виды и цели термообработки металла

Термическая обработка стали – процесс температурного воздействия на материал. Решение о выборе способа термической обработки применяется на основании анализа стоящей задачи, а также особенностей марки стали.

Термическая обработка стали – это процесс температурного воздействия на материал. Он позволяет поменять размеры зерен внутри металла, то есть изменить его характеристики, улучшить.

При обработке применяется сразу несколько методов. Металл нагревают, выдерживают при определенной температуре и равномерно охлаждают. Делать это можно на разных этапах, как с заготовками, так и с уже готовыми изделиями.

Метод используется для достижения следующих целей:

• значительное увеличение прочности и износостойкости;
• защита материала от последующего воздействия высоких температур;
• снижение риска появления коррозии;
• устранение внутреннего напряжения в заготовках;
• подготовка материала к последующей обработке, увеличение его пластичности.

Решение о выборе способа термической обработки применяется на основании анализа стоящей задачи, а также особенностей марки стали. Можно использовать материалы любого качества.

Сталь должна соответствовать трем основным требованиям:

• относиться к категории инструментальных, конструкционных или специальных;
• быть по составу легированной или углеродистой;
• содержать не более 0,25% углерода для низкоуглеродистых сплавов и менее 0,7 % для высокоуглеродистых.

Рассмотрим, какие способы применяются в работе, их особенности и другие параметры, влияющие на результат и уровень качества.

Отпуск

Отпуск стали часто применяется в машиностроении, а также при изготовлении деталей разного назначения из стальных заготовок. Обычно используется с закалкой, потому что помогает снизить внутреннее напряжение материала. Это делает сырье значительно прочнее, снимает хрупкость, которая может появиться при воздействии повышенных температур.

Еще одна цель применения – увеличение показателей ударной вязкости. Материал становится менее жестким, а значит, при сильном внешнем механическом воздействии его будет сложно повредить.

Технология отпуска разделена на три типа:

• Низкий. Технология используется для создания мартенситной структуры металла. Главная цель – значительно увеличить вязкость сырья и при этом сохранить его твердость.

Максимальная температура нагрева – до 250 °С. Обычно она составляет не более 150 °С. При таком нагреве сталь нужно будет держать около полутора часов. Охлаждение проводится внутри масла или воздуха, что помогает также упрочнить заготовку или готовое изделие.

Чаще всего низкий отпуск применяется при создании измерительного инструмента или разных типов режущих изделий.

• Средний. Отличие заключается в повышении максимальной температуры до 500 °С. Обычно детали обрабатываются при нагреве до 340 °С. Применяется воздушное охлаждение.

Главная задача среднего отпуска – перевести мартенсит в троостит. Это обеспечивает рост вязкости на фоне понижения твердости. Технология пригодится, если планируется производить детали, работающие под сильными нагрузками.

• Высокий. Одно из наиболее успешных средств, позволяющих снизить высокий уровень внутренней напряженности. Изделие прогревается до высоких температур, что помогает создать и нарастить вязкость и пластичность без потери прочности. Хотя методика сложна в использовании для ответственных деталей, она оптимальна. Диапазон нагрева – 450-650°С.

Отжиг

Метод применяется для стабилизации внутренней структуры материала и увеличения ее однородности. Это также помогает сильно уменьшить уровень напряжения. Технологический процесс предполагает нагрев до высоких температур, выдержку и длительное, медленное охлаждение.

В промышленности используется несколько основных подходов:

• Гомогенизация. Ее также называют диффузионным отжигом. Это процесс термообработки стали в диапазоне температур от 1000 до 1150 °С. В таком состоянии сырье держится на протяжении 8 часов. Для некоторых марок стали время увеличивается до 15. Температура остывания контролируется. Из печи заготовку можно вытаскивать только при достижении 800°С. Далее температура естественно снижается на воздухе.
• Рекристаллизация. Это низкий отжиг, необходимый после проведения деформации. Главная задача – сделать материал значительно прочнее путем изменения формы зерна во внутренней структуре. Температурный диапазон составляет 100-200 °С. По сравнению с гомогенизацией, длительность выдерживания сильно уменьшилась – до двух часов. Медленное остывание проходит внутри печи.
• Изометрическое воздействие. Подходит только для легированных сталей. При создаваемом состоянии аустенит постепенно распадается. Температура зависит от природного максимума для конкретной марки металла. Предел должен быть превышен на 20-30°С. Остывание проходит в два этапа – быстрый и медленный.
• Избавление от внутреннего и остаточного напряжения. Методика подойдет после того, как деталь проходит механическую обработку, сваривается или обрабатывается с использованием литья. Максимальная температура нагрева составляет 727°С. У этого процесса самый длительный период выдерживания среди всех разновидностей отжига –20 часов. Заготовка будет остывать очень медленно.
• Полный. Если вам нужно достичь мелкозернистой структуры материала с преобладанием перлита и феррита. Методика подойдет для разных типов заготовок – от штампованных и литых до кованных. Метод нагревания здесь такой же, как у изометрического отжига – прогрев выполняется до предельной точки и еще на 30-50°С выше него. Охлаждение проводится до 500°С. Секрет качественного выполнения операции в том, чтобы контролировать скорость остывания. Она указывается из расчета на 60 минут. Для углеродистой стали остывание должно быть менее 150°С, а для легированной – 50°С.
• Неполный. Основной задачей проведения неполного отжига является перевод перлита в ферритно-цементитную структуру. Технология подойдет для деталей, которые были созданы методом электродуговой сварки. При этом температура составляет 700°С, а длительность выдержки – 20 часов. После медленного охлаждения можно использовать заготовку – ее прочность и защита от повреждения значительно увеличатся.

