Как и в случае термической правки, методы механической правки основаны на создании дополнительных пластических де­формаций удлинения в зоне шва. Эти деформации могут быть получены с помощью растяжения, прокатки, высокоскоростной проковки, вибрации и другими механическими способами.

Растяжение зоны шва достигается как растяжением всего соединения, так и его изгибом. В этом случае механизм умень­шения сварочных деформаций и напряжений за счет образования новых пластических деформаций удлинения тождествен механизму, рассмотренному в конце предыдущего параграфа. Более подробно взаимодействие внешних усилий с полем сварочных напряжений на всех этапах нагружения сварного соединения будет рассмот -

296

рено в § юл.

Прокатка роликами получила распространение при правке листовых соединений. Принцип устранения деформаций и напря­жений этим методом прост: с помощью роликов создаются плас - тические деформации укорочения по толщине (осадка) и, следо­вательно, пластические деформации увеличения длины и ширины соединения. Прокатка устраняет главным образом продольные деформации, пластические деформации в поперечном направлении при прокатке невелики и не компенсируют поперечное укороче­ние от сварки.

Рассмотрим прокатку ро­ликами на примере сварного стыкового соединения (рис.8Л1,а). Прокатке может подвергаться шов (рис.8.11,6), околошовная зона в пределах, пластической зоны (рис.8.II, в) или вся зона пластических де­формаций. Процесс осущеет - • вляется за один или не­сколько проходов в зависимо­сти от ширины роликов и уси­лия на них, ширины пластиче­ской зоны, толщины металла,

механических свойств метал-

Рис.8.11. Схематизированные тгтггих йяк-ггтпв Пп~

эпюры деформаций и напряже - ла и других Факторов. ио­

ний при прокатке сварного вторное деформирование од - стыкового соединения НОЙ и же эоны неэффек­тивно, деформации возникают в основном при первом проходе, поэтому многопроходная прокатка предусматривает прежде всего увеличение ширины прокатываемой зоны.

Так как остаточные пластические деформации укорочения после сварки невелики (максимальные значения не больше вели­чины 1сх1+еь ), то в зависимости от цели прокатки обычно создают пластические деформации удлинения, равные (игНс, . Например, для устранения общих деформаций стремятся, чтобы суша объема продольного укорочения от сварки и объема про­дольного удлинения от прокатки была равна нулю, SHi7x=0 (на рис.8.Переопределение деформации от сварки показано восхо - дящей штриховкой, а от прокатки - нисходящей). Для снятия

напряжений В шве ИЛИ ОКОЛОШОВНОЙ зоне необходимо В НИХ СОЗ” дать продольные деформации удлинения, близкие к пластическим деформациям укорочения от сварки. На рис.8.II, в показан слу­чай, когда в околошовной зоне пластические деформации удли­нения от прокатки больше пластических деформаций укорочения от сварки, что привело н дополнительным сжимающим напряже­ниям в ней (штриховыми линиями показаны распределения дефор­маций ж напряжений перед прокаткой). Прокатка околошовной зоны приводит к небольшим пластическим деформациям удлинения в швеэ сохраняет напряжение в нем (если они достигали преде­ла текучести) или увеличивает их за счет уменьшения полных деформаций е. х и значительно уменьшает напряжения в упругой области сварного соединения.

Следует иметь В ВИДУ, ЧТО подвергнуть прокатке ШОВ’

весьма трудно. При малых зазорах между стыкуемыми кромками листов всегда возникает утолщение шва, даже при сварке не - пдавящимся электродом без присадочного материала из-за попе­речных деформаций (см. рис.4.17,г). Заглаживание утолщения шва сопровождается пластическими деформациями в несколько процентов, концентрацией деформаций, неравномерностью накле­па металла и т. п., что может отрицательно повлиять на рабо­тоспособность сварного соединения. Поэтому даже для высоко­пластичных сплавов рекомендуется деформации исправлять толь­ко путем прокатки основного металла, не затрагивая утолщения шва. В настоящее время прокатка нашла применение для умень­шения деформаций и напряжений в стыковых, кольцевых соедине­ниях из стали, алюминиево-магниевых и других сплавах толщи­ной до 15 мм.

К прокатке близок другой метод уменьшения сварочных де­формаций и напряжений - высокоскоростная проковка, или удар­ное деформирование. С помощью ударного устройства при боль­шой скорости и частоте производят последовательную осадку металла по толщине, что сопровождается развитием пластиче­ских деформаций удлинения и, следовательно, уменьшением ос­таточных деформаций и напряжений.

Перспективный метод уменьшения сварочных деформаций и напряжений - механическая вибрация. Сущность метода - воз­действие на сварную конструкцию переменной нагрузкой, соз­даваемой с помощью вибратора на частоте, близкой к резонанс­ной. Единого мнения о механизме процесса снижения напряжений

нет. Вероятно, как и при термообработке, процесс обусловлен двумя причинами: активизацией процесса пластического дефор - ыирования (снижением предела текучести, проявлением эффекта Баушингера) и активизацией диффузионных процессов.

Основные преимущества метода вибрации - универсальность и простота оборудования, высокая скорость снятия напряжений (менее получаса). Он особенно эффективен, когда не может быть использована термообработка, например, в случае - разно­родных сварных соединений. Основной недостаток - зависимость эффективности метода от формы детали. Так, он не применим для относительно жестких конструкций, у которых собственная частота выше частоты вибратора, не превышающей нескольких сот

Степень уменьшения сварочных напряжений зависит от напряжений, создаваемых знакопеременной нагруз­кой. Наибольшее уменьшение напряже­ний происходит в период выхода виб­рационной системы изделие — вибратор в установившийся режим (период I, рис.8,12,6). Дальнейшее уменьшение напряжений происходит в следующие 100 циклов, затем скорость снижения значительно падает (период 2). Сравнивая зависимости 6(14) и 6(t) на рис.8.6, можно убедиться в их подобии.

Эффективным является сочетание двух методов - растяже­ния и вибрации, когда создается продольная статическая рас­тягивающая нагрузка N и поперечная переменная нагрузка Т> (рис.8.12,а). Однако в производстве этот комбинированный метод использовать сложно.