в каком состоянии находится металл сварного шва после сварки и полного остывания
Тест на тему : «Сварочные деформации»
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Каждый вопрос имеет один или несколько правильных ответов. Выберите верный ответ.
а) изменение размеров и формы тела при внешнем воздействии;
б) изменение напряжения и тока в электрической цепи при сварке;
в) только такое изменение размеров и формы тела, которое может быть получено в результате правки после сварки.
Как изменяются размеры детали при нагреве?
а) Размеры детали увеличиваются.
б) Размеры детали уменьшаются.
в) Размеры детали не изменяются.
Причиной возникновения деформаций при сварке является:
а) неравномерный нагрев и охлаждение свариваемой детали;
б) нерациональная сборка детали под сварку;
в) неправильно проведенная термообработка детали после сварки.
В каком состоянии находится металл сварного шва после сварки и полного остывания?
а) Металл сварного шва сжат.
б) Металл сврного шва растянут.
в) Металл сварного шва не деформирован.
Как изменяется величина сварочного зазора при сварке узких пластин встык?
а) Зазор увеличивается.
б) Зазор уменьшается.
в) Зазор не изменяется.
Как изменяется величина сварочного зазора при сварке широких пластин встык?
а) Зазор увеличивается.
б) Зазор уменьшается.
в) Зазор не изменяется.
7. Зависят ли величины деформаций после сварки от размеров свариваемых пластин?
в) Зависят, если свариваются пластины разной ширины.
8. После заварки первого шва элементы таврового соединения будут расположены, согласно рисунку:
Каким способом можно уменьшить сварочные деформации при сварке пластин встык?
а) Путем правильного выбора взаимного расположения спариваемых деталей с учетом последующей деформации от сварки.
б) Нельзя уменьшить.
в) Путем нагрева определенных зон металла.
Сварочные деформации при сварке плавлением воз никают
Критерии оценок тестирования:
Оценка «отлично» 9-10 правильных ответов или 90-100% из 10 предложенных вопросов;
Оценка «хорошо» 7-8 правильных ответов или 70-89% из 10 предложенных вопросов;
Оценка «удовлетворительно» 5-6 правильных ответов или 50-69% из 10 предложенных вопросов;
Оценка неудовлетворительно» 0-4 правильных ответов или 0-49% из 10 предложенных вопросов.
Курс профессиональной переподготовки
Библиотечно-библиографические и информационные знания в педагогическом процессе
Курс повышения квалификации
Охрана труда
Курс профессиональной переподготовки
Охрана труда
Номер материала: ДБ-1595479
Международная дистанционная олимпиада Осень 2021
Не нашли то что искали?
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
В школе в Пермском крае произошла стрельба
Время чтения: 1 минута
Школьников не планируют переводить на удаленку после каникул
Время чтения: 1 минута
Минобрнауки утвердило перечень олимпиад для школьников на 2021-2022 учебный год
Время чтения: 1 минута
Студенты разработали программу для предупреждения опасного поведения в школах
Время чтения: 1 минута
Минобрнауки разрешило вузам перейти на дистанционное обучение
Время чтения: 1 минута
Фальков поручил проверить знания студентов после нерабочих дней
Время чтения: 1 минута
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.
Каждый вопрос имеет один или несколько правильных ответов. Выберите верный ответ.
1. Деформация — это:
а) изменение размеров и формы тела при внешнем воздействии;
б) изменение напряжения и тока в электрической цепи при сварке;
в) только такое изменение размеров и формы тела, которое может быть получено в результате правки после сварки.
Как изменяются размеры детали при нагреве?
а) Размеры детали увеличиваются.
б) Размеры детали уменьшаются.
в) Размеры детали не изменяются.
3. Причиной возникновения деформаций при сварке является:
а) неравномерный нагрев и охлаждение свариваемой детали;
б) нерациональная сборка детали под сварку;
в) неправильно проведенная термообработка детали после сварки.
В каком состоянии находится металл сварного шва после сварки и полного остывания?
а) Металл сварного шва сжат.
б) Металл сварного шва растянут.
в) Металл сварного шва не деформирован.
Как изменяется величина сварочного зазора при сварке узких пластин встык?
а) Зазор увеличивается.
б) Зазор уменьшается.
в) Зазор не изменяется.
Как изменяется величина сварочного зазора при сварке широких пластин встык?
а) Зазор увеличивается.
б) Зазор уменьшается.
в) Зазор не изменяется.