Закалка

Закалка и отпуск стали являются одними из наиболее распространенных режимов термической обработки.

Такой вариант воздействия нужен, чтобы нарастить важные показатели материала – от твердости и максимальной упругости до защиты от износа и твердости. При помощи закалки удается уменьшить предел на сжатие и пластичность.

Такой формат обработки является одним из наиболее старых. Он основывается на быстром охлаждении прогретого до высоких температур металла. Предел нагрева отличается в зависимости от типа сплава. Нужно учитывать, при какой температуре начинает изменяться внутренняя кристаллическая решетка.

В зависимости от марки стали меняется несколько основных параметров:

• Среда охлаждения. Самый простой способ – окунание в воду. Дополнительные полезные свойства позволяют получить применение технического масла, газов инертного типа и растворов с высоким уровнем содержания соли.
• Скорость охлаждения. Меняется в зависимости от изначальной степени прогрева. Температура воды, соляного раствора или газа также может отличаться.
• Нагрев. Выбирается в зависимости от пределов, нужных для изменения внутренней структуры. Для многих видов сырья этот показатель составляет около 900°С.

Нормализация

Процесс нормализации необходим для того, чтобы изменить структуру и создать внутри металла мелкое зерно. Этот вариант подходит как для легированных, так и для низкоуглеродистых сталей.

Главное преимущество технологии позволяет довести твердость до 300 НВ. Вы сможете использовать полученные горячекатаным методом заготовки, а также нарастить прочность, защиту от излома и вязкость. Это позволяет упростить процесс последующей обработки.

В качестве среды охлаждения используется воздух. Максимальные температуры нагрева – не более 50°С сверх установленного для материала предела.

Криогенная термообработка

Основы термической обработки стали криогенного типа заключаются в значительном охлаждении ранее закаленных заготовок. Главная цель использования – прекращение мартенситного преобразования.

Как и в случае с другими перечисленными средствами, заготовку потребуется постепенно прогреть до стандартной температуры.

Химико-термическая обработка

В ходе обработки происходит преобразование внешнего слоя материала. Это позволяет повысить твердость, защитить сырье от коррозии и дополнительно нарастить износостойкость.

В процессе могут использоваться следующие методы:

• Цементация. Также называется науглероживанием. Поверхность насыщается углеродом. Сначала проводится термическая обработка, участки, которые не планируется обрабатывать, обмазываются защитными составами. Процедура проводится в диапазоне 900-950°С.
• Азотирование. В отличие от цементации вместо углерода применяется азот. Для этого создается нагретая аммиачная среда. Температурный диапазон составляет 500-520°С.
• Цианирование. Применяется как углерод, так и азот в разных соотношениях в зависимости от температуры. Процесс возможен как в газовой, так и в жидкой среде.
• Хромирование. Один из видов металлизации. Назван так по основному веществу, которым насыщается материал (хром). Улучшает прочность, коррозийную стойкость, внешний вид детали.

Технология выбирается с ориентиром на особенности и характеристики конкретного типа сплава.

Закалка стали — температура, скорость и режимы закалки, свойства и структура закаленной стали

Закалка стали – термическая обработка, включающая в себя нагрев, выдержку и охлаждение. Процесс направлен на улучшение механических характеристик стали, металлов и сплавов.

Закалка – вид термической обработки, состоящий из основных операций – нагрева до определенной температуры, выдержки, быстрого охлаждения. Он применяется в сочетании с другой разновидностью термообработки – отпуском. Эта технология позволяет улучшить механические характеристики недорогих марок стали, цветных металлов и сплавов, за счет чего снижается себестоимость получаемых изделий и конструкций.

Общие сведения о технологии закалки стали

Основные цели, решаемые комплексом закалка + отпуск:

• повышение твердости;
• повышение прочностных характеристик;
• снижение пластичности до допустимой величины;
• возможность использования пустотелых изделий вместо полнотелых, что позволяет снизить массу металлоизделия и металлоемкость производственного процесса.

Основные этапы закалки:

• нагрев до температур, при которых осуществляется изменение структурного состояния металла;
• выдержка, установленная в технологической карте;
• охлаждение со скоростью, обеспечивающей формирование заданной кристаллической структуры.

После закалки проводят отпуск, который заключается в нагреве металла до температур, лежащих ниже линии фазовых превращений, с дальнейшим медленным понижением температуры. На результат термообработки влияют:

• температура нагрева;
• скорость роста температуры;
• период выдержки при закалочных температурах;
• охлаждающая среда и скорость снижения температуры.

Ключевым параметром является температура нагрева, от которой зависит перестройка и формирование новой структурной решетки. По глубине действия закалку разделяют на объемную и поверхностную. В машиностроении обычно используется объемная закалка, после которой твердость поверхности и сердцевины отличается незначительно. Поверхностная термообработка востребована для деталей, для которых важна высокая твердость поверхности и вязкая сердцевина.

