Технологические способы уменьшения деформаций и напряжений

ПЛАН УРОКА.

Тема урока: Технологические способы уменьшения деформаций и напряжений.

Цели урока:

• образовательная: изучение технологических способов уменьшения деформаций и напряжений.

• развивающая: создание на уроке условий для самоопределения учащихся, выдвижения ими гипотезы, планирования чего-то, оценки результатов и формулирования выводов.

• воспитательная: воспитание ответственного отношения к профессиональному образованию.

Оснащение урока: учебник, ноутбук, проектор (содержит презентацию).

Тип урока: комбинированный.

ХОД УРОКА

Проверка присутствующих на уроке и их готовность к уроку…………..1мин.

Отметка отсутствующих и наличие учебных принадлежностей.

Объяснение и запись темы и целей урока…………………………………..2мин.

Актуализация опорных знаний………………………………………………5мин.

Назовите конструктивные способы снижения деформаций:

1……………

2…………...

3…………...

4…………..

5…………..

Мотивация учебной деятельности…………………………………………..3мин.

В отличие от конструктивных способов уменьшения деформаций и напряжений, определяющихся проектировщиками сварной конструкции, технологические выбирает непосредственно сварщик в процессе работы. Поэтому следует ответственно подходить к планированию своих действий как до, во время , так и после выполнения задания.

Изучение нового материала…………………………………………………26мин.

Конспектирование и объяснение нового материала.

Закрепление полученных знаний……………………………………………5мин.

В чём заключается:

1. Рациональная технология сборки и сварки.

2. Жесткое закрепление собранного под сварку узла, изделия.

3. Обратный выгиб собранного изделия.

4. Применение силовой обработки металла сварного изделия в процессе его сварки.

5. Исправление деформированных сварных изделий и снятие сварочных

6. напряжений.

Подведение итогов урока……………………………………………………...2мин.

Оценивание наиболее активных студентов.

Домашнее задание……………………………………………………………...1мин.

Проработать изученный материал по конспекту и других, рекомендованных источников информации.

Технологические способы уменьшения деформаций и напряжений.

1. Рациональная технология сборки и сварки, которая включает правильный выбор вида и режима сварки, а также правильную последовательность наложе­ния швов. Например, при ручной сварке деформация получается вдвое больше, чем при автоматической. Соединения без скоса кромок дают меньшие деформации, чем соединения с разделкой кромок. Со­единения с двусторонним скосом кромок образуют меньшие деформации, чем со­единения с односторонним скосом.

Величины деформаций и напряжений зависят от способа сборки деталей под сварку. Детали собирают с жестким кре­плением по кромкам соединения, не до­пускающим какого-либо смещения одной детали относительно другой (сборка на жестких прихватках — рис. 1,а; жестких сборочных приспособлениях, например на рис. 1,б) и с эластичным креплением, креплением на известном расстоянии от кромок соединения, допускающим сме­щения деталей в процессе выполнения шва (сварочные прихватки-гребенки, на­пример на рис. 1,в; подвижные сбо­рочные приспособления, например уни­версальное приспособление на рис. 1, г).

Рис 1. Сборка листов под сварку.

Жесткое крепление сборочных деталей применяется для тонких деталей толщи­ной до 8 мм, эластичное (податливое) крепление - для деталей толщиной более 8 мм.

Н а величину конечных деформаций и напряжений влияет последовательность наложения швов. Например, наименьший изгиб по длине узла (рис. 2) будет при такой последовательности выполнения швов: сначала выполняется поперечный шов 3, затем продольный 1 и после него поперечный вертикальный 2.

Рис. 2. Последовательность выполнения швов для наименьшего изгиба по длине узла.

Для уменьшения сварочных деформа­ций и напряжений изделий, особенно из малопластичных металлов, например чу­гуна или закаливающихся сталей, можно применять предварительный подогрев от места соединения кромок деталей на рас­стоянии 40 — 50 мм. Температура предва­рительного подогрева устанавливается в зависимости от химического состава металла, его толщины и жесткости кон­струкции, например (°С): для ста­ли — 400-600, для чугуна — 500 — 800, для алюминиевых сплавов — 200 —270, для бронзы — 300 — 400.

При сварке особо ответственных изде­лий из низкоуглеродистых сталей толщи­ной более 40 мм устанавливают темпера­туру подогрева 100 —200 °С, при сварке низколегированных сталей толщиной бо­лее 30 мм — 150 —200 °С.

Предварительный подогрев выпол­няют газовыми горелками, электрически­ми или индукционными нагревателями.

Деформации и напряжения от сварки уменьшаются на большую величину, если пользоваться вместо предварительного сопутствующим подогревом. Эти по­догревы благоприятно влияют на сниже­ние сварочных напряжений и деформа­ций.

