Elementy konstrukcyjne z cienkich płyt odnoszą się ogólnie do elementów konstrukcyjnych spawanych blachami stalowymi (w tym blachami ze stali nierdzewnej, blachami ocynkowanymi i arkuszami z białego żelaza) o grubości nie większej niż 4 mm. Kontrola i korygowanie odkształceń spawalniczych elementów konstrukcyjnych z cienkich płyt wymaga doskonałej technologii. Poniżej znajduje się dyskusja na temat osiągniętego przez nas konsensusu, który jest ograniczony do poziomu i ma charakter wyłącznie informacyjny.
A. Przyczyny deformacji spawalniczych
(1) Czynniki wpływające na odkształcenia termiczne spawania
1. Metoda procesu spawania. Różne metody spawania będą generować różne pola temperatur i różne odkształcenia termiczne. Ogólnie rzecz biorąc, spawanie automatyczne jest bardziej skoncentrowane na ogrzewaniu niż spawanie ręczne, obszar ogrzewania jest węższy, a odkształcenie mniejsze. Drut spawalniczy w osłonie gazu CO2 jest cienki, gęstość prądu jest duża, ogrzewanie jest skoncentrowane, a odkształcenie jest małe.
2. Parametry spawania. Mianowicie prąd spawania, napięcie łuku i prędkość spawania. Im większa energia linii, tym większe odkształcenie spawania. Odkształcenie spawania wzrasta wraz ze wzrostem prądu spawania i napięcia łuku, a maleje wraz ze wzrostem prędkości spawania. Spośród trzech parametrów oczywisty jest wpływ napięcia łuku, więc odkształcenie automatycznego spawania przy niskim napięciu, dużej prędkości i dużej gęstości prądu jest niewielkie.
3. Liczba spoin i rozmiar przekroju. Im większa liczba spoin, tym większy rozmiar przekroju i większe odkształcenie spoiny.
4. Metoda konstrukcji. Pole temperatur spawania ciągłego i spawania przerywanego jest różne, a wynikające z tego odkształcenie termiczne jest również różne. Zwykle odkształcenie spawania ciągłego jest większe, odkształcenie spawania przerywanego jest najmniejsze.
5. Właściwości termofizyczne materiałów. Różne materiały mają różną przewodność cieplną, ciepło właściwe i współczynnik rozszerzalności, co powoduje różne odkształcenia termiczne i odkształcenia spawalnicze.
(2) Czynniki wpływające na współczynnik sztywności elementów spawanych
1 Rozmiar i kształt komponentów. W miarę wzrostu sztywności komponentu, odkształcenie spawalnicze jest mniejsze.
2 zastosowanie zacisków do opon. Zastosowanie zacisków do opon zwiększa sztywność komponentów, zmniejszając w ten sposób odkształcenia spawalnicze.
3 Procedura spawania montażowego. Procedura spawania montażowego może powodować zmianę sztywności i położenia środka ciężkości komponentu na różnych etapach montażu, co ma duży wpływ na odkształcenie spawalnicze komponentu sterującego.
Mówiąc ogólnie, przy niewielkich ograniczeniach odkształcenie spawanych elementów jest duże, i odwrotnie, odkształcenie jest małe.
B. Rodzaje odkształceń spawalniczych cienkich płyt
Odkształcenia spawalnicze dowolnej konstrukcji stalowej można podzielić na odkształcenia ogólne i odkształcenia lokalne.
Całkowite odkształcenie to zmiana wielkości lub kształtu całego elementu po spawaniu, obejmująca skurcz wzdłużny i poprzeczny (skrócenie całkowitego rozmiaru), odkształcenie zginające (łuk środkowy, ugięcie) oraz odkształcenie skręcające.
Odkształcenie lokalne odnosi się do odkształcenia lokalnej powierzchni elementu po spawaniu, obejmującego odkształcenie kątowe i odkształcenie falowe.
C. Zasady i metody kontroli odkształceń spawalniczych konstrukcji cienkościennych
Deformacja termiczna podczas spawania i sztywność spawanych elementów podczas spawania to dwa główne czynniki wpływające na odkształcenie resztkowe spawania. Na podstawie tych dwóch głównych czynników można uznać, że odkształcenie resztkowe spawania jest nieuniknione, tzn. całkowite wyeliminowanie odkształcenia spawania jest mało prawdopodobne.
Aby kontrolować odkształcenia resztkowe powstałe w wyniku spawania, należy podjąć działania na etapie projektowania cienkościennych elementów konstrukcyjnych i w trakcie procesu budowy.
