Как сварить профильную трубу чтобы не повело: Ведёт профильную трубу при сварке

alexxlab | 20.09.2022 | 0 | Разное

Методы борьбы с температурной деформацией при сварке

Рассмотрем рекомендации по борьбе с таким эффектом, как температурная деформация металла, возникающая при сварочных работах. В конце статьи будут рассмотрены современные способы решения этой задачи.

 

Это напряжение возникает вследствие того, что металл нагревается неравномерно и при остывании возникают внутренние напряжения в зоне температурного воздействия. Эти напряжения могут привести к деформации металлического изделия.

 

Какие существуют способы чтобы при изготовлении изделие из металла не повело при сварке?

 

1. Последовательность прохождения сварочных швов. Сварку изделий из металла следует производить таким образом, чтобы возникающие напряжения компенсировали друг друга. Это возможно при сварке симметричных швов, при правильном выборе направления наложения швов.

Так же целесообразно в некоторых случаях собрать изделие на прихватки и потом обваривать швы, находящиеся симметрично друг другу относительно нейтральной оси.  

 

2. Предварительный изгиб деталей в противоположную сторону от возникающих при сварке напряжений. Температурная усадка компенсирует эти напряжения и конструкцию не поведет.

 

3. Выбор режима сварки.

Напряжения, которые возникают в результате сварки, зависят от температуры зоны нагрева металла. Чем выше температура, тем сильнее остаточные напряжения.

Различные режимы сварки происходят при разных температурах, имеют различный объем наплавляемого металла и разную скорость прохождения шва. Чем выше скорость, тем меньше нагревается зона сварки и меньше усадочные напряжения.

При DIY сварке (кислородно-ацетиленовая сварка) возникают самые большие напряжения, так как она происходит при температуре около 3100 С.  Кроме этого данный вид сварки самый медленный, а объем наплавленного металла самый большой.

ММА (ручная дуговая сварка покрытыми электродами) происходит при температуре2400-2700 ^оС и быстрее чем кислородно-ацетиленовая, с меньшим объемом наплавленного металла.

MIG/MAG (полуавтоматическая сварка в защитных газах) происходит при 1500^оС и с еще большей скоростью. Поэтому температурная усадка будет меньше чем при MMA сварке.

 

4.Предварительный нагрев изделия или зоны деформации.

Самые сильные напряжения в металле возникают при остывании изделия. Величина возможной деформации зависит от теплопроводности и коэффициента линейного расширения металла. Чем ниже теплопроводность, тем  более неравномерна зона нагрева и больше деформация. Например, у нержавеющей стали теплопроводность меньше, а коэф. линейного расширения больше чем у черной стали и поэтому деформация больше. 

Поэтому для уменьшения напряжений, особенно в легированных сталях, сварку производят в предварительно нагретом состоянии.

 

5. Сварка в кондукторе.

Изделие закрепляют в жесткой оснастке, таким образом, препятствуя деформации усадки. В металле возникают напряжения, вызывающие пластические деформации. Это позволяет уменьшить температурную усадку. После изъятия детали из кондуктора деформация останется, но она  будет меньше на 30% чем при сварке незакрепленной детали. При сварочных работах в кондукторе увеличивается вероятность появления трещин. Это происходит когда пластичности  металла недостаточно.

 

6. Рихтовка металлоизделия после сварки.

Выполняется с помощью домкратов и талей. Возможна правка изделий с помощью молотка или молота. При этом необходимо отслеживать появление трещин и разрывов в металле и сварочных швах.

 

7.  Тепловая правка изделия после сварочных работ.

Способ заключается в нагреве газовыми горелками деформированных участков металлоизделия. Нагревают выпуклую (выгнутую) сторону детали, до такой степени, когда не произойдет пластическая деформация и внутренние напряжения не локализуются. Данный метод эффективно производить совместно с механической рихтовкой (см. п. №6).

Если позволяют размеры, то возможен так же отпуск изделия в печи. При нагреве до 400-500 °С снимается около 50% внутренних напряжений. 

