microbik.ru
  1 2 3

Студент: Напряжением называют силу, отнесенную к единице площади сечения тела.

Студент: Деформацией называют изменение размеров или формы тела под действием приложенных сил.

Преподаватель: Приглашается следующий участник «Открытой трибуны», заполните рейтинговый лист.

Студент: Я хочу предоставить вашему вниманию исследовательскую работу по теме «Сварочные напряжения, понятие и виды».

Сварочные напряжения, возникающие в процессе нагрева и остающиеся после охлаждения, не связаны с какими-либо внешними силовыми воздействиями на конструкцию. Они являются внутренними и могут быть названы «собственными». Собственные напряжения появляются не только при сварке, но и при многих других процессах обработки металла (прокатке, ковке, штамповке, литье).

Впервые проблема внутренних напряжений была поставлена в 1887 г. русским металлургом Н. В. Калакуцким, который отмечал, что «... величина и характер внутренних напряжений находятся в прямой зависимости от условий обработки». Исследования сварочных напряжений производили В. П. Вологдин, Н. О. Окерблом и его сотрудники в Ленинградском политехническом институте, Г. А. Николаев в Московском высшем техническом училище им. Баумана, Н. Н. Рыкалин.

Установить внутренние напряжения осмотром конструкции невозможно. При изучении напряжений, возникающих при сварке, приходится учитывать резкое колебание температур, изменение механических характеристик и даже физических состояний металла от нагрева. В результате местного нагрева металла, обусловленного воздействием концентрированного источника теплоты, в сварной конструкции возникают временные и остаточные сварочные напряжения. Временные сварочные напряжения наблюдаются только в определенный момент сварки в процессе изменения температуры. Напряжения, существующие после окончания сварки конструкции и полного ее остывания, называют остаточными сварочными напряжениями. Они возникают в результате затруднений расширения и сжатия металла при его нагреве и остывании.

Различают сварочные напряжения трех родов. В сварных конструкциях из низкоуглеродистых и низколегированных сталей в основном развиваются сварочные напряжения первого рода. Они действуют и уравновешиваются в значительных, соизмеримых с размерами конструкции или отдельных ее деталей, объемах. При определенных условиях возможно возникновение сварочных напряжений второго и третьего родов — действующих и уравновешивающихся в пределах отдельных зерен металла.

В зависимости от пространственного расположения и взаимодействия различают сварочные напряжения одноосные, действующие только по одной оси в одном направлении, двухосные, действующие в двух направлениях, и трехосные, действующие в трех направлениях.

Технологию сварки и сборки конструкции следует разрабатывать с учетом обеспечения минимальной величины сварочных напряжений, и там, где это диктуется условиями работы конструкции, предусматривать снятие этих напряжений. При этом следует учитывать, что снятие сварочных напряжений — весьма трудоемкая и сложная операция.

Преподаватель: Послушаем следующего участника «Открытой трибуны», заполните рейтинговый лист.

Студент: Тема моей исследовательской работы «Сварочные деформации, понятие и виды».

Деформацией называется изменение формы и размеров тела под действием внешней или внутренней силы. Сварка вызывает появление остаточных деформаций, которые могут быть или местными, локализующимися на ограниченном участке конструкции, или общими, приводящими к изменению габаритов и формы всего изделия.

Деформации могут быть временные и остаточные, местные и общие, в плоскости и вне плоскости сварного соединения.

Временными называют деформации, которые образуются в определенный момент времени при нагреве или охлаждении и после сварки исчезают. Деформации, возникающие в изделии к моменту полного охлаждения металла до окружающей температуры, называются остаточными (конечными).

Местные деформации относятся к отдельным элементам изделия и выражаются в виде выпучины, хлопуна, волнистости или других искажений в плоскости изделия. Деформации, при которых изменяются размеры всего изделия, искривляются геометрические оси, называются общими деформациями.

Важное значение для практики имеют остаточные сварочные деформации. В зависимости от характера, формы и размеров свариваемых деталей различают деформацию в плоскости и деформацию из плоскости соединяемых элементов. Деформация в плоскости проявляется в уменьшении размеров конструкции, с чем необходимо считаться при заготовке деталей и сборке под сварку, предусматривая припуск на изменение размеров.

Величина и характер остаточных деформаций в значительной степени определяются толщиной и свойствами основного металла, режимом сварки, последовательностью наложения швов, конструктивными формами свариваемых деталей и формой шва. При увеличении толщины свариваемого металла деформации снижаются, что связано с большей жесткостью конструкции.

