Технологический процесс изготовления штуцера 20-150

дипломная работа

2.5 Анализ точности изготовления конструкции, характера остаточных сварочных напряжений и деформации, способов их уменьшения

Требования точности обуславливаются условиями взаимозаменяемости изделий и эксплуатационными требованиями. Точность изделий определяется:

отклонением действительных размеров изделий от заданных;

отклонением геометрических форм изделий и отдельных элементов от заданных чертежом;

отклонениями во взаимном расположении поверхностей и осей изделий.

Большое влияние на точность изготовления сварных конструкций оказывает точность их сборки. При изготовлении сварных конструкций необходимо обеспечить правильную сборку отдельных деталей и узлов, т.е. правильное их взаимное расположение. Точное и жёсткое пространственное закрепление деталей относительно друг друга обеспечивается использованием спецприспособления.

На точность изготовления сварных конструкций также оказывает влияние способ сварки. В процессе изготовления в сварных конструкциях возникают сварочные напряжения и деформации. Причинами возникновения сварочных напряжений и деформаций являются неравномерный нагрев металла при сварке, литейная усадка расплавленного металла и структурные превращения в металле в процессе его охлаждения. В случае, когда остаточные сварочные напряжения превышают ут, происходит разрушение сварного соединения. При нагревании все металлы расширяются, а при охлаждении сжимаются. При наличии жестких связей между нагретыми и холодными участками металла это приводит к образованию сжимающих либо растягивающих внутренних сварочных напряжений.

В результате остывания и затвердевания жидкого металла сварного шва происходит его усадка. Явление усадки обусловлено тем, что при затвердевании металл становится более плотным, вследствие чего объем его уменьшается. Ввиду того, что металл шва жестко связан с основным металлом, остающимся в неизменном объеме и противодействующим этой усадке, в сварном соединении возникают внутренние напряжения. При сварке происходит продольная и поперечная усадка расплавленного металла, в результате чего образуются продольные и поперечные внутренние напряжения, вызывающие деформации сварных конструкций. Очевидно, что усадка металла влияет на геометрические размеры изделия. Так как швы получают с минимальной зоной термического влияния можно судить о том, что изменение геометрических размеров укладывается в допуск и не влияет на эксплуатационную надёжность изделия. Опыт эксплуатации ёмкости показывает, что технология базового предприятия обеспечивает получение механических характеристик, предъявляемых к изделию.

Способы уменьшения сварочных деформаций, напряжений и перемещений:

1. рациональное конструирование

За счет выбора размеров и расположения сварных швов можно добиться существенного уменьшения коробления конструкции. Для этого следует назначать минимальные, найденные из расчета на прочность катеты угловых швов; обеспечивать максимальную жесткость конструкции к моменту сварки швов; располагать швы симметрично для взаимной компенсации перемещений от отдельных швов. В ряде случаев можно компенсировать перемещения при сварке путем корректировки размеров заготовок с учетом последующей усадки или создания предварительных искажений формы деталей противоположного знака. В случае неизбежности перемещений при сварке в конструкции должен быть обеспечен доступ для последующей правки.

2. рациональная технология сборки и сварки

Сборка в жестком приспособлении или на прихватках перед началом сварки; рациональной последовательности наложения швов, а также выбора способа и режима сварки с минимальной погонной энергией. При многопроходной сварке погонная энергия существенно ниже, чем при однопроходной сварке такого же шва, а при контактной, лазерной и электронно-лучевой - ниже, чем при дуговой. Предварительный и сопутствующий подогревы при сварке позволяют уменьшить пластические деформации и напряжения.

3. пластическое деформирование после сварки

Этот прием применяется в основном для правки конструкции. Чаще всего деформация осуществляется за счет сжатия шва и околошовной зоны в направлении толщины сваренных пластин. При этом уменьшается усадка шва, образовавшаяся после сварки. Одновременно снижаются продольные остаточные напряжения в шве. Применяются различные способы деформирования: прокатка роликами, проковка, обработка взрывом. Обработка может быть осуществлена как после полного остывания, так и сразу после сварки (например, роликом, движущимся вслед за дугой, или сварочным электродом при точечной контактной сварке).

Недостатком всех указанных методов является снижение пластичности деформируемой зоны.

4. создание неравномерных нагревов или охлаждений

Этот метод широко используют для перераспределения остаточных напряжений. Для уменьшения напряжений растяжения необходимо создавать нагрев вблизи зоны с напряжениями растяжения или охлаждение в самой этой зоне. Для уменьшения напряжений сжатия необходимо греть зоны с такими напряжениями или охлаждать окружающие зоны. Эффект от местного нагрева определяется его концентрацией и перепадом температур, поэтому следует создавать небольшие пятна нагрева и охлаждения. При потере устойчивости листовых элементов местный нагрев сжатых участков позволяет вызвать их пластическое укорочение после остывания и исправление деформаций.

5. термическая обработка (закалка или отжиг)

При температуре Т >800°С карбиды хрома растворяются, а они могут привести к потери коррозионных свойств сварными швами. В большинстве случаев при сварке аустенитных сталей термообработка не требуется. Её применяют тогда, когда в состоянии после сварки соединения проявляют склонность к межкристаллитной коррозии.

Отжигом называют термообработку, направленную на получение в металлах равновесной структуры. Любой отжиг включает в себя нагрев до определенной температуры, выдержку при этой температуре и последующее медленное охлаждение. Цель отжига - уменьшить внутренние напряжения в металле, уменьшить прочностные свойства и увеличить пластичность.

Закалка - это термообработка, направленная на получение в сплаве максимально неравновесной структуры и соответственно аномального уровня свойств. Любая закалка включает в себя нагрев до заданной температуры, выдержку и последующее быстрое резкое охлаждение. /5/

Уменьшение напряжения, коробления, усадочных деформаций достигается за счет жесткого закрепления изделия в специальном приспособлении. /6/

Делись добром ;)