При данном способе существуют риски появления коробления изделия. Необходимо чтобы деталь обладала жесткостью и выдерживала температурное воздействие не изменяя своей геометрии.

 

В заключение несколько общих рекомендации.

 

Детали, обладающие большей металлоемкостью, ведет при сварке меньше. Например, конструкция из трубы со стенкой 8мм, будет деформироваться меньше чем со стенкой 4 мм.

 

Иногда целесообразно сварку заменить на альтернативные способы соединения. Это может быть клеевое соединение. Сейчас в продаже существует достаточно большое количество клеев по металлу как российского, так и иностранного производства. Если это допустимо, то можно использовать клепочное соединение.

В некоторых случаях рационально использовать MSG-пайку  (пайка на полуавтомате в защитных газах) – которая происходит при температуре 1000 ^оС

 

Возможно применение точечной сварки или комбинированного – клеесварного соединения. Данный способ представляет собой точечную сварку и использование клея по металлу.

 

Все эти способы и методы позволяют успешно бороться с таким явлением, как температурная деформация металлоизделий после сварки.

 

Рекомендуем ознакомиться со статьями:

 

Инновационные технологии при сварочных работах

 

Как сварить уголок чтобы не повело — Технологии сварочных работ

Главная

/

Технологии сварки

/

Как сварить уголок чтобы не повело

bookmarkТехнологии сварки access_time11 месяц(ев)назадpersonadmin chat_bubble15

Содержание

Почему деформирует уголок при сварке

 

При нагреве до температуры сварки и последующем охлаждении деталь деформируется, физически изменяя размер и форму. Это изменение может быть или не быть видимым невооруженным глазом. Тепловая деформация является следствием внутренних структурных напряжений в металле и вызывается неравномерным распределением температуры, что означает, что различные части детали не претерпевают одинаковых изменений объема при охлаждении. Структурные деформации (искривления и изгибы), вызванные сварочными работами, следующие
Локальный высокотемпературный нагрев и локальное расширение объема металла, несмотря на то, что остальная часть детали остается относительно холодной.
Явление усадки сварочного наплава.
Фазовое изменение, которое претерпевает металл при постепенном снижении температуры до комнатной.

 

 

Выбираем тип сварочного шва для сварки уголка

 

Выбор типа сварного шва может значительно уменьшить искажения. При использовании дуговой сварки самые высокие деформации наблюдаются в PTA, или MMA, как его сейчас принято называть латинскими буквами, а при использовании TIG (аргон) или MIG/MAG (полуавтоматическая сварка) деформации значительно снижаются. при использовании режима PULSE снижается тепловой поток, подводимый к металлу, и деформация может быть уменьшена. Это часто наблюдается при сварке тонких листов стали. Следует также отметить, что газовая сварка оказывает наибольшее влияние на деформацию изделия, поскольку большая часть изделия подвергается воздействию высоких температур, в то время как сварка под давлением (вакуумная, ультразвуковая) оказывает наименьшее влияние. Однако, поскольку дуговая сварка плавлением является наиболее распространенным методом, здесь описывается этот тип сварки для получения постоянного соединения.

 

Способы уменьшить деформацию при сварке уголка

 

Первое, что приходит в голову сварщику-любителю, — поставить теплоотвод, который уменьшит биение стальной детали. Медные прокладки обычно используются в качестве теплоотводов. Существуют и более дешевые методы, например, размещение слоя влажного асбеста рядом со сварным швом.
Техника также играет важную роль. Для компенсации напряжения используются методы ступенчатого или попеременного сращения противоположных частей сустава.
Сварка с обратным шагом означает, что линия соединения разделяется на более мелкие участки. Этот метод использует одновременно два принципа для минимизации искажений.

