Деформация металла при сварке: причины и способы их устранения
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голоса(ов))

Деформация металла при сварке

Деформация металла при сварке

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Причины деформации металла при сварке
  • Виды деформаций металла после сварки
  • О тестировании сварных швов и расчете деформаций металла при сварке
  • Способы устранения деформации металла при сварке
  • Способы избежать деформации металла при сварке

Деформация металла при сварке – это явление, которое приводит к нарушению геометрии изделий и, следовательно, к браку продукции. Подобное может наблюдаться даже в работе опытных сварщиков. Соблюдение ряда правил позволяет снизить вероятность появления деформации и получить качественное и надежное соединение.

Существует множество причин возникновения деформации металла при сварке. О том, с чем они связаны, какие меры принимают для профилактики этого явления и что делают для исправления, читайте в нашем материале.

 

Причины деформации металла при сварке

Если на металлический предмет оказывается механическое воздействие, то в нем возникают напряжение и искажение. Первое характеризуется силой давления, оказываемой на единицу площади. Второе – нарушением габаритов и формы изделия из-за силового воздействия.

Причины деформации металла при сварке

Напряжения появляются в деталях под влиянием практически любого усилия. Это может быть растягивание, изгиб, сжимание или резка. В ходе сварки следует внимательно следить за показателями как деформации, так и напряжения. Если превысить допустимые значения, то конструкция (частично или полностью) может разрушиться.

Сварочные деформации возникают под влиянием различного рода напряжений, появляющихся внутри изделия. Основные причины их появления специалисты объединяют в две большие группы: основные, которые считаются неизбежными и постоянно появляются в ходе сварки, а также сопутствующие, устранение которых вполне возможно.

К основным причинам возникновения деформации и напряжения в ходе сварочных работ относят следующие:

  • Структурные видоизменения, которые, влияя на металл, вызывают напряжения (растягивающие и сжимающие). Происходит это в ходе охлаждения деталей из легированных или высокоуглеродистых стальных сплавов. При этом размеры изделия, а также зернистая структура материала нарушаются. В итоге изначальный объем изменяется, что приводит к увеличению напряжения внутри детали.
  • Неравномерный прогрев. Первичному нагреву в ходе сварочных работ подлежит только рабочая зона изделия. По мере увеличения температуры материал расширяется, воздействуя на мало прогретые слои металла. При прерывистом прогреве концентрация напряжений сварного шва достигает высоких значений. Ее показатель зависит от рабочей температуры, теплопроводности материала и уровня линейного расширения.
  • Литейная усадка. Она происходит в ходе кристаллизации материала, характеризуется уменьшением объема металла, возникает из-за сварочного напряжения (продольного и поперечного), которое появляется в процессе усадки расплава.

Сварочное напряжение могут вызвать не только механические воздействия. Сплавам различных металлов вообще свойственны свои деформации и напряжения. Они делятся на временные и на остаточные. Пластичная деформация металла при сварке вызывает остаточные, не исчезающие и после остывания материала. Временные же возникают при сварке прочно закрепленной детали.

К побочным или сопутствующим деформациям при проведении сварочных работ можно отнести:

  • любые отклонения от нормативов в технологическом процессе – примером может быть плохая подготовка детали к сварке, неправильный выбор электрода, нарушение режима сварочного процесса и пр.;
  • несоответствия и ошибки, допущенные в конструировании изделия, – это могут быть неверно выбранный тип шва, часто расположенные соединения, малый зазор между сварными швами и пр.;
  • низкий профессионализм и небольшой опыт мастера.

Концентрацию напряжений в сварном шве может вызвать практически любая ошибка. Из-за них возникают технологические дефекты соединения: непровары, трещины, пузыри и прочий брак.

Виды деформаций металла после сварки

Существует несколько видов напряжений. Они отличаются временным интервалом (периодом действия), характером появления и прочими факторами.

Виды деформаций металла после сварки

Ниже представлена таблица возможных напряжений (какие встречаются и из-за чего появляются в сварном шве).

