Напряжения и деформации при сварке

Сварочные деформации и напряжения снижают механическую прочность сварных конструкций. Для получения сварных конструкций высокой прочности необходимо, прежде всего, выбрать наиболее рациональное размещение сварных швов, сочетая его оптимальной технологией выполнения.

Количество сварных швов, их протяженность и сечение должны быть минимальными в соответствии с прочностным расчетом конструкций. Не рекомендуются перекрещивающиеся швы. Симметричное расположение швов значительно снижает деформацию конструкции. Стыковые шве более желательны, чем угловые.

Основными причинами возникновения сварочных деформаций и напряжений являются неравномерное направление и охлаждение изделия, литейная усадка направленного металла и структурные превращения в металле шва.

Неправильное нагревание и охлаждение вызывают тепловые напряжения и деформации. При сварке происходит местный нагрев небольшого объема металла, который при расширении взаимодействует на близлежащие менее нагретые слои металла. Напряжения, возникающие при этом, зависят, главным образом, от температуры нагрева, коэффициента линейного, расширения и теплопроводности свариваемого металла.

Чем выше температура нагрева, а также чем больше коэффициент линейного расширения и ниже теплопроводность металла, тем больше тепловые напряжения и деформации в свариваемом шве.

Линейная усадка вызывает напряжения в сварном шве в связи с тем, что при охлаждении объем наплавленного металла уменьшается. Вследствие этого, в близлежащих слоях металла возникают растягивающие усилия, являющиеся причиной образования напряжений и деформации в металле. При этом, чем меньше количество расплавленного металла, тем меньше значения, возникающих напряжении и деформаций.

Структурные превращения вызывают растягивающее и сжимающие напряжения в связи с тем, что они в некоторых случаях сопровождаются изменениями объема свариваемого металла.