Короткие сварные швы.
Деформацию можно компенсировать последовательным нанесением.
Если допуски на сборку невелики, можно применить метод обратной деформации. В этом случае лист изгибается в направлении, противоположном направлению действия, до величины сварочной деформации (которая может быть определена экспериментально).
Другим простым методом уменьшения захвата металла является установка прихваток или использование оснастки для принудительной подачи заготовки перед последовательной сваркой описанным выше способом.
Минимизация искажений.
Далее следует местный нагрев заготовки горелкой или предварительный нагрев в электропечи.
Термическая обработка после сварки
Или горячая ковка и холодная ковка
Холодная обработка заготовок
Высокотемпературный отпуск при T=550÷560°C почти полностью устраняет внутренние сварочные напряжения.
Очевидно, что нагрев при высоких температурах на воздухе приводит к изменению размеров и формы деталей. Степень изменения можно проверить невооруженным глазом или с помощью различных инструментов, таких как штангенциркули для измерения линейных размеров или стендовые индикаторы для проверки биения. Полностью устранить искажения невозможно. Однако все еще существуют способы, позволяющие значительно уменьшить или полностью устранить его после окончательной обработки.
Оптимальная конструкция изделия
Должен быть организован с достаточным запасом, чтобы полностью устранить коробление.

Предыдущая запись

Следующая запись

About the author

Положения сварки: 4 основных типа

Вертикальное положение (3F или 3G)

При сварке в вертикальном положении ось сварного шва приблизительно вертикальна.

При сварке на вертикальной поверхности расплавленный металл имеет тенденцию стекать вниз и накапливаться.

Угловой шов внахлестку в вертикальном положении

Поток металла можно контролировать, направляя пламя вверх под углом 45 градусов к пластине и удерживая стержень между пламенем и расплавленной ванной (см. выше).

Манипулирование горелкой и присадочным стержнем предотвращает провисание или падение металла и обеспечивает хорошее проплавление и сплавление в месте соединения.

И горелку, и сварочный стержень следует колебать, чтобы наплавить равномерный валик. Сварочный стержень следует держать немного выше центральной линии стыка, а сварочное пламя должно проносить расплавленный металл по стыку, чтобы распределить его равномерно.

Стыковое соединение в вертикальном положении

Стыковые соединения, сваренные в вертикальном положении, должны быть подготовлены к сварке таким же образом, как и для сварки в плоском положении.

Потолочное положение (4F или 4G)

Потолочная сварка выполняется с нижней стороны соединения.

При потолочной сварке наплавленный металл имеет тенденцию падать или провисать на листе, в результате чего валик имеет высокую выпуклость.

Ванну расплава следует поддерживать небольшой, чтобы преодолеть эту трудность, и следует добавить достаточное количество присадочного металла, чтобы получить хороший сплав с некоторым усилением на валике. Если лужа становится слишком большой, пламя следует на мгновение убрать, чтобы металл сварного шва застыл.

При сварке легких листов размер ванны можно регулировать путем подачи тепла в равной степени к основному металлу и присадочному стержню.

Угловой шов соединения внахлестку в потолочном положении

Пламя должно быть направлено на расплавление обоих краев соединения. Необходимо добавить достаточное количество присадочного металла, чтобы поддерживать адекватную ванну с достаточным армированием.

Сварочное пламя должно поддерживать расплавленный металл, а мелкая сварка во избежание горения производится от одного распределения его по стыку.

Требуется только небольшая лужа, поэтому следует использовать стержень. Следует позаботиться о контроле тепла через пластины.

Это особенно важно при сварке только сбоку.

Потолочное стыковое соединение

Положения для сварки труб

Сварные швы труб выполняются в соответствии с различными требованиями и в различных условиях сварки. Работа диктует положение сварки.

Обычно положение фиксированное, но в некоторых случаях его можно свернуть для работы в горизонтальном положении. Позиции и порядок сварки труб описаны ниже.