Изменение размеров и формы сварной конструкции в некоторых случаях снижает ее работоспособность и портит ее внешний вид. Если остаточные деформации достигают заметной величины они могут привести к неисправимому браку. При разработке, технологии сборки и сварки конструкции следует учитывать необходимость снижения остаточных деформаций до величины, при которой они не отражаются на работоспособности и внешнем виде конструкции и не затрудняют сборку отдельных элементов. Если величина остаточных деформаций выходит за допускаемые пределы, следует проводить правку конструкции. Правка конструкции является весьма трудоемкой операцией, требует высокой квалификации рабочих, и ее так же, как и снятие сварочных напряжений, следует проводить только в случае действительной необходимости.

Преподаватель: Давайте вспомним с вами какое сварочное оборудование вы используете для образования сварных швов.

Послушаем следующего участника «Открытой трибуны», заполните рейтинговый лист.

Студент: Тема моей исследовательской работы «Сварочное оборудование».

Сварочное оборудование следует выбирать, строго учитывая особенности производства, чтобы производительность аппарата соответствовала длительности всего рабочего цикла.

Наиболее широкое применение в качестве источника питания является сварочный трансформатор. Трансформаторы выпускаются в переносном исполнении и предназначены для ремонтных и монтажных работ, трансформаторы снабжены устройством снижения напряжения холостого хода, которое предназначено для повышения электробезопасности при сварочных работах во время обрыва дуги, в состав так же входит возбудитель-стабилизатор горения дуги, позволяющий сваривать сталь электродами с основным покрытием неответственные соединения алюминиевых сплавов.

Сварочные выпрямители имеют как правило 3х-фазное питание, выполняются как на диодах, так и на тиристорах. В выпрямителях большой мощности диодное выпрямление во вторичном контуре сочетается с тиристорным регулированием по первичной стороне. В зависимости от числа сварочных постов, которые могут быть одновременно подключены к источнику, выпрямители подразделяются на однопостовые и многопостовые.

Отличительной особенностью сварочных генераторов является наличие в них вращающегося якоря, приводимого в движение внешним приводом. Принцип действия сварочного генератора аналогичен работе любого генератора постоянного тока. Сварочные установки на основе генераторов с приводом от электродвигателя называются сварочными преобразователями, с приводом от двигателя внутреннего сгорания (бензинового или дизельного) - сварочными агрегатами. За счёт взаимодействия магнитных потоков в якоре и статоре генератора происходит формирование сварочного тока.

В сварочном производстве часто используется реостат балластный для регулировки тока. Регулировка сварочного тока обеспечивается согласно закону Ома: реостат изменяет сопротивление в цепи, сила тока изменяется обратно пропорционально. Производится такое изменение путем механического перемещения шунта. Несложная конструкция обеспечивает гибкую смену сварочных режимов в максимально короткие сроки, что существенно упрощает эксплуатацию сварочного оборудования.

Полуавтоматы для сварки представляют собой аппараты, в которых подача тока осуществляется автоматически по проволоке. От источника питания исходит постоянное напряжение, а колебания величины тока возможны в очень большом диапазоне. Вместо электрода применяется проволока со сплошным сечением. Ее подачу осуществляет специальный элемент, по которому обычно определяется класс сварочного аппарата в целом. Для отечественных аппаратов характерно использование проволоки, имеющей большое сечение, а также невысокая скорость ее подачи.

Применение подвесных и самоходных автоматов рельсового типа неизбежно связано с разработкой и изготовлением специальных сварочных установок. Эти установки в большинстве случаев отличаются сложностью и громоздкостью, они дороги, трудоемки в изготовлении и занимают много производственной площади. Лучше если автомат во время сварки будет двигаться непосредственно по изделию, а его ходовые бегунки будут выполнять роль направляющего (копирующего) механизма. Такой сварочный автомат должен быть легким и иметь небольшие размеры для удобства переноса с места на место и выполнения сварки в труднодоступных местах.

Преподаватель: Заполните опорный конспект в соответствующих ячейках.

Вопрос: Посмотрите на экран и ответьте на вопрос какие остаточные деформации возникают в соединениях?

Студент: Под буквой А – остаточные деформации изгиба сварных тавровых балок, под буквой Б – остаточные деформации изгиба листов, под буквой В – остаточные деформации скручивания сварных двутавровых балок.

Преподаватель: Совершенно верно. Переворачиваем вторую страничку «Напряжения и деформации при сварке» устного журнала «ТМиС» и переходим к третьей страничке нашего журнала «Способы предупреждения и уменьшения сварочных напряжений и деформаций», а проведем мы её в виде «Часа общения»

Как вы считаете, на что влияют сварочные деформации и сварочные напряжения?

Студент: Сварочные деформации вследствие изменения размеров и формы конструкций существенно затрудняют их сборку, ухудшают внешний вид и эксплуатационные качества.