Характер появления

Тип напряжения

Причина нарушения

По причинам возникновения

Тепловое

Неравномерность прогрева, возникающая из-за перепада температуры при сварке

Структурное

В случае нагрева металла выше максимально установленной температуры происходят изменения в структуре материала

По времени существования

Временное

Возникает в ходе фазовых видоизменений, но в процессе остывания уходит

Остаточное

Остается в деталях и после устранения причин возникновения

По задействованной площади

Имеющееся во всей конструкции

Проявляющееся исключительно в зернах структуры металла

Присутствующее в кристаллической решетке материала

По направленности воздействия

Продольное

Появляется по линии шва

Поперечное

Размещается поперек оси соединения

По состоянию напряжения

Линейное

Происходит только в одном направлении

Плоскостное

Распространяется на два различных направления

Объемное

Воздействие происходит по трем осям

В ходе сварочного процесса происходят следующие виды деформации:

  • Местные и общие. При местных деформациях изменениям подвержены только части конструкции. Общие же деформируют изделие полностью и сразу, меняя его размеры и искривляя геометрическую ось.
  • Временные и конечные. Остаточные (конечные) деформации остаются в изделии даже после его охлаждения, а временные появляются в отдельные моменты времени.
  • Упругие и пластичные. При восстановлении формы и габаритов изделия по окончании сварки деформация считается упругой. При наличии постоянных дефектов – пластичной.

Материал может быть деформирован вне плоскости сварного изделия или внутри него.

Разнонаправленность сил, действующих относительно сечения материала, приводит к возникновению различных напряжений: сжатия либо изгиба, растяжения, кручения, среза.

Тестирование сварных швов и расчет деформаций металла при сварке

Швы обязательно проходят тестирование на надежность и прочность соединений. В ходе проверки проверяется также наличие дефектов. Это позволяет быстро обнаружить и устранить возникший в процессе сварки брак.

Тестирование сварных швов и расчет деформаций металла при сварке

Существует несколько типов контроля, позволяющих найти изъяны:

  • разрушающий – процесс, который часто используется на промышленных предприятиях, дает возможность провести проверку физических свойств шва;
  • неразрушающий – включает внешний осмотр шва, ультразвуковую или магнитную дефектоскопию, капиллярный метод, проверку проницаемости и прочие методы.

Важным в изготовлении сварных конструкций является определение вероятных напряжений и деформаций в ходе работ. Причина заключается в том, что они изменяют форму и размер изделия, снижают его прочность, что приводит к изменениям в эксплуатационных качествах конструкции далеко не в лучшую сторону.

Необходимо проводить тщательный расчет деформаций и напряжений при различных процессах сварки, правильно запланировать последовательность операций для того, чтобы в результате на конструкцию воздействовало минимум напряжений, а количество дефектов стремилось к нулю.

Способы устранения деформации металла при сварке

Убрать деформацию материала, возникшую в ходе сварки, можно с помощью правки. Она бывает холодной механической, термомеханической и термической, включающей как местный, так и общий нагрев. Перед проведением последнего изделие жестко фиксируют в устройстве, оказывающем давление на изменяемые части конструкции. Затем оно размещается в разогревающей печи.

Способы устранения деформации металла при сварке

Суть термического метода заключается в сжимании металла при его охлаждении. Происходит процесс разогрева растянутого участка горелкой или дугой. При этом окружающий место разогрева материал должен оставаться холодным, что не дает значительно расшириться горячему участку. Далее при остывании изделия происходит постепенное выпрямление конструкции. Больше всего данный метод подходит для устранения деформаций балок, полос листового материала и пр.

Принцип холодной правки заключается в постоянном воздействии на изделие нагрузок. Для этого используют различные прессы и валки, существующие для прокатки по ним длинных конструкций. Для исправления деформаций растянутых конструкций применяют термическую правку. Сначала происходит сбор лишнего металла, а затем – разогрев проблемного места.

Сложно сказать, какой из методов является предпочтительным. Для каждого вида, места (снаружи или изнутри), особенностей деформации и напряжения, а также габаритов и формы изделия существуют свои способы их устранения. Важным являются трудозатраты и эффективность метода.

Способы избежать деформации металла при сварке

Устранение проблем значительно сложнее их предупреждения. Эта аксиома в равной степени относится и к сварке. Брак всегда приводит к дополнительным финансовым вложениям. Для его предотвращения необходимо сосредоточиться на мерах, помогающих бороться с деформациями и напряжениями.

Способы избежать деформации металла при сварке

Отвечая на вопрос о том, как избежать деформации при сварке листового металла или свести ее к минимуму, следует запомнить связь между причинами появления и мерами предупреждения. Следовательно, перед началом работ необходимо все тщательно рассчитать и подготовиться. Только после окончания данного этапа можно будет проводить сварку металлических конструкций.