Зависят ли величины деформаций после сварки от размеров свариваемых пластин?
в) Зависят, если свариваются пластины разной ширины.
8. Разделка кромок выполняется:
а) для улучшения условий сварки и получения гарантированного провара;
б) исходя из эстетических соображений;
в) для предотвращения сварочных деформаций.
Каким способом можно уменьшить сварочные деформации при сварке пластин встык?
а) Путем правильного выбора взаимного расположения спариваемых деталей с учетом последующейдеформации от сварки.
б) Нельзя уменьшить.
в) Путем нагрева определенных зон металла.
Сварочные деформации при сварке плавлением возникают
В каком сварном соединении возможны большие деформации?
а) В тонкостенной конструкции с протяженными швами.
б) В стыковом соединении коротких незакрепленных труб.
в) В угловом соединении хорошо закрепленных пластин.
При каких условиях в сварной конструкции возможны большие напряжения?
а) При сварке стыковых соединений.
б) При сварке пересекающихся стыковых швов.
в) При сварке нахлесточных соединений.
При каких условиях в жесткозакрепленной конструкции напряжения будут больше?
а) При сборке с большим зазором.
б) При сварке с малой скоростью.
В каком материале при одинаковом нагреве напряжения будут больше?
а) В низкоуглеродистой стали.
б) В высоколегированной стали.
Как вы предупредите стягивание зазора при сварке?
а) Жестко закрепите деталь.
б) Поставите больше прихваток.
в) Выполните и то и другое.
| вопрос | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
| ответ | а | а | а | а | а | б | а | в | а | а | а | б | в | б | в |
Тест:
Как вы предупредите стягивание зазора при сварке?
а) Жестко закрепите деталь.
б) Поставите больше прихваток.
в) Выполните и то, и другое
В каком материале при одинаковом нагреве напряжения будут больше?
а) В низкоуглеродистой стали.
б) В высоколегированной стали.
При каких условиях в жесткозакрепленной конструкции напряжения будут больше?
а) При сборке с большим зазором.
б) При сварке с малой скоростью.
При каких условиях в сварной конструкции возможны большие напряжения?
а) При сварке стыковых соединений.
б) При сварке пересекающихся стыковых швов.
в) При сварке нахлесточных соединений.
В каком сварном соединении возможны большие деформации?
а) В тонкостенной конструкции с протяженными швами.
б) В стыковом соединении коротких незакрепленных труб.
в) В угловом соединении хорошо закрепленных пластин.
Остаточные напряжения и деформации
При сварке в каждой точке сварного соединения или конструкции возникают напряжения и деформации. В начальный период сварки, когда происходит нагрев металла, и в процессе последующего охлаждения они существенно изменяются по величине, знаку, характеру распределения в том или ином сечении и их принято называть временными. Временные напряжения и деформации по мере охлаждения постепенно переходят в остаточные, которые для большинства конструкционных материалов существуют в металле в течение всего дальнейшего периода эксплуатации.
Температурная деформация многих объемов металла сварного соединения, как на стадии нагрева, так и на стадии охлаждения не может быть свободно реализована из-за стеснений (связей), обусловленных различными закреплениями со стороны сборочно-сварочной оснастки, а также накладываемых на нагретые области со стороны менее нагретых участков. По этой причине во многих объемах металла, как на стадии нагрева, так и на стадии охлаждения протекает пластическая деформация укорочения (сжатия) и удлинения (растяжения). Как правило, эти деформации по различным причинам не компенсируют друг друга. В результате в сварном изделии после сварки имеет место неравномерно распределенная, преимущественно сосредоточенная вблизи сварного шва, остаточная пластическая деформация. Как правило, это деформация укорочения и в основном продольного по отношению к шву направления. Так возникает усадка металла при сварке. Если мысленно после сварки расчленить изделие на элементарные объемы и убрать между ними силовое взаимодействие, то получим в исходном изделии множество различных щелей, зазоров и т.д., совокупность которых создает общий объем усадки при сварке. Однако в силу гипотезы о сплошности тела, как до нагружения, так и после него, никаких щелей и зазоров в сварном изделии быть не должно и это реализуется путем установления между такими объемами определенного силового взаимодействия, которое и представляет собой не что иное, как остаточные сварочные напряжения.