Труба наклонена, зафиксирована (45 градусов + 5 градусов) и не повернута во время сварки

Горизонтальный сварной шов трубы

Выровняйте стык и прихваточный шов или закрепите в этом положении с помощью стальных мостовых зажимов с трубой, установленной на подходящих роликах. Начните сварку в точке C (рисунок ниже), продвигаясь вверх к точке B. Когда точка B будет достигнута, поверните трубу по часовой стрелке, пока точка остановки сварного шва не окажется в точке C, и снова сварите вверх до точки B. Когда труба вращается, горелка должна удерживаться между точками B и C, а труба должна вращаться мимо него.

Схема сварки труб тактильной сваркой на роликах

Положение горелки в точке А аналогично положению при вертикальном сварном шве. По мере приближения к точке В сварной шов принимает почти плоское положение, и углы приложения горелки и стержня слегка изменяются, чтобы компенсировать это изменение.

Сварку следует останавливать непосредственно перед корнем начальной точки, чтобы оставалось небольшое отверстие. Затем начальную точку повторно нагревают, чтобы область точки соединения имела однородную температуру. Это обеспечит полное сплавление продвигающегося шва с начальной точкой.

Если боковая стенка трубы имеет толщину более 1/4 дюйма (0,64 см), необходимо выполнить многопроходный сварной шов.

Горизонтальная сварка трубы в фиксированном положении

После прихватки труба устанавливается таким образом, чтобы прихватки были ориентированы приблизительно, как показано ниже. После начала сварки трубу нельзя перемещать в любом направлении.

Схема горизонтальной сварки труб методом «вверх»

При сварке в горизонтальном фиксированном положении труба сваривается в четыре этапа, как описано ниже.

1. Начиная с нижнего положения или положения на 6 часов, сваривайте вверх до положения на 3 часа.
2. Начиная снизу, приварите вверх до положения «9 часов».
3. Начиная с положения «3 часа», приварите вверх.
4. Начиная с положения «9 часов», приварите вверх к верху, перекрывая валик.

При сварке снизу сварка производится в два этапа. Начните сверху (см. ниже) и двигайтесь вниз по одной стороне к низу, затем вернитесь наверх и двигайтесь вниз по другой стороне, чтобы соединиться с предыдущим сварным швом внизу. Метод нисходящей сварки особенно эффективен при дуговой сварке, поскольку более высокая температура электрической дуги позволяет использовать более высокие скорости сварки. При дуговой сварке скорость примерно в три раза выше, чем при сварке снизу вверх.

Горизонтальная сварка труб методом «вниз»

Сварка «вниз» применяется для соединений трубопроводов из низкоуглеродистой или низколегированной стали, которые могут быть прокатаны или находятся в горизонтальном положении. Один проход используется для толщины стенок, не превышающих 3/8 дюйма (0,95 см), два прохода для стенок толщиной от 3/8 до 5/8 дюймов (0,95 до 1,59 см), три прохода для стенок толщиной от 5/8 до 7 /8 дюйма (от 1,59 до 2,22 см) и четыре прохода для стенок толщиной от 7/8 до 1-1/8 дюйма (от 2,22 до 2,87 см).

Сварка вертикальной трубы в фиксированном положении

Труба в таком положении, при котором стык горизонтальный, чаще всего сваривается обратным способом. Сварку начинают с прихватки и непрерывно проводят вокруг трубы.

Сварка в фиксированном положении вертикальной трубы обратным способом

Многопроходная дуговая сварка

Корневой валик

Если используется выравнивающий зажим, корневой валик (см. ниже) начинается в нижней части канавки, пока зажим находится в нужном положении. Если опорное кольцо не используется, следует позаботиться о создании небольшого валика на внутренней стороне трубы. Если используется опорное кольцо, корневой валик следует тщательно наплавить на него. Перед снятием зажима необходимо наложить столько корневого валика, сколько позволяют стержни выравнивающего зажима. Завершите бусину после снятия зажима.

Нанесение корневого, присадочного и чистового валиков сварного шва

Присадочные валики

Необходимо следить за тем, чтобы присадочные валики (см. рисунок, вид B выше) вплавлялись в корневой валик, чтобы удалить любые подрезы, вызванные отложением корневого валика. Обычно требуется один или несколько наполнителей вокруг трубы.