Какие стали подвергают закалке

Не все марки сталей могут подвергаться закалке. Марки с содержанием углерода ниже 0,4% практически не изменяют твердость при закалочных температурах, поэтому этот способ для них не применяется. Закалочную технологию чаще всего применяют для инструментальных сталей.

Таблица правильных режимов закалки и отпуска для некоторых типов инструментальных сталей

Виды закалки – с полиморфным превращением и без него

Закалка сталей протекает с полиморфным превращением, цветных металлов и сплавов – без них.

Закалка сталей с полиморфным превращением

В углеродистых сталях при повышении температур выше определенного уровня происходит ряд фазовых превращений, вызывающих изменения кристаллической решетки. При критических температурах, значение которых зависит от процентного содержания углерода, происходит распад карбида железа и образование раствора углерода в железе, называемого аустенитом. При медленном остывании аустенит постепенно распадается, и кристаллическая решетка приобретает исходное состояние. Если углеродистые стали охлаждать с высокой скоростью, то в зависимости от режима закалки в них образуются различные фазовые состояния, самый прочный из них – мартенсит.

Для получения мартенситной структуры доэвтектоидные стали(до 0,8% C) нагревают до температур, лежащих выше точки Ас3 на 30-50°C, для заэвтектоидных – на 30-50° выше Ас₁.По такой технологии закаливают металлорежущий инструмент и упрочняют изделия, которые в процессе эксплуатации подвергаются трению: шестерни, валы, обоймы, втулки. При нагреве до более низких температур в структуре доэвтектоидных сталей наряду с мартенситом сохраняется более мягкий феррит, снижающий твердость металла и ухудшающий его механические характеристики после отпуска. Такая закалка стали называется неполной и в большинстве случаев является браком. Но она может использоваться в некоторых случаях во избежание появления трещин.

Закалка без полиморфного превращения

Закалка без полиморфного превращения протекает в цветных металлах и сплавах, имеющих ограниченную растворимость вторичных фаз при обычных температурах, в которых при высоких температурах не происходят полиморфные превращения. При повышении температур выше линии солидус (это линия, ниже которой находится только твердая фаза) вторичные фазы полностью растворяются. При быстром охлаждении вторичные фазы не выделяются, поскольку для этого необходимо определенное время. После такой термообработки цветной сплав является термодинамически неустойчивым, поэтому со временем он начинает распадаться с постепенным выделением вторичной фазы. Такой процесс распада, происходящий в естественных условиях, называется естественным старением, а при нагреве – искусственным старением. В результате старения получают равновесную структуру. Характеристики материала зависят от выбранного режима процесса.

Закалка цветных металлов и сплавов, в отличие от углеродистых сталей, часто не приводит к повышению прочности. Сплавы на основе меди, например, после такой ТО часто становятся более пластичными. Для таких материалов обычно используют отпуск, благодаря которому снимаются напряжения после литья, прокатки, штамповки, ковки или прессования.

Способы закалки стали

Способ закалки выбирают в зависимости от химического состава стали и запланированных свойств.

Закаливание с охлаждением в одной среде

Скорость охлаждения стали после закалки зависит от среды, в которой оно проводится. Самую высокую скорость обеспечивает охлаждение в воде. Такой способ используется для среднеуглеродистых низколегированных сталей и некоторых марок коррозионностойких сталей. При содержании углерода более 0,5% C и высоком легировании воду в качестве охлаждающей среды не применяют, поскольку такие сплавы покрываются трещинами или полностью разрушаются.

Прерывистая закалка в двух охлаждающих средах

Ступенчатую закалку применяют для деталей, изготовленных из сложнолегированных сталей. Крупногабаритные детали после нагрева на несколько минут окунают в воду, а затем охлаждают в масле до +320…300°C, после чего оставляют на воздухе. При охлаждении в масле до комнатных температур твердость изделия значительно снижается.

Изотермическая ТО

Закалка высокоуглеродистых марок – сложный процесс, состоящий из нормализации с последующим нагревом до температуры закалки. Нагретые детали опускают в ванну с селитрой, нагретой до температур +320…+350°C, выдерживают.

Светлая ТО

Такая термообработка применяется для высоколегированных сталей и заключается в их нагреве в среде инертных газов или в вакууме, что обеспечивает светлую поверхность металла. Светлая закалка используется в серийном производстве типовых изделий.

Термообработка с самоотпуском

При высокой скорости охлаждения внутри детали остается тепло, которое при постепенном выходе снимает напряжения внутренней структуры. Этот процесс можно доверить только специалистам, которые могут точно рассчитать время нахождения изделия в охлаждающей среде.

Струйная

Охлаждение осуществляют интенсивной струей воды. Такой процесс применяется при необходимости закаливания отдельных частей изделий.

Оборудование для проведения закалки

Оборудование разделяется на две основные группы – установки для нагрева и ванны для охлаждения. На современных предприятиях для получения закалочных температур используются:

• муфельные термические печи;
• оборудование для индукционного нагрева;
• установки для нагрева в расплавах;
• аппараты лазерного нагрева;
• газоплазменные устройства.

Первые три типа установок востребованы для осуществления объемной закалки, три последние – для поверхностного процесса.

