ZAPOBIEGANIE POWSTAWANIU NAPRĘŻEŃ

Podczas wykonywania prac spawalniczych nieuniknione jest powstawanie skurczów i naprężeń wewnętrznych. Można jednak je zmniejszyć przez właściwe zaprojektowanie i opracowanie technologii wykonania spoin, dobór odpowiednich materiałów, nadanie elementowi odkształceń wstępnych, ograniczenie swobody przesuwania się poszczególnych elementów konstrukcji podczas spawania.

W zakres właściwego opracowania technologii wykonania spoin wchodzi:

     wybór odpowiedniej metody spawania

     dobór odpowiednich parametrów spawania

     kierunek i kolejność układania poszczególnych ściegów i całych spoin

Podczas wybierania metody spawania należy wziąć pod uwagę gatunek oraz grubość materiału, kształty konstrukcji i warunki, w jakich będą wykonywane spoiny, temperatura, wilgotność powietrza, dokładnie rzecz biorąc czy będzie to hala, czy też otwarta przestrzeń. Dobór parametrów spawania dotyczy głównie energii liniowej, czyli maksymalnej energii cieplnej przy maksymalnej szybkości spawania. Kolejność, kierunek i sposób układania ściegów i całych spoin dobiera się w zależności od grubości materiału, kształtu konstrukcji i długości spoin. Spoiny długie przy spawaniu ręcznym należy wykonywać ściegiem krokowym, a spoiny wielowarstwowe układać tak, aby każda kolejna warstwa była kładziona w kierunku przeciwnym do poprzedniej.

Ważna jest także kolejność spawania poszczególnych elementów zespołu. W pierwszej kolejności spawać należy podzespoły, aby spoiny mogły wyzwolić naprężenia i odkształcić element. W razie potrzeby należy wyprostować dany podzespół, a następnie sczepić i pospawać w zespół. Należy unikać krzyżowania się spoin, ponieważ na ich styku naprężenia wewnętrzne się sumują w obu spoinach.

Naprężenia wewnętrzne występujące w elementach spawanych zmniejszają się z upływem czasu. Po ukończeniu prac spawalniczych, elementy zespołu odkształcają się pod wpływem naprężeń, co powoduje ich zmniejszanie.

Aby móc poddać element spawany dalszej obróbce np. frezowaniu, należy usunąć z niego naprężenia wewnętrzne na przykład przez proces wyżarzania. Jeśli nie usuniemy naprężeń z materiału tylko następnego dnia obrobimy go to mimo tego, że powierzchnie jego zostały obrobione prawidłowo ulegnie on odkształceniu.

Możemy zapobiegać odkształceniom poprzez przewidywanie kierunku ich występowania i ustawianiu elementów w przeciwnym kierunku niż spodziewane odkształcenia. Ustawienie takie elementów nosi nazwę odkształceń wstępnych. Odkształcenie to powinno być tak dobrane, aby po spawaniu odkształcenia spawalnicze zlikwidowały odkształcenie nadane wstępnie, a element uzyskał pożądany kształt. Kilka podstawowych sposobów ustawienia elementów przedstawia rysunek:

Jeżeli nie ma możliwości zastosowania skutecznych metod zapobiegania powstawaniu odkształceń stosuje się odpowiednie przyrządy służące do sztywnego mocowania elementów podczas spawania oraz studzenia. Sposób ten nie zapewnia on całkowitego usunięcia odkształceń spawalniczych, dlatego stosowany jest w specyficznych przypadkach.

Inną praktykowaną metodą zapobiegania odkształceniom konstrukcji jest metoda wyrównywania odkształceń, niestety można ją stosować tylko w przypadku spoin symetrycznych o długości nieprzekraczającej 600 mm. Metoda ta polega na dzieleniu spoiny w danej konstrukcji na oddzielne odcinki, które rozkłada się i spawa w takiej kolejności, żeby odkształcenie każdego następnego odcinka było w przybliżeniu równe wielkości odkształcenia odcinka poprzedniego, a kierunek był przeciwny. Odcinki te powinny być stosunkowo krótkie, aby uniknąć zbędnej sztywności konstrukcji podczas układania ostatniego odcinka spoiny.

Poniższy rysunek przedstawia metodę dzielenia i kolejność układania poszczególnych warstw w spoinie:

 

---