Autorem tekstu jest: Marco Ameye menedżer ds. technologii, Air Products
Odkształcenia spawalnicze
Czym jest odkształcenie spawalnicze?
Odkształcenie lub deformacja może wystąpić podczas spawania w wyniku niejednorodnego rozszerzania oraz kurczenia spoiny i materiału podstawowego podczas cyklu ogrzewania oraz chłodzenia. W spoinie powstają naprężenia będące wynikiem zmian objętości, szczególnie, gdy spoina jest ograniczona przez otaczające ją stałe elementy lub inne materiały. Jeśli część tych materiałów ograniczających spoinę zostanie usunięta, naprężenia mogą spowodować odkształcenie złącza prowadzące nawet do jego rozerwania lub pęknięcia. Usuwanie odkształceń spawalniczych związane jest z bardzo dużymi kosztami, więc ważne jest, aby zapobiegać ich powstawaniu.
Jakie są główne rodzaje odkształceń spawalniczych?
Wyróżniamy różne rodzaje odkształceń spawalniczych i zmian wymiarowych, w tym odkształcenia wzdłużne, poprzeczne, kątowe, skręcenia i wygięcia. Różne rodzaje odkształceń mogą występować równocześnie.
Jakie są główne przyczyny powstawania odkształceń spawalniczych?
Istnieje wiele czynników mogących spowodować wystąpienie odkształcenia podczas spawania lub cięcia, a oszacowanie wielkości odkształceń mogących wystąpić podczas pracy jest bardzo trudne. Niektóre czynniki, jakie należy wziąć pod uwagę, to: stopień usztywnienia spoiny, właściwości cieplne i inne materiału rodzimego, naprężenia pierwotne wywołane poprzednimi procesami obróbki metali, np. walcowaniem, , projekt konstrukcji spawanej, dokładność przygotowania oraz właściwości samego procesu spawania – typ procesu, symetrię połączenia, podgrzewanie wstępne oraz wymaganą ilość i kolejność spoin.
Jak mogę ograniczyć odkształcenia spawalnicze?
Skutków skurczu spawalniczego nigdy nie można całkowicie wyeliminować, jednak można ograniczyć je do minimum, stosując kilka praktycznych rozwiązań opisanych poniżej:
- Zmniejszyć objętość spoiny, aby uniknąć jej przewymiarowania i rozważyć zastosowanie spoin przerywanych,
- Zminimalizować ilość warstw spoiny,
- Prawidłowo i równomiernie rozmieścić spoiny dookoła osi,
- Zastosować metodę spawania ściegiem krokowym lub przerywanym polegającą na kładzeniu krótkich spoin w przeciwnym kierunku,
- Uwzględniając skurcz spawalniczy, wstępnie ustawić elementy do zespawania z naddatkiem przeciwnym do skurczu (przeciwny kąt, odstęp),
- Zaplanować taką kolejność spawania, aby odkształcenia eliminowały się wzajemnie,
- Skrócić czas spawania.
Podczas cięcia możliwe jest ograniczenie odkształcenia poprzez:
a) zamocowanie płyty umożliwiające jej swobodne rozszerzanie bez wygięcia,
b) uprzednie wyprostowanie blach,
c) pozostawienie wystarczającej ilości materiału podczas cięcia od narożników,
d) zastosowanie oprzyrządowania pozwalającego na utrzymanie ciętych elementów razem podczas cięcia blach w pakietach.
Odkształcenia można uniknąć lub może ono zostać znacząco zredukowane podczas spawania konstrukcji stalowej z użyciem przyrządów mocujących, takich jak mocne wsporniki lub kliny do wstępnego ustawienia zakładek blach; za pomocą elastycznych zacisków do ustalenia wymaganych odstępów przed spawaniem lub za pomocą zacisków do spawania cienkich arkuszy blachy. Podłużnice mogą również zostać użyte do ograniczenia tego typu wygięć. Istotna jest również poprawna kolejność spawania - na przykład wykonanie spawania ramy przed spawaniem blach poszycia. Aby uniknąć odkształcenia można również zastosować wstępne gięcie i ustawienie elementów, a także wykorzystać wodę do chłodzenia podczas procesu.
Odkształceniom rur grubo i cienkościennych można zapobiegać, stosując mocne usztywnienia przymocowane pasami oraz kliny na zewnątrz i od wewnątrz spoiny wzdłużnej, a także stosując rozpory wewnętrzne, aby opanować skurcz poprzeczny lub podczas spawania kołnierzy do rur spawać je symetrycznie parami.
Podsumowując: odkształcenia można wyeliminować lub zminimalizować poprzez zaplanowanie odpowiednich działań oraz postępowanie wg zasad najlepszej praktyki.
Jak mogę ograniczyć odkształcenie spawalnicze po jego wystąpieniu?
Możliwe jest skorygowanie odkształcenia. Stosuje się prostowanie pod prasą, śrutowanie, młotkowanie pneumatyczne i stabilizację wibracyjną. Ewentualnie, dla uzyskania pożądanych wymiarów wyrobu, można zastosować specjalny przyrząd do kalibrowania. Wykorzystuje się także różne techniki nagrzewania (miejscowe. punktowe).
Źródło: Questia Sp. z o.o.
dodano: 12:58, 06.7.2011
|
|
