3.3.1 Мероприятия по уменьшению сварочных деформаций, применяемые в процессе разработки конструкции

На стадии разработки проекта необходимо принимать конструктивные решения, позволяющие избегать значительных искажений конструкции и при необходимости обеспечивать их правку.

Во-первых, назначают минимальные объёмы наплавленного металла. Используют способы сварки с минимальным тепловыделением, например контактную вместо дуговой, многопроходную вместо однопроходной.

Балочные конструкции проектируют с таким поперечным сечением и расположением швов, чтобы моменты, создаваемые усадочными силами, были уравновешены.

Иногда целесообразно обеспечить свободное сокращение элементов оси усадки, чтобы не вызвать искажение конструкции в целом. Например, нахлёсточное соединение, ещё не сваренное, позволяет смещаться листам, не передавая остальной части конструкции усадку.

В конструкциях с тонкостенными элементами швы располагают либо на жёстких элементах, либо вблизи них.

В тех случаях, когда возможно искажение конструкции при сборке и сварке, проектирование ведут так, чтобы обеспечить возможность последующей правки.

На стадии разработки технологии сборки и сварки проводят следующие мероприятия:

1. Применяют рациональную последовательность сборочно-сварочных операций. Например, конструкцию расчленяют на узлы, которые по отдельности могут быть легко выправлены, а затем сварены между собой с минимальными отклонениями. Сборку целесообразно вести от наиболее жёсткого элемента.

2. Назначают экономичные способы и режимы сварки с минимальным тепловыделением и таким характером искажений, который безвреден для качества конструкции. Например, если недопустим излом длинной трубы в зоне кольцевого шва, то применяют многопроходную сварку. Регулированием скорости охлаждения и химического состава металла шва изменяют характер структурных превращений и усадочную силу.

3. Применяют соответствующую оснастку и приспособления для сборки и закрепления свариваемых элементов. Они эффективно применяются для значительных временных перемещений, но с малыми усадочными силами, например прижатие тонких листов при сварке стыковых соединений, закрепление рёбер или диафрагм при выполнении угловых швов и т.д.

4. Назначают размеры заготовок с учётом последующей усадки.

Например (рис. 3.5), переменный зазор при электрошлаковой сварке (а), компенсация угла при сварке стыковых соединений (б), создание предварительной кривизны балки (в) путём выкраивания стенки с кривизной, натяжение или термическое удлинение стенки двутавра (г), чтобы она при последующей усадке не потеряла устойчивости.

а б

в г

Рис. 3.5. Виды заготовок с учетом последующей усадки

5. Предварительной пластической деформацией заготовок перед сваркой соз­дают перемещения, противоположные ожидаемым при сварке. Например, изгибают полки в балке, чтобы уменьшить грибовидность оси укладки продольных швов, раскатывают края оболочек перед сваркой кольцевых швов, изгибают в штампах края отверстий в оболочках, чтобы компенсировать последующее перемещение соединения и оси оболочки и т.д.