П рименение многослойного шва вме­сто однослойного способствует выравни­ванию нагрева металла шва по его тол­щине и длине, что уменьшает сварочные напряжения и деформации в изделии.

Обратноступенчатый способ сварки (рис. 3) обеспечивает более равномерное нагревание металла шва по всей соответ­ствующей его длине и этим способом можно снижать сварочные деформации и напряжения.

Принудительное охлаждение металла в процессе сварки уменьшает зону на­грева созданием быстрого и интенсивно­го отвода теплоты и все это способствует снижению остаточных сварочных дефор­маций, однако сварочные напряжения в металле сварного соединения могут возрастать. Отвод теплоты осущест­вляют, погружая изделие в воду и остав­ляя на воздухе только участок сварки. Этот способ пригоден для незакаливающихся низкоуглеродистых сталей. В дру­гих случаях можно применять массивные подкладки под швом из меди или медных сплавов, обладающих высокой теплопроводностью. Эти подкладки можно допол­нительно охлаждать циркулирующей вну­три водой. Медные подкладки дают хорошие результаты при сварке, напри­мер нержавеющих сталей небольшой тол­щины.

1. Жесткое закрепление собранного под сварку узла, изделия.

Собранное изделие (узел) полностью сваривается, если закреплено на фунда­менте, плите или приспособлении, ко­торые имеют жесткость, в несколько раз большую по сравнению с жесткостью со­бранного узла, изделия. После сварки и полного охлаждения изделия зажимы удаляются. После освобождения от жест­кого закрепления остаточная деформация изделия будет меньше, чем при сварке в свободном состоянии.

Жестким закре­плением можно снизить сварочные де­формации на 10 — 30% в зависимости от ряда условий. Этот способ дает наиболь­ший эффект при сварке балок малой вы­соты и наименьший — при сварке высо­ких балок (1 м и более).

Закреплением плоских листов сни­жают угловые деформации. Листы мож­но прижимать вблизи шва или на некото­ром расстоянии от него в зависимости от жесткости листа.

Полностью устранить деформации за­креплением невозможно, так как при ос­вобождении от зажима сварное изделие продолжает деформироваться за счет силы, сконцентрированной на участке ме­талла, испытывающего упругопластиче­скую деформацию в сварном изделии.

3. Обратный выгиб собранного изде­лия. Способ применяется, прежде всего, при изготовлении сварных балок. Детали балки предварительно изгибают в обрат­ную сторону (рис. 4) по сравнению с из­гибом, вызываемым выполнением сварных швов.

Рис. 4. Обратный выгиб элементов тавра: а — сборка тавра с обратным выгибом, б — форма тавра после сварки.

Величина обратного выги­ба устанавливается опытным или рас­четным путем. Обратный изгиб перед сваркой выполняют с приложением уси­лия в пределах упругого, упругопластиче­ского и пластического состояния. Сварка изделия с упругим выгибом производится в особых силовых приспособлениях.

Из­делие с пластическим изгибом сваривает­ся в свободном состоянии. Однако для получения пластического изгиба требует­ся мощное оборудование, поэтому такой способ редко применяется в сварочном производстве.

Пользуясь обратным выги­бом, можно полностью (на все 100%) устранить конечный изгиб от сварки в из­делии. Но устранить укорочение (в основ­ном оно бывает в сварных изделиях, уд­линение — редко, лишь в небольших изде­лиях), возникающее от выполнения сварных швов без использования соответ­ствующих способов борьбы с ним, невоз­можно.

4. Применение силовой обработки ме­талла сварного изделия в процессе его сварки. Виды применяемых сил: 1) внеш­няя статическая или пульсирующая сила, приложенная к собранному под сварку изделию; 2) местная проковка (ковка) и обкатывание металла шва, околошовного металла.

Широко применяется ковка в ре­монтных сварочных работах. Она улуч­шает структуру металла, уплотняет его и этим увеличивает коррозионную стой­кость и повышает механические свойства сварного соединения. Металлы, имеющие малую пластичность при высоких темпе­ратурах, должны коваться в холодном состоянии. Ковка закаливающихся сталей не рекомендуется из-за возможности по­явления трещин.

1. Исправление деформированных сварных изделий и снятие сварочных

на­пряжений.

Механическая правка изделия вы­полняется вручную тяжелым молотком или на станках и прессах, а термиче­ская — местным нагревом изделия га­зовым пламенем. Термическая правка выполняется ра­бочими, имеющими специальные навыки.

Работоспособность сварных изделий, правленных механическим способом, бу­дет выше работоспособности сварных из­делий, правленных термическим спосо­бом. Механиче­ская правка более эффективна по сравне­нию с термической и по возможности не следует увлекаться термической правкой.