Тема урока: «Напряжения и деформации в сварных швах» (стр. 4 )

Поперечная трещина — это трещина, ориентированная поперек оси сварного шва. Она может располагаться в металле сварного шва, зоне термического влияния и основном металле.

Радиальные трещины — это трещины, радиально расходящиеся из одной точки. Они могут быть в металле сварного шва, зоне термического влияния и основном металле.

Раздельные трещины — это группа трещин, которые могут располагаться в металле сварного шва, зоне термического влияния и основном металле.

Разветвленные трещины представляют собой группу трещин, возникших из одной трещины. Они могут располагаться в металле сварного шва, зоне термического влияния и основном металле.

Трещины в кратере сварного шва могут быть продольными, поперечными и звездообразными. Причина возникновения кратерной трещины: резкий обрыв сварочной дуги.

Причины возникновения дефекта: нарушение разработанной технологии сварки, несоответствие применяемых сварочных материалов, склонность свариваемого металла к закалке, высокие скорости охлаждения сварного соединения, сварка изделия при низкой температуре.

Способ устранения дефекта: вырезка, вышлифовка до полного удаления дефекта с последующей заваркой.

7.Брызги электродного металла

Брызги металла — дефект в виде капель на поверхности сварного соединения.

Причины появления дефекта:

1.завышенный сварочный ток;

2.большая длина сварочной дуги;

3.магнитное дутье;

4.некачественно изготовленный электрод (эксцентричность покрытия).

Категория дефекта: недопустимый дефект

Способ устранения: срубить зубилом и молотком. С последующей зашлифовкой мест удаления.

8.Деформации

  Напряжения при сварке стыковых соединений по продолжительности напряжения делят на технологические и остаточные. Первые возникают во время сварки (в процессе изменения температуры), вторые - после окончания сварки и полного охлаждения изделия.

По направлению действия различают продольные, расположенные параллельно оси шва, и поперечные, расположенные поперек оси шва, линейные сварочные напряжения (рис. 2 — показ через проектор).

Распределение продольных напряжений в стыковом шве таково, что на его концах из-за возможности свободной усадки они незначительны, а в средней части имеют достаточно большую величину, достигая предела текучести (рис.3 — показ через проектор). Продольное сокращение стыкового шва вызывает не только продольные, но и поперечные напряжения, поскольку деформированные («изогнутые») листы стремятся распрямиться. Поэтому в средней части сваренных листов возникают напряжения растяжения, а по краям - напряжение сжатия.

  При разработке технологического процесса сварки обязательно следует учитывать поперечную и продольную усадку шва. При сварке металла толщиной до 6 мм главным образом возникают значительные деформации. При этом остаточные напряжения бывают небольшими, так как металл уже деформировался.

  В сварных конструкциях, имеющих тавровое сечение (состоящих из двух листов), под влиянием продольных и поперечных напряжений и укорочений стенка и пояс тавра деформируются, тавр изгибается по длине. Величина таких деформаций зависит от соотношения размеров стенки и пояса, последовательности наложения сварных швов, величины погонной энергии, условий закрепления таврового сечения и т. д. Чем тоньше пояс и больше ширина вертикальной стенки, тем больше продольные напряжения сварного тавра.

  В рассмотренных выше примерах сварки стыковых соединений и тавровых сечений отмечены лишь деформации, происходящие в плоскости свариваемого элемента. Кроме деформаций в плоскости соединяемых элементов возникают также и угловые деформации (рис. 4 — показ через проектор). На величину угловых деформаций (угол в) влияют размер свариваемых листов, угол раскрытия кромок б (чем он меньше, тем меньше деформация), закрепление, количество проходов и т. д.

Листы необходимо закреплять как можно ближе к сварному шву. Расстояние крепления от шва при сварке тонких листов должно быть равно 3-6-кратной ширине шва. Крепления, расположенные на значительном расстоянии от шва, практически не оказывают влияния на конечные угловые деформации.

Закрепление.

Преподаватель предлагает обучающимся изучить образцы сварных соединений, которые находятся у них на партах и ответить на вопрос: «Какие внешние дефекты сварных соединений допущены на этих образцах, в чем причина их возникновения и как можно устранить этот дефект?». Ответ записать в тетрадь. На задание отводится 5-10 минут.

Проверка: заслушиваются  ответы обучающихся, которые определяли дефекты на разных видах сварных соединений (стыковое, угловое, тавровое и нахлесточное).

Внутренние дефекты сварных соединений.

Как вы считаете, какие дефекты можно отнести к внутренним? (заслушиваются ответы студентов).

Перед каждым новым дефектом преподаватель задает обучающимся вопрос: «Как вы считаете по какой причине может возникнуть данный дефект?» и только после того, как обучающиеся выскажут свои мнения, дать им правильный ответ. В ходе объяснения обучающиеся продолжают заполнять таблицу «Дефекты сварных соединений».

