. Температура нагріву приблизно 800-850 ° С.
Місцевий нагрів п / роізводнтся або розосереджених дугою - з не - плавиться, або газопламенной пальником або піс-толетом з плавляться. Нагрівання слід починати з тієї області, де метал знаходиться в стислому стані, т. Е. З вершини - клина.
Замість вимірювання довжини зовнішніх волокон зварного соеди-вати і лини ^ шва при розробці процесу гарячої правікі можна скористатися значенням заміряного залишкового про-згину. Знаючи прогин, можемо визначити за формулою (225) ізгі-бающій момент
Потім визначається кут повороту перетинів при вигині ф за формулою
Скорочення зовнішнього волокна опуклою кромки зварного ^ з'єднання, необхідне для усунення залишкового прогину, можна приблизно встановити, виходячи з формули (167)
Ділах = 2ср / г, (272)
де h - ширина нагрівається пластини від активної зони сварок-ного шва до зовнішньої опуклою. кромки.
За формулою (265) визначається сумарна довжина 1п основа-ний клинів по зовнішній опуклою кромці зварного з'єднання і розраховуються інші параметри місцевого нагріву клі-новідних ділянок, як описано вище.
Гаряча правка нагріванням точок переважно застосо- ється для усунення випучин, хлопові новий і хвилястості в стислих
листових елементах зварних конструкцій. сутність правки
нагріванням точок полягає в там, що нагрівається до пластичного стану точка, розширюючись, зустрічає протидію з сто-ку оточуючих її менш нагрітих і холодних ділянок ме-талії. У металі точок відбуваються деформації пластичного стиснення, т. Е. Підсадка металу. При охолодженні нагрітий метал скорочується. Цьому скороченню протидіють навколишнього-щие точку мало нагріті і холодні ділянки металу. Тому в точці утворюються напруги розтягнення, що досягають пре-справи плинності. Радіальне вкорочення піддавався нагре-ву металу зменшує його поперечні розміри і взаимодейст-яття з прилеглими стислими ділянками. При цьому опуклі місця листових елементів згладжуються. Кількість металу, яке повинно бути підсаджене шляхом пластичного стиснення, можна встановити наступним чином. Якщо поверхню ви-пукли частини або хлопунов Fі, а площа підстави (проекція випучини на площину аркуша) ^ 2, то площа AF, яка при 242 місцевому нагріванні повинна бути підсаджена пластичним стислі третьому, буде
A F = F1 - F2. (273)
З огляду на перешкоди вільному вкорочення нагрітого ме-Таллах при охолодженні, площа AF повинна бути відповідно збільшена.
При правці випучин, що нагадують кульову поверхню, що нагріваються точки. розміщують по 'концентричних кілець, як показано на фіг. 115.
Діаметр точки залежить від характеристики джерела нагре-ва і товщини деформованого листа. Відстань між точ-ками залежить від їх діаметра. Кількість кілець і відстань
Фіг. 115. Схема розташування точок нагріву при правці пошкоджених листів.
між ними встановлюється в залежності від розмірів поверх-ності випучини і її стрілки прогину.
Методи визначення діаметра точки, а також відстані між точками і кільцями, вимагають теоретичних досліджень-ний і досвідчених перевірок. В даний час ці 'величини уста - наївліваются дослідним шляхом. Нагрівання точок повинен носити різко виражений локальний характер. Температура нагріву точки не повинна перевищувати 800-850 ° С. Правку тонколистових конст-рукцій більш ефективно можна - виконувати пістолетом з гра-фітовая електродом [43].
[1] ° о-Р2> від - F ±; 2) а0 • F2 = ат * Fi, 3) а0 • F 2 <ст • Fv