Величина продольных и поперечных усадочных явлений при сварке в большинстве случаев различна. Как правило, продольные усадочные явления превалируют над поперечными. Однако встречаются и случаи практически одинакового влияния как продольных, так и поперечных усадочных явлений, например, при вварке круглого элемента в пластину, при заварке коротких трещин в листе, при точечной контактной сварке и т. д. Важное значение имеет соотношение между погонной энергией сварки, усадочными напряжениями и короблением сварных конструкций. Общее положение заключается в том, что чем больше погонная энергия сварки, тем больше ширина высоконагретой зоны сварного соединения, что создает большие объемы усадки, а значит, и большие усадочные силы. Это приводит в конечном итоге к большему короблению изделия.
Относительные деформации в точке определяются путем деления замеренных каким-либо способом абсолютных деформаций на предварительно выбранной базе измерения на величину базы измерения. При использовании тензодатчиков сопротивления методика определения относительных деформаций несколько иная. Однако наиболее часто абсолютные деформации при сварке определяют при помощи механических деформометров с индикаторами часового типа, которые могут иметь различную базу измерения, отличаются высокой надежностью в работе и хорошей точностью определения деформаций. В зависимости от месторасположения (в пределах пластической зоны или за ее пределами) в сварном соединении точки, в которой определяются напряжения, устанавливается необходимость разрезки сварного соединения на отдельные элементы с расположенными на них базами измерения с целью разделения общей деформации на базе измерения на упругую и пластическую составляющие. Если точка заведомо находится вне пределов пластической зоны, то процедура разрезки не нужна. Достаточно произвести замеры до и после сварки. Разница в показаниях приборов будет представлять собой абсолютную упругую деформацию, которую можно непосредственно пересчитывать в относительную упругую деформацию и затем по соответствующим зависимостям закона Гука в напряжения. Одним из существенных недостатков механических методов измерения остаточных напряжений является необходимость в определенной степени разрушать участок сварного соединения или конструкции в том месте, где происходит измерение. Этого недостатка лишены физические методы, такие как голографической интерферометрии и оптически чувствительных покрытий.
Ультразвуковой метод определения остаточных сварочных напряжений основан на зависимости скорости распространения ультразвуковой волны в металлах от напряженного состояния. Скорость распространения ультразвука измеряют на отдельном участке металла до и после сварки. По изменению скорости судят о величине остаточных напряжений. Метод используют преимущественно для измерения одноосных напряжений. При измерении в шве и околошовной зоне из-за неоднородности свойств металла возможны погрешности результатов. Преимущество данного метода как и магнитоупругого заключается в мобильности проведения измерений без больших подготовительных работ.
Последовательность сварки отдельных элементов конструкции может оказывать существенное влияние напряженно-деформированное состояние в связи с изменением условий закрепления свариваемых элементов. В качестве примера можно привести случай сварки двутавровой балки со стенкой, составленной из нескольких листов, которые должны быть сварены вертикальными стыковыми швами. Если сначала сварить продольные поясные швы, а затем варить поперечные стыковые на стенке, то в них возникнут высокого уровня поперечные напряжения по причине жесткого закрепления отдельных листов стенки за счет сварки поясных швов. При иной последовательности сварки, когда вначале завариваются стыковые швы на стенке, а затем поясные, в стыковых швах на стенке поперечные напряжения будут незначительными из-за возможности поперечных перемещений листов стенки при сварке стыковых швов. По этим же соображениям при изготовлении днища вертикальных цилиндрических резервуаров из отдельных листов сначала сваривают все поперечные швы, а затем варят продольные швы. Подобных примеров можно привести достаточное количество. Последовательность сварки имеет значение и с точки зрения возникающих деформаций коробления. Не случайно широко известно правило сварки полотнищ от середины к периферии с целью уменьшения коробления. Если последовательность сварки оказывает влияние на распределение остаточных продольных пластических деформаций укорочения, то значит она влияет и на остаточное напряженное состояние в сварном соединении. Примером этому является обратноступенчатый способ сварки, при котором, как известно, остаточные напряжения в соединении уменьшаются по причине изменения характера распределения остаточных продольных пластических деформаций укорочения.