Сила, приложенная к конструкции, прямо пропорциональна степени ее деформации. Значит, чем большая сила воздействует на изделие, тем значительнее его деформация.

  • Сопроводительный и предварительный подогрев.

    Данные виды разогрева способствуют улучшению качественных характеристик как самого сварного соединения, так и участков, расположенных в непосредственной близости от него. Кроме того, уменьшаются пластические деформации и остаточное напряжение. Этот метод чаще всего используют для сплавов, которые имеют склонность к закалке и появлению кристаллизационных трещин.

  • Наложение швов в обратноступенчатом порядке.

    При протяженности более 1 000 мм шов разбивается на части длиной от 100 до 150 мм. Новое соединение создается в противоположную от основной сварки сторону. При этом металл разогревается более равномерно, что снижает деформацию. Данный способ не является методом последовательного наложения.

  • Проковка швов.

    Проковке подлежит и нагретый, и холодный материал. Удар как бы разжимает металл в стороны. Тем самым снижается напряжение растягивания. Данный метод не используется на конструкциях, сделанных из металла, склонного к возникновению в нем закалочных структур.

  • Выравнивание деформаций.

    Суть метода заключается в том, чтобы подобрать порядок, в котором нужно будет делать швы. Новый шов должен обязательно создать деформацию, которая будет противодействовать предыдущему. Этот способ часто применяется при сварке двусторонних соединений.

  • Жесткое крепление деталей.

    Сварка предваряется прочным и жестким креплением изделия в кондукторах. После завершения процесса конструкция полностью охлаждается, после чего вынимается из крепежа. Существенным недостатком метода является вероятность возникновения внутреннего напряжения изделия.

  • Термическая обработка.

    Сварка без деформации металла может быть проведена с помощью термической обработки. При этом существенно улучшаются характеристики соединения и окружающего его металла, снижается напряжение внутри изделия и выравнивается структура шва. Отпуск, отжиг (состоящий из низкотемпературного или полного) и нормализация – это операции, составляющие термическую обработку металла.Термическая обработка

     

    Нормализация считается оптимальным способом обработки швов изделий, выполненных из низкоуглеродистых сталей.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

  • цветные металлы;
  • чугун;
  • нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

  • Способы маркировки металлических изделий: основные и вспомогательные варианты

    Способы маркировки металлических изделий: основные и вспомогательные варианты

    Способы маркировки металлических изделий призваны не только оснастить продукцию необходимой информацией согласно законодательству, но и облегчить сам процесс производства. Различить на глаз один сорт металла от другого практически невозможно. К тому же становится легче вести учет выпущенной продукции, отслеживать партии и работать с заказчиками. Существует довольно много методов промаркировать металл, выбор которых зависит от самого материала и способа производства, а также условий хранения и эксплуатации. В нашей статье мы расскажем, как осуществляется процесс маркировки, какие используются технологии и каковы его основные задачи.
  • Способы защиты металлических изделий от коррозии: разбираемся в причинах, устраняем последствия

    Способы защиты металлических изделий от коррозии: разбираемся в причинах, устраняем последствия

    Способы защиты металлических изделий от коррозии призваны обеспечить стойкость данных элементов в зависимости от среды использования и интенсивности негативных факторов. Очевидно, что для слабоагрессивных сред вполне подойдут более простые методы защиты, а для сильноагрессивных – наиболее технологичные. При этом не стоит недооценивать проблему коррозии. Данное явление представляет собой значимую проблему, так как из-за коррозионных разрушений примерно одной десятой доли от общего производства металла идет на устранение последствий. В нашей статье мы расскажем, какими методами можно защитить металл от ржавчины и разберем виды и причины ее появления.
  • Металлические ограждения: разновидности, рекомендации по выбору

    Металлические ограждения: разновидности, рекомендации по выбору

    Металлические ограждения универсальны, они применяются не только для отделения территории, но и в качестве оградительных конструкций на балконах и лестницах. Существуют разные виды. Одни ограждения из металла рассчитаны на бюджетные решения, другие – на максимальную безопасность территории, третьи являются декоративными. Объединяет все типы оград практичность, долговечность, сравнительно небольшая стоимость (если речь не идет о кованых заборах). О том, какой вид металлического ограждения лучше выбрать для загородного дома или дачи, чем огородить балкон или лестничный пролет, читайте в нашем материале.
  • Ангары из металлоконструкций: виды, этапы производства

