Усадка сварных соединений различных типов

Эскиз соединения	Толщина металла, мм	Вид шва	Катет шва, мм	Продольная усадка, мм/м		Поперечная усадка, мм/м
				Ручная сварка	Автоматическая сварка	Ручная сварка	Автоматическая сварка
	-	Прерывис- тый шахматный	3-5 5-8	0,20 0,20	- -	- 0,25	- -
	-	Прерывис- тый цепной	3-5 5-8	0,20 0,20	- -	0,35 0,35	- -
	-	Непрерыв- ный од- носторонний	3-5 5-8	0,20 0,20	0,10 0,10	0,50 0.70	0,25 0,35
	-	Непрерыв- ный дву- сторонний	3-5 5-8	0,35 0,35	0,20 0,20	1,0 1,0	0,50 0,70
	-	Непрерыв- ный внах- лестку	3-5 5-8	0,35 0,35	0,20 0.20	1.5 1,5	0,70 0,80
	1-4 5-8 9-12	Стыковой без раздел- ки кромок	- - -	0,35 - -	0,20 - -	0,70 - -	0,70 0,85 1,0
	5-8 9-12	Стыковой с разделкой кромок	- -	0,35 0,35	- -	1,20 1,70	- -

Большие прогибы балок возникают, если имеется много поперечных швов, и они расположены несимметрично по ширине элемента.

Скручивание имеет место при сварке двутавровых, коробчатых и иного сечения балок значительной длины. Деформация этого вида образуется вследствие неодновременности наложения продольных швов, разной жесткости свариваемых элементов, вследствие наличия полей остаточных напряжений в элементах конструкции до сварки (Рис. 4).

Рис. 4. Скручивание двутавровой сварной балки.

Такое скручивание равносильно по своему действию приложению фиктивного крутящего момента. Если продольные швы, например, двутавровой балки свариваются не в одном, а в противоположных направлениях (один – от начала балки к ее концу, а другой – от конца к началу), то закручивание от отдельных швов суммируется. В некоторых случаях при сварке четырех швов угол закручивания балки бывает в четыре раза больше, чем при сварке одного шва. Закручивание балки будет тем больше, чем больше ее длина и меньше площадь поперечного сечения, чем дальше швы от осей симметрии.

Рис. 5. Местные остаточные деформации:

а – выпучивание листов;

б – волнистость пояса сварной тавровой балки.

Выпучены и волнистость образуются в конструкциях из листового металла в результате возникновения в разных местах остаточных напряжений сжатия и потери устойчивости листов.

Угловые деформации (V-образность) возникают в результате поперечной усадки сварных швов и зон, в которых в процессе нагрева имели место пластические деформации обжатия (Рис. 3). Угловые деформации возникают при неполном проплавлении толщины, свариваемых заготовок. При полном проплавлении толщины металла угловые деформации незначительны или полностью отсутствуют. Измеряются углом отклонения элемента заготовки от прямолинейного расположения или величиной отклонения в миллиметрах на определенной длине этого элемента.

Грибовидность палок, как разновидность угловой деформации свариваемых тавровых или двутавровых профилей, представляет собой свисание полок в направлении к сварным швам. Сварной шов при поперечной деформации тянет металл заготовки на себя. Величина угловой деформации оценивается величиной угла β.

Смещение свариваемых кромок возникает чаще всего при сварке металла небольшой толщины. В тонком металле (порядка 1 мм) может возникнуть потеря устойчивости кромок – одна кромка смешивается относительно другой, и это положение фиксируется швом. Наиболее закономерный характер имеют перемещения кромок при сварке кольцевых оболочек. Вследствие расширения металла при нагреве зона вблизи кромки оболочки удлиняется в направлении окружности, и возникает радикальное смешение одной кромки относительно другой. Радиальные перемещения будут различными, если оболочки имеют разную жесткость.

Деформации сварных конструкций имеют, как правило, сложный характер. Так, в сварных тавровых и двутавровых балках, фермах несущих конструкций, кронштейнах возникают поперечные и продольные укорочения, продольный изгиб, угловатые деформации. При сварке листов в стык также развиваются деформации продольного и поперечного укорочения, продольный изгиб, угловые деформации и т.д. При сварке листов разной ширины встык деформация соединения будет определяться деформацией более широкого и жесткого листа (Рис. 6).

Величина напряжений и деформаций сварных соединений зависит от многих факторов: от вида сварки, формы деталей, сечения шва, зоны нагрева. Менее выражены напряжения и деформации, возникающие при сварке электрической дугой деталей простой формы

Рис. 6. Остаточная деформация изгиба при сварке встык двух листов разной ширины.

Газовая сварка, например, взывает повышение деформации вследствие большой зоны термического влияния.