Deformace a pnutí po svařování

Deformace a pnutí po svařování

TIG- 17 240MIG-11 373

TIG- 17 240

MIG-11 373

Tavidlo-121

Musíme si uvědomit, že deformační síla po svařování je na úrovni meze kluzu (Re) svařovaného materiálu.

Šedá litina..........................3,5mmOcel....................................3,9mmMěď....................................5,2mmHliník..................................7,7mm

L- původní délka tyče před prodloužením L1 – prodloužení tyče v přímé závislosti na vneseném teple a druhu materiálu

Číselné hodnoty zkrácení tyče 1m dlouhé, po ohřátí na 300°C a následném ochlazení na 20°C :

Vložená tepelná energie

Volná deformace jednostranně upnuté tyče

Prodloužení a zkracování je přímoúměrné teplotě.Po ochlazení na teplotu výchozí zůstává délka tyče stejná a v tyči nevzniká deformace.

L1L

Vložená tepelná energie

L L1

L0

L- délka tyče před ohřevemL1- předpokládané prodloužení tyče po ohřevuL0- délka tyče po vychladnutí

Deformace omezeného prodloužení tyče:

Při ohřevu vzniká v tyči napětí,které je přímoúměrné neuskutečněnému prodloužení.Po ochlazení této tyče na výchozí teplotu se tyč zkrátí o hodnotu plastické deformace,která vznikla v tyči při nejvyšší teplotě.

ohřev

Nejčastějším jevem je však pevné upnutí obou konců tyče,bránicí nejen prodloužení ohřevem, ale též zkrácení při chladnutí. Při ohřevu této tyče dochází k pěchování materiálu,kterému brání pevné opěry v prodloužení,při ochlazování dochází ke zúžení tyče oproti původnímu stavu.

projmutí

destrukce

Deformace tyče upnuté oboustranně:

Nedostatečně houževnatý materiál:

Houževnatý materiál a následná deformace po ochlazení tyče:

pěchování

pěchování

Při svařování dochází též k velkému ohřevu svařovaného materiálu a tudíž zde proběhne,jak prodloužení tak smrštění materiálu vlivem různých teplot.Při zhotovení návaru na plochém materiálu působí smrštění ve 3 směrech a je příčinou deformací základního materiálu.

Deformace návarové vrstvy svaru:

Deformační síly

Navaříme-li stejnou návarovou housenku na materiál o velké tloušťce stěny,neprojeví se smrštění chladnoucího kovu zřetelnou deformací desky.Síly,které tuto deformaci chtěly způsobit,nejsou však odstraněny,ale zůstávají pro nás ukryty v podobě vnitřního pnutí.Pokud kov návaru nedosahuje dostatečné houževnatosti,přeroste vnitřní pnutí hranice meze kluzu a meze pevnosti a projeví se trhlinami v návaru.Z toho vyplývá,že při svařování rozlišujeme dva jevy,deformaci a vnitřní pnutí.

Směr návaru

TOO

Druhy deformací:

Deformace způsobuje rozměrové a tvarové změny svařovaných výrobků a jejich odstraňování bývá velmi náročné a nákladné.

 Vlivy ovlivňující velikosti deformací:

Druhy deformací po svařování:

a) zdroj tepelné energie

b) čas tepelného ovlivnění materiálu

c) druh svarového spoje

d) počet svarových vrstev

e) postup svařování

f) rychlost svařování

g) členitost svařence

a)podélná- je zkrácení v podélné ose svaru

b)příčná- je zkrácení v příčné ose svaru

c)úhlová je smrštění jednostranných svarů

Podélnádeformace

Příčnádeformace

Deformace úhlová

Úhlová deformace

Svarový spoj typ BW

Svarový spoj typ FW

Svarový spoj typ BW

U vícevrstvých svarů dochází k většímu vnášení tepla do základního materiálu a na základě toho dochází k větší deformaci,popřípadě k většímu vnitřnímu pnutí.Toto pnutí lze snížit tepelným zpracováním svaru a jeho okolí – žíháním na snížení pnutí.

b

ta

c

a

b

c

t

Kde: a . b C =------------

30 . t

a - výška svaru b - šířka svaru c - velikost předehnutí t - tloušťka plechu

a . bC = ------------------

k . t

a - odvěsna koutového svaru b - šířka pásnice t - tloušťka plechu k - konstanta............................ t – 6mm – 110

t - 8mm - 70t - 10mm - 50t - 20mm - 40

Výpočet předehnutí tupých svarů

Výpočet předehnutí koutových svarů

0,21,8

4

11,3

0

2

4

6

8

10

12

1 2 3 4

Jednovrstvý Dvouvrstvý Třívrstvý Čtyrvrstvý

1

Svar jednovrstvý

2

Svar dvouvrstvý

3

Svar třívrstvý

4

Vliv vícevrstvých svarů na úhlovou deformaci.

Svar čtyřvrstvý

1

12

1 4 2 5 3

1 2 3 4 5

Postupy svařování ke snížení deformací.

Svařování v jednom směru s posunutím začátku svaru:

Posunutí začátku svaru,svařování obousměrné:

Svařování jednosměrné rozdělení svaru na úseky:

Svařování vratným krokem s rozdělením svaru na úseky:

Velmi účinným opatřením,kterým se dosahuje zmenšení deformací svařenců při ručním svařování,je vhodný pracovní postup.

Svar zhotovený v jednom směru od počátku ke konci svarku vyvolává velké deformace a je proto málo vhodný pro ruční způsob svařování.Nahromaděné pnutí v okrajové části spoje vede ke vzniku trhlin v začátcích svarů.

Přenesením začátku svaru do větší vzdálenosti od okraje se toto nebezpečí změní.

a)

b)

c)

d)

1 4 2 5 3

1 23 45

Svařování vratným krokem s úseky vystřídanými:

Svařování střídavým vratným krokem v obou směrech:

Snížení pnutí tepelným zpracováním: 

Tuhé upnutí dílců svarku – je možné zabránit deformaci vznikající při ohřevu a chladnutí smrštěním. Nastává však velké vnitřní pnutí v tepelně ovlivněných pásmech. Toto lze

následně snížit tepelným zpracováním „žíháním na snížení pnutí“.Rovněž předehřátí svarku vede ke snížení pnutí.

e)

f)

Cr

Vady