Firma Air Products oferuje porady dotyczące sposobów zapobiegania i kontrolowania odkształceń spawalniczych, będących częstym problem wpływającym na jakość spoin.

Czym jest odkształcenie spawalnicze?

Odkształcenie lub deformacja może wystąpić podczas spawania w wyniku niejednorodnego rozszerzania oraz kurczenia spoiny i materiału podstawowego  podczas cyklu ogrzewania oraz chłodzenia. W spoinie powstają naprężenia będące wynikiem zmian objętości, szczególnie, gdy spoina jest ograniczona przez otaczające ją stałe elementy lub inne materiały. Jeśli część tych materiałów ograniczających spoinę zostanie usunięta, naprężenia  mogą spowodować odkształcenie złącza prowadzące nawet do jego rozerwania lub pęknięcia. Naturalnie, usuwanie odkształceń spawania związane jest z bardzo dużymi kosztami, więc ważne jest, aby zapobiegać ich powstawaniu.

Jakie się główne rodzaje odkształceń spawalniczych?

Wyróżniamy różne rodzaje odkształceń spawalniczych i zmian wymiarowych, w tym odkształcenia wzdłużne, poprzeczne, kątowe, skręcenia i wygięcia. Jednocześnie mogą wystąpić dwa rodzaje odkształceń lub więcej.

Jakie są główne przyczyny powstawania odkształceń spawalniczych?

Istnieje wiele czynników mogących spowodować wystąpienie odkształcenia podczas spawania lub cięcia, a określenie dokładnej ilości odkształceń mogących wystąpić podczas pracy jest bardzo trudne. Wśród niektórych czynników, jakie należy wziąć pod uwagę, możemy rozróżnić: stopień ograniczenia spoiny, właściwości cieplne i inne materiału rodzimego, naprężenia pierwotne wywołane w trakcie poprzednich procesów obróbki metali, np. walcowania, kształtowania i gięcia, projekt konstrukcji spawanej, dokładność produkcji oraz właściwości samego procesu spawania – typ procesu, symetrię połączenia, podgrzewanie oraz wymaganą ilość i kolejność spoin.

Jak mogę ograniczyć odkształcenia spawalnicze?

Skutków skurczu spawalniczego nigdy nie można całkowicie wyeliminować, jednak można ograniczyć je do minimum, stosując kilka praktycznych rozwiązań opisanych poniżej:

  • Zmniejszyć objętość spoiny, aby uniknąć jej przewymiarowania i rozważyć zastosowanie spoin przerywanych;
  • Zminimalizować ilość warstw spoiny;
  • Prawidłowo i równomiernie rozmieścić spoiny dookoła osi;
  • Zastosować metodę spawania ściegiem krokowym lub przerywanym polegającą na kładzeniu krótkich spoin w przeciwnym kierunku;
  • Uwzględniając skurcz spawalniczy, wstępnie ustawić elementy do zespawania z naddatkiem przeciwnym do skurczu (przeciwny kąt, odstęp);
  • Zaplanować kolejność spoin, aby stopniowo przeciwdziałać wystąpieniu skurczów spawalniczych;
  • Skrócić czas spawania.

Podczas cięcia możliwe jest ograniczenie odkształcenia poprzez podparcie blachy umożliwiające jej swobodne rozszerzanie i uniknięcie wygięcia oraz zapewnienie, że blacha pozostanie prosta, zapewnienie wystarczającej ilości materiału podczas cięcia od narożników oraz zastosowanie oprzyrządowania wypalarki pozwalającego na utrzymanie ciętych elementów razem podczas cięcia blach w pakietach wielowarstwowych.

Odkształcenia można uniknąć lub może ono zostać znacząco zredukowane podczas spawania konstrukcji stalowej z użyciem przyrządów mocujących, takich jak mocne wsporniki lub kliny do wstępnego ustawienia zakładek blach; za pomocą elastycznych zacisków do ustalenia wymaganych odstępów przed spawaniem lub za pomocą zacisków do spawania cienkich arkuszy blachy. Podłużnice mogą również zostać użyte do ograniczenia tego typu wygięć. Istotna jest również poprawna kolejność spawania - na przykład przeprowadzenie spawania ramy przed spawaniem blach poszycia. Aby uniknąć odkształcenia można również zastosować wstępne gięcie i ustawienie elementów, a także wykorzystać wodę do chłodzenia podczas procesu.

W rurach grubościennych i cienkościennych może wystąpić odkształcenie, któremu można zapobiegać, stosując mocne usztywnienia przymocowane pasami oraz kliny za zewnątrz i od wewnątrz spawu wzdłużnego, a także stosując rozpory wewnętrzne, aby opanować skurcz poprzeczny lub wstępnie ustawiając elementy do spawania tak, aby wykorzystać  symetryczne pary podczas spawania kołnierzy do rur.

Podsumowując, jeżeli w wyniku spawania mogą wystąpić problemy z odkształceniami, zjawisko to można wyeliminować lub zminimalizować poprzez planowanie z wyprzedzeniem odpowiednich przeciwdziałań wg zasad najlepszej praktyki.

Jak mogę ograniczyć odkształcenie spawalnicze po jego wystąpieniu?

Możliwe jest ograniczenie odkształcenia. Aby to zrobić, należy mechanicznie prostować blachę przy użyciu prasy, podczas śrutowania, wykorzystując młotek pneumatyczny lub w trakcie stabilizacji wibracyjnej. Ewentualnie, dla uzyskania pożądanych wymiarów wyrobu, można zastosować specjalny przyrząd do kalibrowania. Ograniczenie odkształcenia spawania jest również możliwe poprzez różnorodne wykorzystanie wielorakich technik nagrzewania (miejscowe, punktowe).

Gdzie mogę znaleźć więcej informacji o sposobach unikania odkształcenia spawania?

Aby uzyskać więcej porad dotyczących sposobów unikania odkształceń po spawaniu i cięciu, odwiedź naszą stronę > www.airproducts.co.uk/safewelding lub zadzwoń pod numer 0800 389 0202.

Zapytaj eksperta

Jeżeli chcesz zadać ekspertowi określone pytanie lub potrzebujesz więcej porad dotyczących sposobów dostawy, wyślij e-mail na adres cok@airproducts.com.

Poprzednia publikacja w AWD Welding World.