Закалочное оборудование – это стальные емкости, графитовые тигли, печи, в которых содержатся расплавленные металлы или соли. Закалочные ванны для жидких сред оборудованы системами обогрева и охлаждения. В их конструкции могут быть предусмотрены специальные мешалки для перемешивания жидких сред и устранения паровой рубашки.

Охлаждающие среды

Условия охлаждения стали после закалки выбирают в зависимости от химического состава обрабатываемого металла и требуемых характеристик конечного продукта. Это могут быть:

• вода;
• воздушная или струя или струя инертного газа;
• минмасло;
• водополимерные смеси;
• расплавленные соли – бария, натрия, калия;
• металлические расплавы – свинцовые или оловянные.

Технология закалочного процесса

Нагрев и выдержка

Температура нагрева стали при закалке зависит от ее химического состава. В общем случае наблюдается закономерность – чем меньше процентное содержание углерода, тем выше должна быть температура нагрева. Понижение температуры нагрева приводит к тому, что нужная структура не успевает сформироваться. Последствия перегрева:

• обезуглероживание;
• окисление поверхности;
• увеличение внутреннего напряжения;
• изменение структурных составляющих.

Изделия сложных форм предварительно подогревают. Для этого их два-три раза опускают на несколько минут в соляные ванны или держат короткое время в печах, нагретых до температур +400…500°C. Период выдержки определяется габаритами изделия и их количеством в печи. Все части изделия должны прогреваться равномерно.

Таблица температур закалки различных марок стали

Температуру нагрева измеряют с помощью пирометров – контактных и бесконтактных, инфракрасных приборов.

Охлаждение

Для охлаждения используется вода – чистая или с растворенными в ней солями, щелочные растворы. Для легированных сталей используется обдув или охлаждение в минмаслах. В изотермических и ступенчатых процессах для охлаждения используются расплавы солей, щелочей и металлов. Такие среды могут чередоваться между собой.

Отпуск

В зависимости от необходимой температуры отпуск осуществляется в масляных, щелочных или селитровых ваннах, печах с принудительной циркуляцией воздушных потоков, горячем песке.

Низкий отпуск, проводимый при +150…+200°C,служит для устранения внутренних напряжений, некоторого повышения пластичности и вязкости без существенного ухудшения твердости. Низкий отпуск востребован для измерительного и металлообрабатывающего инструмента, других деталей, которые должны сочетать твердость и устойчивость к износу.

Для быстрорежущих сталей отпуск осуществляют при температурах +550…580°C. Такую процедуру называют вторичным отвердением, поскольку она приводит к дополнительному росту твердости.

Возможные дефекты после закалки

Нагрев, выдержку, охлаждение и отпуск стали осуществляют в соответствии с технологическими картами, разработанными специалистами. Нарушение разработанного и утвержденного техпроцесса и/или неоднородность структуры заготовки могут стать причиной появления различных дефектов. Среди них:

• Неравномерный нагрев и/или охлаждение. Приводят к деформациям и образованию трещин, неоднородному составу и неоднородным механическим характеристикам.
• Пережог. Возникает из-за проникновения кислородных молекул в металлическую поверхность. В результате образуются оксиды, изменяющие рабочие характеристики поверхностного слоя. Этот дефект возникает из-за выгорания из стали углерода, вызванного избыточным количеством кислорода в печи.
• Попадание в масляную охлаждающую ванну воды. Это нарушение техпроцесса приводит к появлению трещин на изделии.

Все перечисленные выше дефекты являются неисправимыми.

Другие статьи: 

Виды и марки стали
Отпуск стали
Состав и свойства стали

Улучшение баланса между прочностью, ударной вязкостью и твердостью в предварительно закаленной литейной стали 718H большого поперечного сечения

1. Ву С., Сюй Л. Новые продукты и методы изготовления литейных сталей. Спрингер; Берлин/Гейдельберг, Германия: 2011. стр. 423–441. [Google Scholar]

2. Ву Р., Ли Дж., Су Ю., Лю С., Ю З. Повышение однородности твердости за счет непрерывного низкотемпературного бейнитного превращения в предварительно закаленной литейной стали большого сечения. Матер. науч. англ. А. 2017; 706:15–21. doi: 10.1016/j.msea.2017.08.104. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

3. Ву Р.М., Чжэн Ю.Ф., Ву С.С., Ли С.С. Влияние титана на микроструктуру и однородность твердости незакаленной и отпущенной предварительно закаленной стали для крупногабаритных пластиковых форм. Айронмак. Стилмак. 2016;44:17–22. doi: 10.1080/03019233.2016.1155830. [CrossRef] [Google Scholar]

4. Гонсалес Х., Кальеха А., Перейра О., Ортега Н., Норберто Лопес де Лакалье Л., Бартон М. Суперабразивная обработка цельных вращающихся компонентов с использованием шлифовальных инструментов. Металлы. 2018;8:24. дои: 10.3390/мет8010024. [CrossRef] [Google Scholar]

5. Хосейни Х., Хогман Б., Клемент У., Киннандер А. Оценка обрабатываемости предварительно закаленных сталей для пресс-форм. Междунар. Дж. Мах. Мах. Матер. 2012; 11: 355–364. [Google Scholar]