Студент: Сварочные напряжения снижают сопротивляемость сварных конструкций разрушению, особенно при воздействии циклических нагрузок и агрессивных сред.

Преподаватель: Правильно. Поэтому применяют различные способы уменьшения или устранения сварочных деформаций и напряжений. Мероприятия по уменьшению деформаций и напряжений могут осуществляться на разных стадиях изготовления конструкции: до сварки – на стадии проектирования конструкции и технологии производства, во время и после сварки. Мероприятия, применяемые преимущественно для снятия сварочных напряжений, влияют на деформации и, наоборот, мероприятия, применяемые преимущественно для уменьшения деформаций, влияют на величину напряжений. Давайте остановимся на них. На какие виды делят способы уменьшения остаточных сварочных напряжений?

Студент: Способы уменьшения остаточных напряжений делят на термические, механические и термомеханические.

Преподаватель: Совершенно верно. Наиболее эффективно снятие остаточных напряжений способами, осуществляемые после сварки. Вы согласны?

Студент: Да, я согласен, так как я знаю, что процессом отпуска конструкции снижается напряжение на 85-90% от исходных значений и одновременно улучшается пластические свойства сварных соединений.

Преподаватель: Как его проводят?

Студент: Общий высокий отпуск состоит из нагрева, выдержки в течение 2-4 часов и медленного охлаждения, а при местном отпуске нагревают до заданной температуры лишь часть конструкции.

Преподаватель: Также к термическому способу относят подогрев во время сварки, который снижает предел текучести металла в момент сварки, что и влияет на формирование и величину остаточных напряжений, но подогрев снижает напряжение на 30-40%. А на чем основаны механические способы уменьшения остаточных сварочных напряжений?

Студент: Механические способы основаны на создании пластической деформации металла сварных соединений, что снижает остаточные напряжения. К механическим способам относят проковку, прокатку, приложение нагрузки к сварным соединениям.

Преподаватель: Как происходит проковка?

Студент: Металл проковывают непосредственно после сварки по горячему металлу и после его остывания. Основное преимущество этого метода заключается в простоте применяемого оборудования, универсальности и оперативности.

Преподаватель: Что обеспечивает прокатка?

Студент: Прокатка обеспечивает более равномерную пластическую деформацию металла по сравнению с проковкой и в основном предназначена для устранения остаточных деформаций.

Преподаватель: Как осуществляется приложение нагрузки к сварным соединениям?

Студент: Приложение нагрузки к сварным соединениям осуществляют растяжением или изгибом элементов. Суммирование остаточных и приложенных напряжений вызывает пластические деформации удлинения и после снятия нагрузки снижение максимальных напряжений.

Преподаватель: Хорошо, но я хочу отметить, что наряду с рассмотренными механическими методами для снятия напряжений используют еще вибрацию, ультразвуковую и взрывную обработку. На чем основаны термомеханические способы уменьшения сварочных напряжений?

Студент: Термомеханические способы основаны на одновременном протекании тепловых и механических процессов.

Преподаватель: Мы с вами рассмотрели способы уменьшения остаточных напряжений, а что вы расскажите об уменьшении сварочных деформаций в сварных швах?

Студент: Все мероприятия по уменьшению деформаций можно разделить на конструктивные и технологические способы, которые применяют до сварки, в процессе сварки или после нее.

Преподаватель: Кто может описать эти мероприятия?

Студент: Можно я попробую. Для борьбы со сварочными деформациями применяются такие конструктивные способы как уменьшение количества сварных швов и их сечения, что снижает количества вводимого при сварке тепла, симметричное расположение швов для уравновешивания деформаций, симметричное расположение ребер жесткости, минимальное использование накладок и косынок, применение стыковых соединений.

Студент: К технологическим способам по уменьшению деформации относят рациональную технологию сборки и сварки, жесткие закрепления деталей, обратный выгиб деталей, правильный тепловой режим, многослойные и обратноступенчатые швы, принудительное охлаждение в процессе сварки.

Преподаватель: Совершенно верно. Спасибо ребята. Заполните опорный конспект в соответствующих ячейках.

Давайте посмотрим как осуществляются перечисленные операции.

Преподаватель: Итак, мы с вами рассмотрели способы уменьшения сварочных напряжений и деформаций и для того, чтобы узнать важность знаний способов уменьшения сварочных напряжений и деформаций на практике проведем «Слет специалистов».

У нас в гостях наши выпускники, которые сейчас работают на различных предприятиях по специальности «Сварочное производство» и у них возникли вопросы к вам, как специалистам в области технической механики, касающиеся сварочных напряжений и деформаций.


<< предыдущая страница   следующая страница >>