Асновы тэхнікі зваркі
Зварка — гэта злучэнне металаў аднолькавага або падобнага складу пад дзеяннем цяпла з даданнем або без дадання металу таго ж або падобнага складу. Праз зварку часткі непадзельна злучаюцца паміж сабой так, што ўтвараецца адзіная цэласнасць. Добрая зварка прадугледжвае цеснае злучэнне, якое дасягаецца толькі тады, калі ў месцы зваркі плавіцца і асноўны матэрыял (зона правару).
Электрадугавое зварванне
Для сталёвых канструкцый у першую чаргу разглядаецца дугавое зварванне, пры якім неабходнае цяпло атрымліваецца электрычнай дугой. Дуга ўзнікае паміж асноўнай дэталлю і так званым электродам, які пры гэтым плавіцца і дае дадатковы матэрыял. Правільны выбар дадатковага матэрыялу (электрода) аказвае найбольшы ўплыў на ўласцівасці зварнога злучэння. Электроды выбіраюцца паводле характэрных трываласцей асноўнага матэрыялу, які зварваецца. Выбар электродаў, вызначэнне ўмоў зварвання патрабуе прафесійных ведаў, з-за чаго была створана ўстанова асабліва падрыхтаваных “інжынераў-спецыялістаў па тэхніцы зварвання”, задачай якіх з’яўляецца, між іншым, нагляд за зварачнымі работамі і рэгулярнае паўторнае пацвярджэнне кваліфікацыі зваршчыкаў.
Газавае зварванне і рэзка
Пры газавым зварванні неабходная цеплыня ствараецца спальваннем газу, так што асноўны і дадатковы матэрыял расплаўляюцца. Больш важным з’яўляецца разразанне. Рэзачны гарэлка мае, акрамя цеплавой трубкі, якая працуе як і пры зварванні, яшчэ адну рэжучую трубку для кіслароду. Разагрэтая гарачым полымем сталь прагараецца і прадзьмухваецца струменем кіслароду. Разразанне дае гладкія і дакладныя паверхні, якіх дастаткова для многіх задач сталёвых канструкцый без далейшай апрацоўкі.
Зваральнасць
Пры ацэнцы зварных злучэнняў трэба ўлічваць, што ў працэсе зварвання можа істотна змяніцца склад дадатковага, а таксама асноўнага матэрыялу. Вялікае значэнне мае і змяненне структуры — паміж расплаўленым швом і нязмененым асноўным матэрыялам ёсць, у залежнасці ад ступені цеплавога ўздзеяння, зона рознай структуры і, адпаведна, розных уласцівасцей. Побач са швом знаходзіцца вобласць, у якой плавіўся асноўны матэрыял (зона сплаўлення) і ў якой адбываецца злучэнне паміж зонай зварвання і асноўным матэрыялам. Навакольная зона матэрыялу таксама яшчэ моцна нагрэта, хоць там ужо не дасягаецца тэмпература плаўлення. У гэтай зоне перагрэву ўзнікаюць вялікія змены структуры, так што яна часта мае вырашальнае значэнне для ўласцівасцей усяго зварнога злучэння.
Парэпанне шва азначае з’яўленне расколін у шве, якія ўзнікаюць непасрэдна пасля зваркі яшчэ пры высокай тэмпературы або, магчыма, толькі пры астуджэнні ў вобласці сіняга нагрэву (каля 300oC). Парэпанне ў вельмі вялікай ступені з’яўляецца ўласцівасцю электродаў; яно ўзнікае амаль толькі з пакрытымі электродамі, якія якраз важныя для сталёвых канструкцый. Для з’яўлення расколін неабходна, каб былі рэалізаваны два ўмовы, а менавіта высокія напружанні ў выніку працэсу зваркі або іншых знешніх уздзеянняў, а таксама павелічэнне калянасці матэрыялу.
Акрамя металургічных зменаў у складзе і структуры матэрыялу важныя і фізічныя працэсы, звязаныя з вялікай колькасцю цяпла, якая пры зварцы падводзіцца да матэрыялу, і высокімі тэмпературамі, якіх пры гэтым дасягаюць. Награванне адбываецца не раўнамерна, а толькі ў вузка абмежаваных абласцях. Тэрмічнае пашырэнне, звязанае з награваннем, перашкаджаецца ўнутраным напружаннем нагрэтай зоны з боку ненагрэтага матэрыялу. Дадаецца і знешняе напружанне, бо дэталі пры зварцы павінны быць моцна заціснуты, таму пры награванні ўзнікаюць пластычныя сцісканні. Падчас астуджэння шво і яго наваколле сціскаюцца мацней за ўсё (усадка). Пры астуджэнні з-за перашкоджанага расцяжэння павінны ўзнікаць прымусовыя напружанні (напружанні ад усадкі). Папярэднім награваннем дэталяў, якія зварваюцца, да 200 oC да 300 oC можна значна запаволіць астуджэнне. У выніку змяншэння дзеяння загартоўкі атрымліваецца лепшае фарміраванне структуры, загартоўванне застаецца меншае.
