Под действием сварочного пламени или электрической дуги металл в месте сварки плавится, а смежная зона основного металла резко нагревается, причем тепловое расширение последнего не может происходить беспрепятственно, так как прилегающий основной металл является более прочным.
Внутренние напряжения в сварном соединении возникают в результате объемных изменений металла в процессе нагрева и охлаждения (термические напряжения), фазовых превращений в металле (структурные напряжения) и усадки сварного шва.
Фиг. 166а. Обратно-ступенчатый шов.Напряжения в металле существенно зависят от характера изменения температуры по объему металла и по времени. Чем резче изменения температуры с переходом от одной точки металла к другой и чем резче изменения температуры во времени, тем выше возникающие в металле напряжения. Следует иметь в виду, что рост напряжений не может быть безграничным, он приостанавливается с наступлением пластической деформации металла, как только величина напряжений достигнет предела текучести.
Суммируя по некоторому объему металла напряжения, существующие в отдельных точках, получаем результирующее усилие, действующее на рассматриваемый объем металла и вызывающее некоторую деформацию этого объема, а следовательно, деформацию (коробление) всего сварного изделия. Например возможно, что один вид сварки, скажем, газовая, дает напряжения в среднем меньшие, чем сварка дуговая, но объем металла, в котором напряжения возникают, значительно больше при газовой сварке.
Фиг. 166б. Перемещение и коробление свариваемых
частей под влиянием сварочного тепла при
различных типах соединения.Поэтому во многих случаях результирующие усилия и коробления изделия при газовой сварке в несколько раз превышают усилия и коробления при дуговой сварке. Поводимому, для большинства случаев практики объем металла, нагреваемого при сварке, является решающим фактором при оценке данного способа сварки с точки зрения коробления изделия и возможных его разрушений.
Наименьшее продольное напряжение в сварном соединении вызывает способ сварки, при котором смежный со швом металл нагревается незначительно, но распространяется на большую зону. Наивысшие напряжения в сварном соединении вызовет способ сварки с наименьшей зоной нагрева, но с высокой температурой нагрева рядом со сварным швом.
Одним из методов уменьшения коробления является применение обратно-ступенчатого шва при сварке длинных швов. При закреплении прихватками участков шва в 300—400 мм шов разбивается на разные участки длиной 100—150мм. Эти участки сваривают в направлениях, как указано на фиг. 166а. При этом способе сварки длинных швов короблений меньше, чем при сварке непрерывным швом.
При сварке незакрепленных частей происходит перемещение свариваемых частей или их коробление под влиянием внутренних напряжений (фиг. 166б).