W projektowaniu elementów konstrukcyjnych z cienkich płyt, oprócz spełnienia wymagań wytrzymałości i wydajności komponentów, muszą one również spełniać wymagania minimalnej deformacji spawania i minimalnej liczby godzin pracy przy wytwarzaniu komponentów. Dlatego szczególnie ważne jest zoptymalizowanie układu połączeń płyt. Układ połączeń płyt na rysunkach projektowych często nie uwzględnia starannie możliwości produkcji, co łatwo powoduje deformację spawania.
Proces spawania jest jednym z ważnych procesów w budowie konstrukcji stalowych. Rozsądny proces spawania jest skuteczną metodą redukcji odkształceń spawalniczych i koncentracji naprężeń.
Aby kontrolować odkształcenia spawalnicze elementów, należy podjąć w miarę możliwości skuteczne środki, takie jak: podzielenie elementów na kilka małych części i segmentów elementów, tak aby odkształcenie spawalnicze rozłożyło się na każdym elemencie, co jest wygodne dla kontroli i korygowania odkształceń elementów;
Ułóż spoiny każdego komponentu symetrycznie względem osi obojętnej segmentowanej części komponentu lub blisko osi obojętnej części, aby uniknąć odkształceń i nadmiernych odkształceń zginających po spawaniu;
Dla każdego większego spoiny należy wybrać możliwie najmniejszy rozmiar ramienia spoiny i najkrótszą spoinę;
Unikać nadmiernego skupienia i krzyżowania się spoin;
W miarę możliwości należy stosować szerokie i długie płyty stalowe lub konstrukcje redukujące liczbę spoin, itp.
Metody procesowe służące do kontrolowania odkształceń spawalniczych cienkich płyt konstrukcyjnych są następujące:
(1) Złożyć elementy bez wywoływania naprężeń montażowych;
(2) Zastosowanie automatycznego spawania i innych procesów spawania w osłonie gazów ochronnych, takich jak najnowocześniejsze spawanie metodą MAG w osłonie gazów mieszanych Ar+CO2.
(3) Rozsądny wybór parametrów specyfikacji spawania i kolejności spawania montażowego. Zmniejsz dopływ drutu, zmniejsz prąd, napięcie i zmień biegunowość (zwykle biegunowość odwrotna DC → biegunowość dodatnia DC). Najpierw spawaj krótki szew, a następnie długi szew i przeprowadź proces usuwania spoiny krok po kroku od wewnątrz na zewnątrz.
(4) W miarę możliwości należy stosować metodę sztywnego mocowania i metodę zapobiegającą odkształceniom.
D. Korekta odkształceń spawalniczych cienkich płytowych elementów konstrukcyjnych
Podczas budowy konstrukcji stalowej, chociaż podejmowane są środki w celu kontrolowania odkształceń spawalniczych w procesie projektowania i budowy jej komponentów, ze względu na charakterystykę procesu spawania i złożoność procesu budowy, odkształcenie spawalnicze jest nadal nieuniknione. Wymagane przez projekt zniekształcenia spawalnicze muszą zostać skorygowane.
Proces korekcji ogranicza się do korygowania lokalnych odkształceń elementów spawanych, takich jak odkształcenia kątowe, odkształcenia zginające, odkształcenia falowe itp. W przypadku ogólnych odkształceń struktury elementu, takich jak skurcz wzdłużny i poprzeczny (skrócenie całkowitego rozmiaru), możliwe jest jedynie wstępne umieszczenie ich za pomocą wykrojnika lub montażu. w celu kompensacji.
Użycie mechanicznej metody prostowania w celu skorygowania struktury stali jest łatwe do spowodowania utwardzania metalu metodą obróbki na zimno i zużywa pewną ilość rezerw plastycznych materiału, i może być stosowane tylko w przypadku materiałów o dobrej plastyczności. W rzeczywistej produkcji, specjalne prasy hydrauliczne na dużą skalę, korekta prasy ciernej.
Konstrukcja stalowa jest korygowana metodą prostowania płomieniowego. Po wyprostowaniu i schłodzeniu metal spawanego elementu uzyskuje nieodwracalne odkształcenie plastyczne ściskające, dzięki czemu korygowana jest deformacja całego spawanego elementu.
Metoda prostowania płomieniowego również zużywa część plastyczności materiału i powinna być stosowana ostrożnie w przypadku materiałów kruchych lub materiałów o słabej plastyczności. Konieczne jest prawidłowe kontrolowanie temperatury ogrzewania płomieniowego. Jeśli temperatura jest zbyt wysoka, właściwości mechaniczne materiału ulegną pogorszeniu, a jeśli temperatura jest zbyt niska, wydajność korekcji zostanie zmniejszona.
Ponieważ szybkość chłodzenia nie ma wpływu na efekt korekcji, w procesie budowy często stosuje się metodę natryskiwania wody podczas ogrzewania, co nie tylko zwiększa wydajność pracy, ale również poprawia efekt korekcji.