Выпрабаванне матэрыялаў і зварачных работ
Агульнае: Паколькі якасць зварачных работ залежыць ад шэрагу абставін, а не ў апошнюю чаргу і ад майстэрства і надзейнасці спецыяліста, неабходны дакладны нагляд і выпрабаванне ўсіх зварачных работ. З выпрабаванняў называюцца тыя, што прызначаны для вызначэння зварвальнасці матэрыялаў і электродаў, параўнання ўмоў зварвання і спосабаў зварвання для дадзенага выпадку, выпрабавання ўзораў і г.д.
Мал. 1 - Выпрабаванне на згін зварачнага шва
Выпрабаванне на выгін зварнога шва: Гэта выпрабаванне на выгін простай бэлькі прастакутнага перасеку (мал. 1), на якой паўкругла апрацаваны падоўжны паз у расцягнутым валакне зноў зварваецца адным слоем, і гэта пры пакаёвай тэмпературы. Шоў выклікае моцнае змяншэнне дэфармаванасці, таму ўзоры часта ламаюцца зусім крохка і раптоўна. Кут выгіну ў тонкіх плітах большы, ён памяншаецца са змяншэннем таўшчыні пліты.
Ударная вязкасць: Пры выпрабаванні шва на выгіб пераважна спачатку з’яўляюцца расколіны ў шве, так што надыходзіць крохкае разбурэнне. Асноўны матэрыял павінен быць у стане ўспрыняць нагрузку, якая ўзнікае раптоўна пры крохкім разрыве шва. Трэба патрабаваць, каб расколіна ў зоне зварнога злучэння не распаўсюджвалася хутка і праз асноўны матэрыял, а каб расколіна магла прасоўвацца толькі павольна. Асноўны матэрыял павінен быць дастаткова вязкім, каб успрыняць гэта раптоўнае нагрузжанне, і гэтая здольнасць павінна захоўвацца ў дастатковай ступені і пры нізкіх тэмпературах. Ударная вязкасць, як і іншыя механічныя ўласцівасці, у вялікай ступені залежыць ад тэмпературы, пры якой праводзіцца выпрабаванне. Пры нізкіх тэмпературах, напр. ніжэй 0 oC, яна можа ўпасці да долі значэння пры 20 oC. Палажэнне гэтага рэзкага падзення важнае для ацэнкі матэрыялу. Для зварных сталёвых канструкцый сёння патрабуецца матэрыял з добрай устойлівасцю да старэння, г. зн. высокая ўдарная трываласць з надрэзам пры выпрабаванні на холадна расцягнутых узорах.
Мал. 2 - Дэфармацыя пры напружаных станах зазору
Цвёрдасць: Вялікае значэнне маюць з’явы цвёрдасці ў зоне зварвання. Важна веданне павелічэння цвёрдасці, бо дылатацыя пры разрыве хутка змяншаецца з павелічэннем цвёрдасці (рыс. 3), у той час як трываласць на расцяжэнне σB павышаецца амаль прапарцыянальна цвёрдасці па Брынелю HB. Для будаўнічых сталей прыблізна σB = 0,36*HB. Адзін прыклад цвёрдасці галоўнага кутняга шва I-бэлькі паказаны на рыс. 4. У пераходнай зоне на вельмі малых адлегласцях існуюць вялікія адрозненні ў цвёрдасці. Ход цвёрдасці залежыць ад утворанай структуры. Лінія σ-ε-l змяняецца цвёрдасцю падобна да напружанага стану надрэзу (рыс. 2).
Мал. 3 - Цвёрдасць Брынэля і падаўжэнне
Рыс. 4 - Цвёрдасць у зоне шва ў горле аднаго звараннага I-бэлька
Бязразбуральнае выпрабаванне гатовых зварных злучэнняў
Праяванне рэнтгенам – Пры праяванні малых таўшчыняў рэнтгенаўскі здымак можна зрабіць бачным на адным экране. Замест рэнтгенаўскіх прамянёў можна выкарыстоўваць гама-прамяні радыеактыўных матэрыялаў. Рэнтгенаўскі здымак дазваляе меркаваць пра якасць шва. Уключаныя шлакі або пары, а таксама дэфекты злучэння і трэшчыны можна такім чынам выявіць і, у адпаведным выпадку, ліквідаваць.
Магнітны паток — У той частцы сталі, якая выпрабоўваецца, ствараецца магнітнае поле, і тады нанесеныя пілавінкі размяркоўваюцца паводле поля. Па магчымых парушэннях у магнітным полі можна выявіць расколіны. Метад асабліва эфектыўны для выяўлення паверхневых расколін, але адносна малаадчувальны да шлакавых уключэнняў і пор, а таксама да расколін, што знаходзяцца ўнутры больш тоўстых пліт.
Выпрабаванне ультрагукам – Ультракароткія гукавыя хвалі адбіваюцца не толькі на межавых паверхнях, але і на раздзяляльных паверхнях унутры, напрыклад, на трэшчынах або расслаеннях.