Если основным требованием является устранение деформаций, то
перераспределением напряжений обычно не интересуются. И наоборот,
устраняя остаточные напряжения, не придают особого значения деформациям
(перемещениям) сварной конструкции, хотя последние при этом могут
изменяться. Разделение методов борьбы со сварочными напряжениями и
деформациями на две группы является условным и зависит от основного
назначения того или иного метода.
Остаточные перемещения в большинстве случаев определяют стандартными мерительными инструментами и индикаторными головками.
Остаточные напряжения отражаются на точности сварных конструкций при механической обработке и последующей эксплуатации. Определить расчетным путем величину ожидаемой деформации в реальных машиностроительных конструкциях в настоящее время не представляется возможным, если не говорить о простейших конструкциях, которые можно свести к пластине или балке.
Разнообразие конструктивных вариантов сварных соединений в цилиндрических и сферических оболочках довольно велико. Простейшими стыковыми соединениями являются продольные швы цилиндрических оболочек, кольцевые швы на цилиндрах и сферах, круговые швы на цилиндрических и сферических поверхностях и, как частный случай, круговые швы на плоских листовых элементах. Отдельные листовые элементы оболочек имеют пониженную жесткость по сравнению с другими сварными конструкциями. Поэтому в процессе нагрева и остывания в ряде случаев образование остаточных напряжений и деформаций происходит иначе, чем при жестком закреплении этих элементов. Отличие состоит в том, что в процессе нагрева, несмотря на закрепления, листовые элементы могут перемещаться в направлении, перпендикулярном плоскости листа.
При изготовлении сварных конструкций борьба с пористостью сварных швов должна начинаться уже с первых стадий технологического процесса. Еще на складе должны быть приняты меры по защите металла от атмосферных осадков. После обработки детали должны быть очищены в местах сварки и вблизи них на расстоянии 20—30 мм от ржавчины, масла, краски и других загрязнений.
Холодные трещины (XT) — локальное хрупкое межкристаллическое разрушение металла сварных соединений — представляют собой частый сварочный дефект в соединениях углеродистых и легированных сталей, если при сварке они претерпевают частичную или полную закалку. Трещины образуются после окончания сварки в процессе охлаждения ниже температуры 420...370 К или в течение последующих суток. Они могут возникать во всех зонах сварного соединения и располагаться параллельно или перпендикулярно оси шва.
Существует много приемов, позволяющих уменьшить или устранить сварочные деформации. Способы борьбы с деформациями могут быть классифицированы и по другому признаку в зависимости от того, применяются ли они до сварки, в процессе сварки или после сварки.
По температуре возникновения горячие трещины подразделяют на кристаллизационные, возникающие в области температур солидуса, и подсолидусные, температура образования которых ниже температуры окончания процесса затвердевания.
Горячими трещинами называются хрупкие межкристаллитные разрушения сварного шва или околошовной зоны, возникающие в области температурного интервала хрупкости в результате воздействия термодеформационного сварочного цикла. Горячие трещины чаще всего возникают в сплавах, обладающих выраженным крупнокристаллическим строением, с повышенной локальной концентрацией легкоплавких фаз. Согласно общепринятым представлениям, они возникают в том случае, если интенсивность нарастания деформаций в металле сварного соединения в период остывания приводит к деформациям большим, чем его пластичность в данных температурных условиях. Способность сварного соединения воспринимать без разрушения деформации, вызванные термодеформационным циклом сварки, определяет уровень его технологической прочности.
Сварка металлоконструкций вызывает температурные и усадочные
напряжения, способные нарушить не только геометрию изделия, но и
геометрию самой технологической оснастки. Поэтому сварочная оснастка
должна способствовать уменьшению сварочных деформаций, возникающих в
металлоконструкциях в процессе сварки.
Наиболее эффективные результаты контроля могут быть достигнуты только
при технически правильном выборе и применении методов дефектоскопии.
Выбор метода неразрушающего контроля (НК) определяется конкретными
требованиями практики и зависит от материала и конструкции
контролируемого объекта, состояния его поверхности, характеристики
дефектов, подлежащих обнаружению, условий работы детали, условий
контроля и технико-экономических показателей.
В настоящее время широко применяют различные физические методы и
средства неразрушающего контроля (НК) металлов и металлоизделий,
позволяющие проверять качество продукции без нарушения ее пригодности к
использованию по назначению. Все дефекты, как известно, вызывают
изменение физических характеристик металлов и сплавов — плотности,
электропроводности, магнитной проницаемости, упругих свойств и т. д.
Исследование изменений характеристик металлов и обнаружение дефектов,
являющихся причиной этих изменений, составляет физическую основу
методов неразрушающего контроля.
Трещины поверхностные и внутренние, разрывы появляются в поковке (штамповке, прокате) из-за значительных напряжений в металле при деформации. Растягивающие внутренние напряжения могут привести к появлению разрывов и трещин металла в зонах, ослабленных дефектами слитка.
Несоответствие заданному химическому составу получается вследствие ошибок, допущенных при расчете шихты, в результате неправильного проведения плавки или выгорания отдельных компонентов сплава. В результате отклонения от заданного химического состава происходит изменение рабочих характеристик сплава. Такие отливки не могут быть использованы для изготовления изделий ответственного назначения.
Дефекты в сварных соединениях могут быть вызваны плохим качеством сварочных материалов, сборки и подготовки стыков под сварку; нарушением технологии сварки, низкой квалификацией сварщика и другими причинами. Задачей предварительного и операционного контроля является выявление возможных причин появления брака и предупреждение его.
Блестящими примерами на заре применения сварки было создание сварных
мостов под автодорожное движение в Ленинграде (мост имени лейтенанта
Шмидта) во второй половине 30-х годов и в Киеве (мост имени Е.О.Патона)
во второй половине 40-х годов.
Основным способом получения сплавов является смешивание различных
металлов в определенных пропорциях, расплавление и отливка их в
специальные формы. Применение литья под давлением, в кокиль, по
выплавляемым моделям, в оболочковые и песчаные формы, центробежного
литья и др. позволяет получать отливки различной конфигурации,
требующие лишь незначительной механической и термической обработки для
превращения их в готовые изделия.
Все дефекты контактной сварки подразделяют на дефекты, связанные с нарушениями геометрических размеров соединения, и на дефекты, вызванныe нарушениями в зоне сварки.