6. Hoseiny H., Caballero F.G., Saoubi R.M., Högman B., Weidow J., Andrén H.O. Влияние термической обработки на микроструктуру и обрабатываемость предварительно закаленной литейной стали. Металл. Матер. Транс. А. 2015;46:2157–2171. doi: 10.1007/s11661-015-2789-4. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

7. Луо Ю., Ву С.С., Ван Х.Б., Мин Ю.А. Сравнительное исследование незакаленной и закаленной предварительно закаленной стали для пластиковых форм большого сечения. Дж. Матер. Процесс. Технол. 2009; 209:5437–5442. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2009.04.019. [CrossRef] [Google Scholar]

8. Firrao D., Matteis P., Spena P.R., Gerosa R. Влияние микроструктуры на усталостную прочность и вязкость разрушения сталей, подвергнутых термической обработке для пресс-форм. Матер. науч. англ. А. 2013;559:371–383. doi: 10.1016/j.msea.2012.08.113. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

9. Фиррао Д., Маттеис П., Скавино Г., Уберталли Г., Иенко М.Г., Пинаско М.Р., Стагно Э., Джероса Р., Риволта Б., Сильвестри А. и др. Взаимосвязь между механическими свойствами при растяжении и разрушении и усталостными свойствами больших стальных блоков для пластиковых форм. Матер. науч. англ. А. 2007; 468–470: 193–200. doi: 10.1016/j.msea.2006.07.166. [CrossRef] [Google Scholar]

10. Hoseiny H., Klement U., Sotskovszki P., Andersson J. Сравнение микроструктур предварительно закаленных литейных сталей с непрерывным охлаждением и закалкой. Матер. Дес. 2011; 32:21–28. doi: 10.1016/j.matdes.2010.06.045. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

11. Liu H.H., Fu P.X., Liu H.W., Sun C., Ma X.P., Li D.Z. Эволюция микроструктуры и механических свойств предварительно закаленной литейной стали 718Н во время отпуска. Матер. науч. англ. А. 2018; 709: 181–192. doi: 10.1016/j.msea.2017.10.047. [CrossRef] [Google Scholar]

12. Вэнь С.Л., Мэй З., Цзян Б., Чжан Л.С., Лю Ю.З. Влияние температуры нормализации на микроструктуру и механические свойства микролегированной Nb-V стали для крупногабаритной поковки. Матер. науч. англ. А. 2016; 671: 233–243. doi: 10.1016/j.msea.2016.06.059. [CrossRef] [Google Scholar]

13. Tu M.Y., Hsu C.A., Wang W.H., Hsu Y.F. Сравнение микроструктуры и механического поведения нижнего бейнита и мартенсита отпуска в стали JIS SK5. Матер. хим. физ. 2008; 107: 418–425. doi: 10.1016/j.matchemphys.2007.08.017. [CrossRef] [Google Scholar]

14. Ким С., Ли Ю. Влияние остаточного аустенита на пружинение холоднокатаных листов из стали TRIP. Матер. науч. англ. А. 2011;530:218–224. doi: 10.1016/j.msea.2011.09.077. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

15. Кутюрье Л., Гойзер Ф.Д., Дескоин М., Дешам А. Эволюция микроструктуры мартенситной нержавеющей стали 15-5PH в процессе термообработки с дисперсионным твердением. Матер. Дес. 2016;107:416–425. doi: 10.1016/j.matdes.2016.06.068. [CrossRef] [Google Scholar]

16. Dijk N.H.V., Butt A.M., Zhao L., Sietsma J., Offerman S.E., Wright J.P., Zwaag V.D. Термическая стабильность остаточного аустенита в TRIP-сталях исследована методом синхротронной рентгеновской дифракции при охлаждении. Acta Mater. 2005;53:5439–5447. [Google Scholar]

17. Li X.L., Wang Z.D. Влияние одностадийного процесса Q&P на микроструктуру и механические свойства двухмартенситной стали. Акта Металл. Грех. 2015; 51: 537–544. [Google Scholar]

18. Бхадешия Х.К.Д.Х. Бейнит в сталях: превращение, микроструктура и свойства. Коммуникации Iom Кембриджского университета; Лондон, Великобритания: 2001. [(по состоянию на 9 апреля 2018 г.)]. Доступно в Интернете: http://www.phase-trans.msm.cam.ac.uk/2004/z/personal.pdf [Google Scholar]

19. Dong J., Zhou X., Liu Y., Li C., Liu C., Guo Q. Осаждение карбида в микролегированной Nb-V-Ti сверхвысокопрочной стали во время отпуска. Матер. науч. англ. А. 2017; 683: 215–226. doi: 10.1016/j.msea.2016.12.019. [CrossRef] [Google Scholar]

20. Чен Дж., Чжан В., Лю З., Ван Г. Роль остаточного аустенита в механических свойствах низкоуглеродистой стали 3Mn-1,5Ni. Металл. Матер. Транс. А. 2017; 48:5849–5859. doi: 10.1007/s11661-017-4362-9. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

21. Zhang K., Zhang M., Guo Z., Chen N., Rong Y. Новый эффект остаточного аустенита на повышение пластичности высокопрочной мартенситной стали с закалкой, разделением и отпуском. Матер. науч. англ. А. 2011;528:8486–8491. doi: 10.1016/j.msea.2011.07.049. [CrossRef] [Google Scholar]

