1.1 Особенности изготовления сварных конструкций

Применение сварки открыло большие возможности в деле механизации и автоматизации производственных процессов, что позволяет увеличить качество выпускаемой продукции и повысить производительность труда.

Однако для полного использования всех преимуществ сварных конструкций необходимо учитывать ряд требований, предъявляемых к применяемым материалам, форме сопряжений и узлов, а также к технологии их изготовления.

Процесс сварки оказывает значительное тепловое воздействие на металл, которое может привести к существенным изменениям свойств основного металла, а также является причиной появления остаточных деформаций и напряжений в конструкции.

Влияние процесса сварки на металл. В результате сосредоточенного местного теплового воздействия в зоне шва происходят изменения свойств металла, связанные с плавлением, кристаллизацией, структурными превращениями, а также с местными пластическими деформациями.

Степень изменения свойств металла в районе шва зависит как от теплового режима сварки, так и от свойств основного металла.

Основной металл конструкции должен обладать свойствами, обеспечивающими его высокую эксплуатационную прочность и достаточно высокую технологическую прочность, т.е. материал сварных конструкций должен выдерживать без разрушения усилия, возникающие в процессе сварки.

Правильный выбор основного металла должен обеспечивать необходимые свойства металла в зонах, расположенных у сварных швов, где подвергаются тепловому воздействию в процессе сварки.

Обеспечение высокой эксплуатационной и технологической прочности достигается не только выбором материала и конструктивных форм, но также и технологией изготовления сварной конструкции.

Основной технологической мерой борьбы с появлением трещин в процессе изготовления конструкций является выбор теплового режима сварки.

Значение конструктивных форм. Выбранные конструктивные формы в известной степени определяют выбор методов и технологии сварки. Принятая технология, в свою очередь, влияет на изменение свойств металла и на точность выполнения проектных размеров и форм и определенного напряженного состояния конструкции.

1.2 Сварочные деформации, напряжения и перемещения

При проектировании и изготовлении сварных конструкций необходимо считаться с возможностью появления в них остаточных деформаций, напряжений, перемещений и принимать меры для их предотвращения в таких пределах, при которых влияние их не будет опасным.

Впервые на возникающие при сварке деформации напряжения и на необходимость их учета указал родоначальник электродуговой сварки Славянов Н.Г. Он отмечал, что причиной появления сварочных напряжений является неравномерный нагрев изделия при сварке, вырывающий местные пластические деформации. Он еще тогда указывал на разницу появления сварочных напряжений в хрупких и пластичных металлах и особую опасность напряжений, появляющихся при сварке жестко закрепленных деталей. Славянов Н.Г. разработал и некоторые меры борьбы с вредными влияниями напряжений (предварительный подогрев изделия, проковка сварных швов и др.), которые применяются и в настоящее время.

По эксплуатационным условиям и по условиям прочности необходимо обеспечивать определенную точность изготовления конструкций и появление в них сварочных деформаций нежелательно. В связи с этим разработка мер для предупреждения сварочных деформаций является одной из основных задач технологического процесса изготовления сварочных конструкций.

Степень проявления сварочных напряжений во многом определяется свойствами свариваемого металла и металла сварного шва.

В легированных сталях кроме напряжений, уравновешивающихся в макрообъемах (напряжения первого рода), появляются структурные напряжения, уравновешивающиеся в пределах микрообъемов (напряжения второго рода). При этом происходят значительные изменения прочностных свойств металла в районе шва. Это актуально в случае применения специальных сталей, и технологии сварки конструкций из легированной стали существенно отличается от технологии сварки конструкций из малоуглеродистой стали. Для сохранения требуемой структуры металла в районе шва при сварке конструкций из легированной стали применяются предварительный и сопутствующий подогревы, а также последующая термическая обработка, которая наряду с изменением структуры одновременно снимает и структурные напряжения. При этом в готовой конструкции не будет также и остаточных напряжений первого рода.