    Ангары из металлоконструкций: виды, этапы производства

    Быстровозводимые ангары из металлоконструкций нашли свое применение в разных сферах. Их используют в качестве складов, промышленных цехов, торговых залов, авторемонтных зон, в сельскохозяйственных целях. Объясняется такая популярность низкой стоимостью и высокой скоростью возведения. Такие металлоконструкции сочетают в себе практичность, прочность, мобильность, могут размещаться на территориях со сложными почвами, не требуют работ капитального строительства. О том, какие бывают виды ангаров из металлоконструкций, а также об этапах их производства читайте в нашем материале.
  • Изготовление металлокаркасов: секрет популярности технологии

    Изготовление металлокаркасов: секрет популярности технологии

    Изготовление металлокаркасов сегодня более чем востребовано. Данные конструкции обладают многими неоспоримыми достоинствами и с успехом применяются в строительстве. С их помощью давно уже возводят не только жилые здания, но и достаточно сложные промышленные сооружения. Разумеется, чтобы преимущества технологии могли использоваться на все сто процентов, к процессу изготовления металлических каркасов предъявляются жесткие требования. И проводить такие работы могут только высококвалифицированные специалисты, причем соблюдая определенную последовательность действий.
  • Дефекты лазерной резки металла: как предотвратить их появление

    Дефекты лазерной резки металла: как предотвратить их появление

    Возможны ли дефекты при лазерной резке металла? Как ни печально, но такое случается, несмотря на то, что данная технология признана на сегодняшний день одной из самых продвинутых в мире. С другой стороны, совершенства не бывает в принципе, к нему можно лишь вплотную приблизиться. И процесс обработки металлов лазером это без проблем позволяет. А любые возможные дефекты можно предотвратить при наличии определенных знаний у мастера. Опытным специалистам вполне под силу сделать так, чтобы работа была выполнена в высшей степени профессионально и в точно назначенный срок.
  • Лазерная и плазменная резка металла: отличия, сильные и слабые стороны

    Лазерная и плазменная резка металла: отличия, сильные и слабые стороны

    Выбирая, что лучше – лазерная и плазменная резка металла, нужно в первую очередь учесть отличия и сходства двух видов. Это важно как для подбора оборудования для собственного производства, так и для заказа раскроя на стороне. Понимание сильных и слабых сторон каждого метода позволит получить качественную продукцию и не выйти за рамки бюджета. Несмотря на то, что можно встретить мнение о превосходстве лазера над плазмой, корректнее было бы сказать, что все зависит от толщины и типа раскраиваемого металла. В одном случае надо выбрать лазер, для другого подойдет плазма. В нашей статье мы расскажем обо всех особенностях данных технологий и определим, в каких условиях и что лучше применять.
  • Металлический стеллаж для документов: как выбрать наиболее удобный

    Металлический стеллаж для документов: как выбрать наиболее удобный

    Металлический стеллаж для документов – универсальная система хранения, которая используется преимущественно в офисах. Однако сфера его применения не ограничивается только офисными помещениями. Такие стеллажи отлично подходят для хранения архивов больших производственных и торговых компаний, библиотек. В зависимости от нагрузки, размеров помещения подбираются и характеристики стоек. Они могут различаться по габаритам, материалам изготовления несущих конструкций и настилов. Из нашего материала вы узнаете, какие типы стеллажей используются для хранения документов и на что стоит обратить внимание при их выборе.
  • Оборудование для гибки листового металла: сферы применения и рекомендации по выбору

    Оборудование для гибки листового металла: сферы применения и рекомендации по выбору

    Оборудование для гибки листового металла используется как в небольших цехах, занимающихся металлообработкой, так и на крупных производственных объектах. С его помощью изготавливаются профильный прокат, трубы, изделия сложной формы. Выбор типа, модели станка, его производителя зависит от объемов изготавливаемой продукции, характеристик помещения, мощностей, которыми располагает производитель. Из нашего материала вы узнаете, какие бывают основные разновидности оборудования для гибки листового металла, а также о том, на что необходимо обратить внимание при покупке станков.

Экспресс расчет
стоимости заказа

Узнайте предварительную стоимость заказа,
отправив нам необходимую информацию:

Заказать звонок

Узнайте предварительную стоимость заказа,
отправив нам необходимую информацию:

Акция