22. Gao G., An B., Zhang H., Guo H., Gui X., Bai B. Одновременное повышение пластичности и ударной вязкости сверхвысокопрочной тощей легированной стали, обработанной бейнитом. на основе процесса закалки-разделения-отпуска. Матер. науч. англ. А. 2017; 702: 104–112. doi: 10.1016/j.msea.2017.05.087. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

23. Zhang J., Wang F.M., Yang Z.B., Li C.R. Микроструктура, осаждение и механические свойства V-N-легированной стали после различных процессов охлаждения. Металл. Матер. Транс. А. 2016;47:6621–6631. doi: 10.1007/s11661-016-3763-5. [CrossRef] [Google Scholar]

24. Chen J., Lv M.Y., Tang S., Liu Z.Y., Wang G.D. Влияние путей охлаждения на микроструктурные характеристики и характер осаждения в низкоуглеродистой микролегированной стали V–Ti. Матер. науч. англ. А. 2014; 594: 389–39.3. doi: 10.1016/j.msea.2013.09.086. [CrossRef] [Google Scholar]

25. Букерель Дж., Вербекен К., Куман Б.Д. Основанная на микроструктуре модель статического механического поведения многофазных сталей. Acta Mater. 2006; 54:1443–1456. doi: 10.1016/j.actamat.2005.10.059. [CrossRef] [Google Scholar]

26. Yen H.W., Chen P.Y., Huang C. Y., Yang J.R. Межфазное выделение карбидов нанометрового размера в титаномолибденсодержащей низкоуглеродистой стали. Acta Mater. 2011;59:6264–6274. doi: 10.1016/j.actamat.2011.06.037. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

27. Халфа Х. Последние тенденции в производстве сверхмелкозернистых сталей. Дж. Майнер. Матер. Характер. англ. 2014;2:428–469. doi: 10.4236/jmmce.2014.25047. [CrossRef] [Google Scholar]

28. Cheng X.Y., Zhang H.X., Li H., Shen H.P. Влияние температуры отпуска на микроструктуру и механические свойства швартовной цепной стали. Матер. науч. англ. А. 2015; 636: 164–171. doi: 10.1016/j.msea.2015.03.102. [CrossRef] [Google Scholar]

29. Kim B., Boucard E., Sourmail T., Martin D.S., Gey N., Rivera-Díaz-del-Castillo P.E.J. Понимание взаимосвязи микроструктуры и свойств сталей с содержанием углерода 0,5–0,6 мас.%. Acta Mater. 2014;68:169–178. doi: 10.1016/j.actamat.2014.01.039. [CrossRef] [Google Scholar]

30. Daigne J., Guttmann M., Naylor J. P. Влияние границ реек и распределения карбидов на предел текучести мартенситных сталей с отпуском на 0,4% C. Матер. науч. англ. 1982; 56: 1–10. doi: 10.1016/0025-5416(82)

-8. [CrossRef] [Google Scholar]

31. Шибата А., Нагоши Т., Соне М., Морито С., Хиго Ю. Оценка граничной прочности блоков и подблоков железного реечного мартенсита с использованием микроизгиба тест. Матер. науч. англ. А. 2010;527:7538–7544. doi: 10.1016/j.msea.2010.08.026. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

32. Ван Дж.С., Малхолланд М.Д., Олсон Г.Б., Сейдман Д.Н. Прогноз предела текучести вторично закаленной стали. Acta Mater. 2013;61:4939–4952. doi: 10.1016/j.actamat.2013.04.052. [CrossRef] [Google Scholar]

33. Qin S., Liu Y., Hao Q., Wang Y., Chen N.L., Zuo X.W., Rong Y.H. Механизм высокой пластичности новой высокоуглеродистой мартенситной стали с закалкой, разделением и отпуском. Металл. Матер. Транс. А. 2015;46:4047–4055. doi: 10.1007/s11661-015-3021-2. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

34. Chen J.D., Mo W.L., Wang P., Lu S.P. Влияние температуры отпуска на ударную вязкость стали 42CrMo. Акта Металл. Грех. 2012;48:1186–1193. doi: 10.3724/SP.J.1037.2012.00340. [CrossRef] [Google Scholar]

35. Soto R., Saikaly W., Bano X., Issartel C., Rigaut G., Charai A. Статистический и теоретический анализ выделений в двухфазных сталях, микролегированных титаном, и их влияние на механические свойства. Acta Mater. 1999;47:3475–3481. дои: 10.1016/S1359-6454(99)00190-1. [CrossRef] [Google Scholar]

36. Gladman T., Dulieu D., Mivor I.D. проц. Междунар. конф. по высокопрочным низколегированным сталям — микролегирование 75. Union Carbide Corporation; Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: 1977. стр. 32–55. [Google Scholar]

37. Cao J.C., Yong Q.L., Liu Q.Y., Sun X. Выделение фазы MC и дисперсионное упрочнение в горячекатаных сталях Nb-Mo и Nb-Ti. Дж. Матер. науч. 2007;42:10080–10084. doi: 10.1007/s10853-007-2000-4. [CrossRef] [Академия Google]

