Лучшие методы исправления сварочных деформаций

При изготовлении сварных элементов конструкций, несмотря на принятие ряда необходимых мер, часто неизбежно возникает остаточная деформация, поэтому, если остаточная деформация превышает технические требования, необходимо принять меры по ее устранению.

К распространенным методам коррекции относятся ручная коррекция, механическая коррекция, коррекция пламенем, электромагнитная коррекция и т.д.

1. Метод ручной коррекции

Метод ручной коррекции предполагает использование инструментов, таких как молотки, для нанесения ударов по деформированным частям сварного соединения. Этот метод в основном используется при изгибной деформации небольших и простых сварных соединений и волновой деформации тонких пластин.

2. Метод механической коррекции

Обычно используются гидравлические прессы, домкраты, специализированные рихтовочные машины и молотки. Внешние силы прикладываются для того, чтобы вызвать пластическую деформацию в детали, противоположную направлению сварочной деформации, тем самым нейтрализуя друг друга. На рис. 9-80 показана схема механической правки изогнутой двутавровой балки после сварки с помощью пресса или домкрата. Угловая деформация фланца двутавровой балки может быть исправлена с помощью роликового станка, показанного на рис. 9-81.

a) Коррекция пресса b) Коррекция домкрата

Деформация после сварки в основном вызвана усадкой сварного шва и близлежащей зоны. Если ковка или прокатка выполняется вдоль зоны сварного шва для достижения пластического удлинения, это может компенсировать пластическую деформацию, возникающую во время сварки, и таким образом устранить деформацию. Небольшие сварные детали с небольшим количеством заготовок обычно куются ручным молотом. Для тонколистовых конструкций с регулярными сварными швами можно использовать прокатное оборудование для прокатки сварного шва и близлежащих областей, достигая хорошего технического и экономического эффекта.

На рис. 9-82 показана схема исправления изгибной деформации алюминиевого цилиндра после сварки с помощью прокатная машина, где прокатывается продольный шов. Изменяя направление прижимного ролика, можно также прокатать окружной шов. Прокатка сварного шва не только устраняет остаточную сварочную деформацию, но и снимает остаточное сварочное напряжение.

Механические методы исправления подходят только для простых конструкций средних и малых сварных деталей.

3. Метод коррекции пламени

Метод коррекции пламенем, также известный как метод коррекции нагревом, использует пламя в качестве источника тепла для локального нагрева металла, в результате чего он подвергается сжимающей пластической деформации. По мере остывания металл сжимается, и деформация, вызванная этим сжатием, используется для противодействия остаточной деформации, вызванной сваркой.

Этот метод обычно использует газовую горелку и не требует специализированного оборудования. Он прост и удобен в эксплуатации, гибок и может использоваться для исправления больших и сложных конструкций.

(1) Три основных принципа коррекции пламени

Эффект коррекции пламени определяется тремя основными факторами: положением нагревателя, температурой нагрева и формой нагреваемой области.

1) Положение нагрева

Это ключевой фактор успеха или неудачи. Неправильное положение нагрева не только не исправит деформацию, но может даже усугубить ее. Поэтому выбранное положение нагрева должно вызывать деформацию в направлении, противоположном остаточной деформации от сварки, чтобы противодействовать ей.

Основные причины изгибных или угловых деформаций заключаются в том, что сварные швы сосредоточены на одной стороне нейтральной оси заготовки. Чтобы исправить эти деформации, положение нагрева должно быть выбрано на противоположной стороне от нейтральной оси, как показано на рис. 9-83. Чем дальше положение нагрева от нейтральной оси, тем лучше эффект коррекции.

a) Угловая деформация при сварке с наращиванием b) Окончание гибка труб деформация

2) Температура нагрева

Температура нагретой области должна быть выше температуры прилегающей ненагретой области, что приводит к термическому расширению нагретого металла и возникновению препятствий, приводящих к сжимающей пластической деформации. Для толстых листов углеродистой стали или сварных деталей с высокой жесткостью температура локального нагрева выше 100°C может привести к сжимающей пластической деформации. В производстве температура для коррекционного нагрева пламенем конструкционной стали обычно контролируется в диапазоне 600~800°C.

Измерять температуру на месте неудобно, поэтому обычно для оценки приблизительной температуры наблюдают за цветом нагретой части. В таблице 9-13 перечислены цвета поверхности стального листа в процессе нагрева и соответствующие им температуры.

Таблица 9-13 Цвета поверхности стального листа и соответствующие им температуры

3) Форма зоны нагрева.

Форма области нагрева включает в себя точку, полосу и треугольник, как показано на рис. 9-84, точечный нагрев показан на рис. 9-85, линейный нагрев показан на рис. 9-86, а треугольный нагрев показан на рис. 9-87.

a) Точка b) Полоска c) Треугольник

a) Прямоточный нагрев b) Цепной нагрев c) Ленточный нагрев

(2) Общие методы коррекции пламени

Общие методы исправления сварочных деформаций под действием пламени приведены в таблице 9-14.

Таблица 9-14 Методы исправления сварочной деформации путем нагрева

Примеры коррекции сварочной деформации пламенем показаны на рис. 9-88.

a) Боковой изгиб асимметричной стальной арки

b) Прогиб вверх несимметричной двутавровой балки

c) Угловая деформация стыкового арочного соединения

г) Волнообразная деформация средней тонкой пластины

(3) Результаты испытаний после коррекции пламени

Результаты испытаний на коррекцию пламени для некоторых широко используемых низколегированных сталей приведены в таблице 9-15.

Таблица 9-15 Результаты частичных испытаний широко используемых низколегированных конструкционных сталей после коррекции пламени

Водно-огневая гибка листа - это название процесса в судостроении. Процесс точно такой же, как и пламенная правка; он включает в себя использование пламени для локального нагрева стального листа для достижения желаемой деформации с быстрым охлаждением водой во время процесса нагрева.