Накладные швы

Накладные швы (см. рисунок C выше) накладываются поверх накладных швов для завершения шва. Обычно это плетеная бусина около 5/8 дюйма (1,59 дюйма).см) в ширину и примерно на 1/16 дюйма (0,16 см) над внешней поверхностью трубы после завершения. Готовый сварной шов показан на виде D выше.

Сварка алюминиевых труб

Для алюминиевых труб были разработаны специальные детали соединения, которые обычно связаны с процедурами комбинированного типа. Опорное кольцо в большинстве случаев не используется. Прямоугольное опорное кольцо редко используется, когда жидкости передаются по системе трубопроводов. Его можно использовать для структурных применений, в которых трубы и трубчатые элементы используются для передачи нагрузок, а не материалов.

Определение хороших и плохих сварных швов

Одним из самых важных и первых навыков, которым должен овладеть сварщик, является определение хороших и плохих сварных швов. Плохой сварной шов может иметь катастрофические последствия для проекта, потенциально вызывая потерю структурной целостности или загрязнение продукта, который вступает в контакт с некачественным сварным швом. Это особенно актуально для таких отраслей, как пищевая или фармацевтическая, поскольку их предприятия имеют одни из самых строгих стандартов и правил качества и безопасности.

Существует несколько способов определения плохого сварного шва в случае необходимости обратной продувки или какой-либо другой защиты обратной стороны сварного шва. Изменение цвета сварного шва из-за окисления является одним из наиболее очевидных признаков неправильного сварного шва. Это проявится в виде интенсивных синих и фиолетовых оттенков вокруг сварного шва. Это окисление быстро и неизбежно приведет к ржавчине и серьезной потере целостности.

Еще одним распространенным признаком плохого сварного шва являются выступы и впадины неправильной формы на профиле. В идеале сварной шов должен иметь плоский, равномерный и постоянный профиль.

Пики и впадины могут указывать на избыточное или недостаточное проникновение в материал, что может привести к плохому сплавлению.

Подложка из стекловолокна Fiback® компании Aquasol Corporation помогает сварщикам избежать плохих сварных швов из-за окисления или плохого профиля. Fiback® — это лента для защиты сварных швов, изготовленная из гибкого стекловолокна и алюминия. Непрерывный характер ленты и ее гибкость идеально подходят для корневого шва длинных швов и криволинейных поверхностей. Используемые высококачественные и безопасные материалы не содержат галогенов и хлорфторуглеродов, а стекловолокно выдерживает температуру до 1022°F (550°C). Кроме того, Fiback® не загрязняет сварной шов, даже если кажется, что полоса стекловолокна обожжена.

Традиционно для этой цели обычно использовались керамические ленты; однако керамическая лента имеет несколько серьезных недостатков. В отличие от керамических лент, которые создают точки напряжения между частями, Fiback® имеет постоянную толщину, контролирующую проникновение корня и обеспечивающую лучшее срастание корня.

Fiback® может помочь сварщикам контролировать проплавление сварного шва, что обеспечивает хороший профиль сварного шва. На хороший профиль указывает плоская и однородная структура сварного шва, в то время как на плохой профиль имеются выступы и впадины неправильной формы. Кроме того, гибкая природа Fiback® делает ее столь привлекательной для этих применений и дает преимущество перед другими типами подложки, такими как керамическая.

Лента с керамической подложкой слишком жесткая для использования в таких областях, как изготовление трубопроводов и резервуаров, в отличие от ленты Fiback®, которая может соответствовать ряду поверхностей и форм. Керамическая лента также не может приспособиться к выравниванию HiLo, шагу, когда пластины смещаются, в то время как Fiback® принимает форму. Кроме того, для получения желаемых результатов необходимо определить правильную форму и размер керамической подложки, а также правильно разместить ее на стыке.

Уменьшение обратной продувки Fiback® и контроль проникновения сварного шва сводят к минимуму потребность в зачистке и шлифовке после сварки.