Внутренние дефекты — это дефекты, выявленные при использовании неразрушающих методов контроля.

К внутренним дефектам относятся: пористость металла, шлаковые включения, непровар, перегрев и пережог металла, трещины.

1.Пористость

Пористостью металла называют газовые полости, образовавшиеся в расплаве вследствие перенасыщения газами.

Обычно поры имеют округлую форму, в углеродистых сталях встречаются поры, имеющие трубчатую форму. Они возникают в жидком металле шва из-за интенсивного газообразования, при котором не все газовые пузырьки успевают подняться на поверхность металла и выйти в атмосферу. Размеры остающихся в металле пор колеблются от микроскопических, до 2-3 мм в диаметре. В результате диффузии газов (и в первую очередь водорода) поры могут увеличиваться в размерах. В этом случае образуются раковины или свищи, выходящие на поверхность. Кроме одиночных пор в сварных швах появляются цепочки или отдельные скопления пор.

Равномерная пористость представляет собой группу газовых пор, равномерно распределенных в металле сварного шва. Равномерная пористость обычно возникает при наличии постоянно действующих факторов: загрязненности основного металла по свариваемым поверхностям (ржавчина, окалина, масло и т. п.), непостоянной толщине покрытия электродов и т. д.

Цепочкой пор называют газовые поры, расположенные в одну линию, обычно параллельно оси  сварного шва, с расстоянием между ними менее трех диаметров большей из пор. Цепочки пор образуются, когда газообразные продукты проникают в металл по оси шва на всем его протяжении (при сварке по ржавчине, при подсосе воздуха через зазор между кромками, при подварке корня шва низкокачественными электродами). Наиболее вероятно возникновение пор при сварке алюминиевых и титановых сплавов, и в меньшей степени, - при сварке сталей.

Скопление пор представляет собой группу газовых полостей (три и более), расположенных на расстоянии друг от друга менее трех диаметров большей из пор. Скопление пор образуется при местных загрязнениях или отклонениях от установленного режима сварки, а также при нарушении концентричности обмазки электрода, сварке непросушенными электродами, обрыве дуги или случайных изменениях ее длины.

Причины возникновения дефекта: плохая зачистка свариваемых кромок от ржавчины, масел и различных загрязнений; повышенное содержание углерода в основном и присадочном металле; большая скорость сварки, при которой не успевает произойти нормальное газовыделение и поры остаются в металле шва; высокая влажность электродных покрытий, флюса, сварка при сырой, влажной погоде.

Категория дефекта: цепочка пор, отдельно стоящая пора — допускаются при выполнении требований «Нормативно-технического документа» (НТД) на данное изделие.

Скопление пор — недопустимый дефект.

Способ устранения дефекта: пористые участки вырубить до основного металла и заварить вновь.

2.Шлаковые включения

Шлаковые включения — это полости в металле сварного шва, заполненные шлаками, не успевшими всплыть на поверхность шва.

Вероятность образования шлаковых включений в значительной мере определяется типом и маркой сварочного электрода. При сварке электродами с тонким слоем обмазки вероятность образования шлаковых включений очень велика. Шлаковые включения можно разделить на макро - и микроскопические. Макроскопические включения имеют сферическую и продолговатую форму в виде вытянутых «хвостов». Форма их может быть весьма разнообразной, поэтому эти дефекты более опасны, чем поры. Эти включения образуются в шве из-за плохой зачистки свариваемых кромок от окалины и других загрязнений и чаще всего из-за внутренних подрезов и плохой зачистки от шлака поверхности первых слоев многослойных швов перед заваркой последующих слоев.

Микроскопические шлаковые  включения возникают в результате образования в процессе плавления некоторых химических соединений, остающихся в шве при кристаллизации.

Размеры шлаковых включений могут достигать нескольких десятков миллиметров по длине шва.

Категория дефекта: цепочка шлаковых включений, отдельное шлаковое включение — допускаются при выполнении требований нормативно-технической документации на данное изделие.

Скопление шлаковых включений — недопустимый дефект.

Способ устранения дефекта:  Для плоских элементов - вышлифовка (отдельно стоящий и скопление шлака) механическая и воздушно-дуговая строжка (ВДС) (цепочка шлака) с последующей заваркой.

Для трубных элементов — вышлифовка (отдельно стоящий или скопление шлака), выборка на токарном станке (цепочка шлака) с последующей заваркой.

3.Непровар

Непроваром называют несплавление либо между основным и наплавленным металлом, либо между отдельными валиками.

Поверхности непроваров обычно покрыты тонкими оксидными пленками и другими загрязнениями. Чаще всего непровары заполняются расплавленным шлаком. Непровары уменьшают рабочее сечение сварного шва, что приводит к снижению работоспособности сварного соединения и узла в целом. Они являются концентраторами напряжений и могут вызвать появление трещин, уменьшить коррозионную стойкость сварного шва и привести к коррозионному растрескиванию.