38. Гао Г.Х., Чжан Х., Гуй С. Л., Луо П., Тан З.Л., Бай Б.З. Повышенная пластичность и ударная вязкость сверхвысокопрочной стали Mn–Si–Cr–C: огромный потенциал сверхтонкозернистого остаточного аустенита. Acta Mater. 2014;76:425–433. doi: 10.1016/j.actamat.2014.05.055. [CrossRef] [Google Scholar]

39. Накада Н., Мизутани К., Цучияма Т., Такаки С. Разница в поведении при трансформации между ферритными и аустенитными образованиями в среднемарганцовистой стали. Acta Mater. 2014;65:251–258. doi: 10.1016/j.actamat.2013.10.067. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

40. Chen J., Lv M.Y., Tang S., Liu Z., Wang G. Корреляция между механическими свойствами и характеристиками остаточного аустенита в стальном листе из низкоуглеродистой среднемарганцевой стали. Матер. Характер. 2015;106:108–111. doi: 10.1016/j.matchar.2015.05.026. [CrossRef] [Google Scholar]

41. Chen J., Lv M.Y., Liu Z.Y., Wang G.D. Влияние термической обработки на микроструктурную эволюцию и результирующие механические свойства низкоуглеродистой среднемарганцевой толстой стали. Металл. Матер. Транс. А. 2016;47:2300–2312. doi: 10.1007/s11661-016-3378-x. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

42. Накада Н., Цучияма Т., Такаки С., Мияно Н. Температурная зависимость поведения зародышеобразования аустенита из лат-мартенсита. ISIJ Междунар. 2011;51:299–304. doi: 10.2355/isijinternational.51.299. [CrossRef] [Google Scholar]

43. Xiong X.C., Chen B., Huang M.X., Wang J.F., Wang L. Влияние морфологии на стабильность остаточного аустенита в закаленной и разделенной стали. Скр. Матер. 2013; 68: 321–324. doi: 10.1016/j.scriptamat.2012.11.003. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

44. Li Y.J., Li X.L., Yuan G., Kang J., Chen D., Wang G.D. Характеристики микроструктуры и поведения при разделении в низкоуглеродистых сталях, подвергнутых горячей прокатке, прямой закалке и процессам динамического разделения. Матер. Характер. 2016; 121:157–165. doi: 10.1016/j.matchar.2016.10.005. [CrossRef] [Google Scholar]

45. Slycken J.V., Verleysen P., Degrieck J. , Samek L., Cooman B.C.D. Высокоскоростное поведение низколегированных многофазных сталей с пластичностью на основе алюминия и кремния. Металл. Матер. Транс. А. 2006; 37: 1527–1539.. doi: 10.1007/s11661-006-0097-8. [CrossRef] [Google Scholar]

46. Curtze S., Kuokkala V.T., Hokka M., Peura P. Деформационное поведение сталей TRIP и DP при растяжении при различных температурах в широком диапазоне скоростей деформации. Матер. науч. англ. А. 2009; 507: 124–131. doi: 10.1016/j.msea.2008.11.050. [CrossRef] [Google Scholar]

47. Hao Q., Qin S., Liu Y., Zuo X.W., Chen N.L., Huang W., Rong Y.H. Влияние остаточного аустенита на динамическое поведение при растяжении новой мартенситной стали с закалкой-распределением-отпуском. Матер. науч. англ. А. 2016; 662:16–25. doi: 10.1016/j.msea.2016.03.007. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

48. Сон С.С., Хонг С., Ли Дж., Сун Б.К., Ким С.К., Ли Б.Дж., Ким Н.Дж., Ли С. Влияние содержания Mn и Al на криогенную прочность на растяжение и ударные свойства по Шарпи в четырех аустенитных высокопрочных марганцевые стали. Acta Mater. 2015;100:39–52. doi: 10.1016/j.actamat.2015.08.027. [CrossRef] [Google Scholar]

49. Seo E.J., Cho L., Estrin Y., Cooman B.C.D. Взаимосвязь между микроструктурой и механическими свойствами для закалки и разделения (Q&P) обработанной стали. Acta Mater. 2016;113:124–139. [Google Scholar]

50. Li YJ., Kang J., Zhang W.N., Liu D., Wang X.H., Yuan G., Misra R.D.K., Wang G.D. Новое поведение фазового перехода во время динамического разделения и анализа остаточного аустенита в закаленных и секционные стали. Матер. науч. англ. А. 2018; 710:181–191. doi: 10.1016/j.msea.2017.10.104. [CrossRef] [Google Scholar]

51. Podder A.S., Bhadeshia HKDH. Термическая стабильность аустенита сохраняется в бейнитных сталях. Матер. науч. англ. А. 2010;527:2121–2128. doi: 10.1016/j.msea.2009.11.063. [CrossRef] [Google Scholar]

52. Ван К., Тан З., Гу К., Гао Б., Гао Г.Х., Мисра Р.Д.К., Бай Б.З. Влияние глубокой криогенной обработки на соотношение структура-свойство сверхвысокопрочной многофазной рельсовой стали Mn-Si-Cr бейнит/мартенсит. Матер. науч. англ. А. 2017; 684: 559–566. doi: 10.1016/j.msea.2016.12.100. [CrossRef] [Google Scholar]