Влияние остаточных напряжений на поведение конструкции при эксплуатации в наибольшей степени проявляется в случае хрупких разрушений. Остаточные напряжения являются силовым фактором, действие которого может в полной мере проявиться при хрупком состоянии металла сварной конструкции. Можно указать на три аспекта влияния остаточных напряжений на хрупкое разрушение сварных конструкций. Во-первых, они могут суммироваться с напряжениями от внешних нагрузок на конструкцию и таким образом уменьшать величину внешней нагрузки, необходимой для разрушения. Во-вторых, они могут в отдельных объемах металла создавать объемное напряженное состояние, которое затрудняет пластическое деформирование металла и способствует переходу его в хрупкое состояние со всеми вытекающими из этого последствиями. Наконец, в-третьих, имея сложный характер распределения в различных сечения сварного изделия, остаточные напряжения могут влиять на устойчивость процесса хрупкого разрушения, что очень важно с точки зрения разработки мероприятий по его предотвращению. Изучение влияния остаточных напряжений на хрупкое разрушения сварных конструкций является крупной научно-технической проблемой, имеющей важное народнохозяйственное значение и которой занимаются исследователи во многих странах в течение многих лет.
Остаточные напряжения и деформации в сварных изделиях необходимо уменьшать. Анализ их образования показывает, что существуют следующие факторы, вызывающие напряженно-деформированное состояние сварной конструкции: а) остаточное продольное пластическое укорочение в пластической зоне; б) пластическая деформация укорочения поперечного по отношению к шву направления; в) несовпадение центра тяжести поперечного сечения зоны пластических деформаций укорочения с центром тяжести поперечного сечения свариваемых элементов (внецентренное приложение усадочной силы); г) структурные изменения, вызванные сварочным нагревом.
Уменьшение остаточных напряжений и деформаций может быть достигнуто следующими методами:
1. Рациональное проектирование сварных изделий, заключающееся в расположении сварных швов по возможности ближе к центру тяжести поперечного сечения с целью уменьшения изгибающих моментов от усадочных сил.
2. Рациональный выбор способа и режимов сварки с целью уменьшения тепловложения в металл и таким образом уменьшения эпюры остаточных продольных пластических деформаций укорочения, являющихся, в основном, ответственными за остаточные напряжения и деформации.
— При сварке листов стремиться к возможно более равномерному их разогреву с целью уменьшения угловых деформаций.
— Применение термической печной или локальной обработки сварных изделий.
— Применение вибрационной обработки.
— Применение взрывной обработки.
— Применение активного нагружения свариваемых элементов в процессе сварки.
— Применение сборочно-сварочной оснастки с охлаждением.
— Статическое нагружение после сварки.
— Предварительный подогрев перед сваркой.
— Прокатка тонкостенных сварных соединений после сварки.
— Термическая правка после сварки.
В качестве примеров управления короблением сварных изделий можно назвать термическую правку прогиба сварных балок, тепловую правку местных деформаций потери устойчивости тонколистовыми элементами сварных конструкций, правку грибовидности полок сварных тавровых или двутавровых балок механическим путем, устранение деформаций при вварке фланцев в оболочковые конструкции применением обратного выгиба свариваемых кромок, устранение деформаций «корсетности» при сварке кольцевых швов на тонкостенных цилиндрических оболочках прокаткой роликами зоны пластических деформаций и др.
Взаимосвязь деформации и напряжения при сварке — выкладываем по полочкам
Сварка обеспечивает самое прочное и надежное соединение, если проведена правильно. Однако при нарушении технологии в конструкции возникают напряжения и деформации, вызванные сварочным процессом. Искажается форма и размеры изделия, в результате чего оно не может выполнять свои функции.
Определение сварочных напряжений и деформаций
Сварочные напряжения ― это воздействия, приложенные к поперечному сечению. По направленности они могут быть:
Сварочные деформации ― это искажение формы под действием прилагаемых сил. Нарушения могут проявиться не сразу после завершения сварочных работ, а во время эксплуатации из-за увеличения нагрузки. В лучшем случае снизится антикоррозийная устойчивость, в худшем ― разрушится конструкция.
Наглядная картинка деформации сварного соединения при сварке и после остывания
Сварочные напряжения ― это воздействия, приложенные к поперечному сечению.
Сварочные деформации ― это искажение формы под действием прилагаемых сил.
Общая информация
В тестах НАКС встречается задание из разряда «Какие из предложенных вариантов концентрируют в сварочных швах напряжение?». Предлагаются 3 варианта ответа:
Рассматриваемая в это статье тема на прямую связана с решением этой задачи.
Основная причина повышенного уровня напряжения – это технологическая дефективность шва. Существуют так же и другие нюансы, которые ложатся в основу появления нежелательного напряжения и деформирования.
К примеру, неверное очертание швов. Однако техническая дефектность – основная причина проблемы. Существует версия, что суть проблемы в сварочном нагреве, но это не так.
