При конструировании сварного изделия необходимо

соблюдать следующее:

– поскольку увеличение поперечного сечения швов ведет к увеличению объемов металла, создающего напряжения и деформации, то необходимо назначить минимальные, но допускаемые прочностным расчетом сечения сварных швов, обеспечивающие необходимую прочность и плотность конструкции;

– использовать способы сварки с минимальным тепловложением, например, контактную сварку вместо электродуговой, многопроходную вместо однопроходной;

– располагать швы, возможно, ближе к оси, проходящей через центр тяжести сечения;

– компенсировать ожидаемые деформации и перемещения путем симметричного расположения швов, создания дополнительных зон пластической деформации; целесообразно избегать одностороннего расположения поперечных швов в балках, а каждую пару швов располагать симметрично относительно оси, проходящей через центр тяжести сечения;

– балочные конструкции проектировать такого поперечного сечения и с таким расположением швов, чтобы изгибающие моменты, создаваемые сжимающими напряжениями, были взаимно уравновешены, это обеспечивает минимальный изгиб балок;

– число швов в конструкции должно быть, по-возможности, минимальным; избегать пересечения нескольких швов и большого скопления металла в узлах, что позволит уменьшить концентрацию тепла в одном месте;

– для уравновешивания, деформаций в изделии припуски деталей на усадку должны быть равны усадке, чтобы размеры конструкции после сварки соответствовали проектным;

– для уменьшения угловой деформации стыкового соединения угол раскрытия V-образной разделки должен быть минимальным;

– если позволяют условия прочности конструкции, то выполнять прерывистые швы, вместо сплошных;

– при сварке заготовок разной толщины, необходимо на более толстой заготовке снять фаску, чтобы в месте контакта (сварки) заготовки были одинаковой толщины;

– в пространственно развитых конструкциях коробчатого сечения для предотвращения потери устойчивости свариваемых элементов и образования выпучин целесообразно применять вспомогательные элементы в виде ребер жесткости, диафрагм, косынок, распоров;

– необходимо предусматривать размещение в конструкции свариваемых элементов, отверстий, полок и т.п. таким образом, чтобы обеспечить возможность использования зажимных сборочных приспособлений;

– в конструкциях с тонкостенными заготовками для уменьшения вероятности потери их устойчивости необходимо располагать швы на жестких элементах либо вблизи них, чтобы разгрузить тонкие листы от напряжений сжатия;

– во всех случаях, когда есть опасение, что могут возникнуть нежелательные искажения размеров и формы конструкции, проектирование ведут так, чтобы обеспечить возможность последующей правки изделия.

Разработка рациональной технологии подготовки изделия к сварке и выполнения сварки.

Мероприятия, применяемые до сварки:

При разработке технологии изготовления и сварки конструкции технолог составляет технологическую карту, в которой назначает:

– последовательность сварки швов, например, 1^-й; 3^-й; 8^-й; 2^-й; 9^-й; 2^-й, чтобы до окончательной сварки придать конструкции максимальную жесткость;

– такой режим сварки, чтобы зона разогрева деталей была минимальной;

– предварительное расположение до сварки заготовок под углом, обратным тому, который образуется после сварки, т.е. предварительная компенсация угловых деформаций;

– сборку листов с переменным зазором по длине для компенсации деформаций в плоскости свариваемых элементов;

– раскрой заготовок, например стенки тавра с начальной кривизной, которая выправится в прямую после сварки;

– применение способа обратных деформаций, т.е. предварительной пластической деформацией заготовок перед сваркой создают перемещения, противоположные ожидаемым при сварке; например, изгибают полки тавра вверх, чтобы уменьшить или предупредить появление грибовидности после наложения продольных швов снизу;

– увеличенные размеры заготовок для компенсации их укорочения от продольной и поперечной усадки;

– создание напряжений растяжения в зоне шва изгибом или растяжением заготовки в приспособлении, так, чтобы при сварке по растянутому металлу возникли меньшие напряжения сжатия;

– подогрев заготовок с целью их удлинения перед сваркой на прихватках;

– применение приспособлений для сборки и закрепления свариваемых заготовок;

– выполнение швов большой протяжности обратноступенчатым способом сварки с предварительной прихваткой заготовок, при котором, шов делится на участки длиной 150...200 мм и сварку ведут отдельными участками;

– применение рациональной последовательности сборочно-сварочных операций, при которой конструкцию разделяют на отдельные узлы, которые могут быть по отдельности сварены и легко выправлены, а затем сварены между собой с минимальными отклонениями; сбоку и сварку конструкции целесообразно вести от наиболее жестких элементов к менее жестким;

– применение электродов, образующих пластичный наплавленный металл шва.

Мероприятия, применяемые в процессе сварки:

До сварки изделия мастер проверяет качество раскроя и подготовку заготовок к сварке. В процессе выполнения сварочных работ он следит за соблюдением требований технологической карты, а именно:

– при сборке и сварке максимально использовать сборочные и фиксирующие приспособления, чтобы по-возможности исключать менее надежное скрепление заготовок прихватками;

– сварку металла толщиной свыше 20 мм выполнять многослойными швами, охлаждая предыдущий шов до температуры менее 100°С с последующей тщательной очисткой его от шлака, только после этого наваривать следующий слой металла шва;

– выполнять проковку остывающих швов; при многослойных швах последний шов проковывать не рекомендуется во избежание появления трещин;

– соблюдать правильную последовательность наложения швов: при длине шва до 300мм можно варить «напроход», при длине до 600 мм – от средины шва – к его концам, при большей длине – варить участками, так как в ином случае появляются поперечные напряжения. Соблюдение требуемой последовательности сварки швов обеспечивает минимальные суммарные напряжения. Например, в двутавровой балке с полками различной ширины сначала после прихватки выполняют оба продольных шва, соединяющих широкую полку с вертикальной стенкой, а уже затем - продольные швы, соединяющие узкую полку с той же стенкой. При сварке листовых конструкций сначала выполняют поперечные швы отдельных поясов, а затем сваривают пояса между собой.