К техдефектам, повышающим напряжение, относят:
Деформации при сварке создаются в точках технологической дефективности, ведь именно там напряжение превышает допустимый уровень.
Нагрев металла также имеет значение в появлении напряжения и деформации, однако, он не первоисточник.
Третьей причиной возникновения деформации профессионалы называют естественную усадку. Она происходит во время остывания, когда металл из жидкообразного состояния переходит в твердое.
Это уменьшает объем металла, что приводит к нежелательным изменениям формы детали. Причиной проблемы в большинстве случаев является неправильно проведенный процесс охлаждения.
Риск деформации повышается также, когда варится деталь конструкции повышенной сложности, где создается много разных швов. Здесь важно отсутствие ошибок в техдокументации к детали, и верный расчет нагрузки на металл.
Существуют виды сварки, при которых нагрев металла происходит неравномерно, и это тоже становится причиной плохой усадки, а значит, проблем и возможного возникновения деформации в будущем. Поэтому нагревать металл нужно постепенно, а шов делать равномерным.
Причины проявления деформаций, напряжений материалов
При сварных работах соединяемые образцы подвергаются воздействию достаточно высоких температур. Напряжения, деформации могут образовываться в следующих ситуациях:
Литейная усадка
Данный процесс происходит из-за образования в поверхностных слоях металла, которые непосредственно касаются сварного шва, остаточных напряжений. Основная причина этого — уменьшение объема охлаждаемой сварной ванны. Происходит растягивание ближайших слоев металла изделий. При минимальном объеме ванны деформации, напряжения, формирующиеся в процессе ее затвердевания, тоже минимальны.
Нагревание/охлаждение производится неравномерно
В результате неравномерного увеличения температуры металла, в нем формируются напряжения тепловые, осуществляется изменение пластичности, прочностных характеристик. Если температура нагревания высокая, показатель теплопроводности материала минимальный, тогда напряжения тепловые будут повышенными.
Деформации и напряжения при сварке формируются под воздействием тепловой энергии электротока. Основными причинами их возникновения является неравномерный разогрев материала, неправильное охлаждение, усадка жидкого материала ванны, изменения структуры металла на участке термического воздействия, в соединительном шве.
Изменения структуры материала
Причинами данного процесса являются образования растягивающих/стягивающих напряжений. Подобные преобразования иногда способствуют изменению объема соединяемого металла. В процессе сварки образцов из сталей низкоуглеродистой группы, напряжения незначительны, существенно не влияют на качество сваривания. Достаточно большие деформации возникают в период сваривания образцов из сталей легированной группы с наличием углерода больше 0,35 процентов. В данном случае не исключено образование в сварочных швах горячих трещин.
Процедуру деформации металла можно охарактеризовать:
Что такое напряжение
Сварочное напряжение определяют как силу, действующую на единицу площади изделия. Оно может быть вызвано растягивающим, изгибающим, крутящим, сжимающим или срезающим усилием.
Эти силы достигают таких величин, что в процессе эксплуатации напряжения и деформации в отдельных деталях приводят к разрушению всей конструкции. Кроме этого происходит снижение антикоррозионных свойств, меняются геометрические размеры и жесткость конструкции.
Напряжения и деформации бывают временными и остаточными. Какие сварочные деформации называют временными, а какие остаточными определяется просто. Временные появляются во время сваривания деталей, вторые появляются и остаются после окончания сварки и охлаждения конструкции.
Мероприятия, способствующие снижению деформаций
Достичь сокращения сварочных напряжений и уменьшения деформации при соединении металлических образцов достаточно сложно. Для этого нужно предпринимать следующие меры:
По окончании сварки обязательно производится термический отпуск. Подобная процедура обеспечивает уменьшение остаточных напряжений, повышает пластические свойства сварочного соединения.
Заключение
В начале пути сварщика многие беспокоятся, когда видят в созданных их руками деталях дефекты связанные с деформированием и напряжением металла.
Однако в освоении профессии новички всегда совершают ошибки – это суть пути обучения, изучения особенностей и нюансов сварки. Со временем опыт накапливается, решения находятся быстрее – даже до появления проблемы.
При работе на крупных заводах о недостатках выполненной задачи можно узнать еще на стадии тестирования соединений.
Это поможет избежать критических последствий и улучшить работу в будущем. А чтение статей на нужную тематику помогает находить решения возникших проблем.