53. Liu J., Yu H., Zhou T., Song C., Zhang K. Влияние двойной закалки и термообработки с отпуском на микроструктуру и механические свойства новой обработанной стали 5Cr. методом электрошлакового литья. Матер. науч. англ. А. 2014; 619: 212–220. doi: 10.1016/j.msea.2014.09.063. [CrossRef] [Google Scholar]

54. Морито С., Танака Х., Кониси Р., Фурухара Т., Маки Т. Морфология и кристаллография реечного мартенсита в сплавах Fe-C. Acta Mater. 2003; 51: 1789–1799. doi: 10.1016/S1359-6454(02)00577-3. [CrossRef] [Google Scholar]

55. Guan Q., Jiang Q., Fang J., Jiang H. Микроструктуры и поведение термической усталости Cr-Ni-Mo стали штампов для горячей обработки, модифицированной редкоземельными элементами. ISIJ Междунар. 2003; 43: 784–789. doi: 10.2355/isijinternational.43.784. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

56. Ван С.Д., Го Ч.Х., Жун Ю.Х. Исследование механизма сверхвысокопрочной стали методом закалки-разделения-отпуска. Матер. науч. англ. А. 2011;529:35–40. doi: 10.1016/j.msea.2011.08.050. [CrossRef] [Google Scholar]

57. Bai Y., Momotani Y., Chen M.C., Shibata A., Tsuji N. Влияние измельчения зерна на характеристики водородного охрупчивания стали TWIP с высоким содержанием марганца. Матер. науч. англ. А. 2016; 651: 935–944. doi: 10.1016/j.msea.2015.11.017. [CrossRef] [Академия Google]

58. Крайник П., Копач Ю. Современная обработка пресс-форм. Дж. Матер. Процесс. Технол. 2004; 157: 543–552. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2004.07.146. [CrossRef] [Google Scholar]

Закалка, закалка, отпуск в Метлаб Уиндмура, Пенсильвания.

(нажмите на миниатюру, чтобы увеличить)

Закалка металла / Закалка металла / Отпуск металла

Три больших комплекта подшипников извлекаются из печи науглероживания Metlab диаметром 180 дюймов и высотой 156 дюймов после температуры закалки (1550 °F) для последующей закалки в перемешиваемом горячем масле. Детали были науглерожены до глубины корпуса более 0,200 дюйма ECD. Вес приспособления и компонентов составляет около 40 000 фунтов.

Закалка металла

Использование этой обработки приведет к улучшению механических свойств, а также к повышению уровня твердости, в результате чего изделие станет более прочным и долговечным. Сплавы нагревают выше критической температуры превращения материала, а затем достаточно быстро охлаждают, чтобы мягкий исходный материал превратился в гораздо более твердую и прочную структуру. Сплавы могут охлаждаться на воздухе или охлаждаться закалкой в ​​масле, воде или другой жидкости, в зависимости от количества легирующих элементов в материале. Закаленные материалы обычно подвергают отпуску или снятию напряжения для улучшения их размерной стабильности и ударной вязкости.

Стальные детали часто требуют термической обработки для получения улучшенных механических свойств, таких как повышение твердости или прочности. Процесс закалки состоит из нагрева компонентов выше критической (нормализующей) температуры, выдержки при этой температуре в течение одного часа на дюйм толщины, охлаждения со скоростью, достаточной для того, чтобы материал превратился в гораздо более твердую и прочную структуру, а затем отпуска. . Сталь по существу представляет собой сплав железа и углерода; другие стальные сплавы имеют другие металлические элементы в растворе. Нагрев материала выше критической температуры приводит к тому, что углерод и другие элементы переходят в твердый раствор. Закалка «замораживает» микроструктуру, вызывая напряжения. Детали впоследствии закаляются для преобразования микроструктуры, достижения соответствующей твердости и устранения напряжений.

Закалка металла

Материал нагревается до подходящей температуры, а затем закаливается в воде или масле для затвердевания до полной твердости в зависимости от типа стали.

Материал нагревают до температуры, подходящей для затвердевания, затем быстро охлаждают, погружая горячую часть в воду, масло или другую подходящую жидкость, чтобы преобразовать материал в полностью затвердевшую структуру. Детали, подвергающиеся закалке, обычно должны быть состарены, отпущены или сняты напряжения для достижения надлежащей ударной вязкости, окончательной твердости и стабильности размеров.

Сплавы могут охлаждаться на воздухе или охлаждаться закалкой в ​​масле, воде или другой жидкости, в зависимости от количества легирующих элементов в материале и требуемых конечных механических свойств. Закаленные материалы закаляются для улучшения их размерной стабильности и ударной вязкости.

Закалка металла

Отпуск проводится для получения требуемого сочетания твердости, прочности и ударной вязкости или для снижения хрупкости полностью закаленных сталей. Стали никогда не используются в закаленном состоянии. Сочетание закалки и отпуска важно для изготовления прочных деталей.

Эта обработка следует за закалкой или охлаждением на воздухе. Отпуск обычно считается эффективным для снятия напряжений, вызванных закалкой, в дополнение к снижению твердости до определенного диапазона или удовлетворению определенных требований к механическим свойствам.

Отпуск — это процесс повторного нагрева стали при относительно низкой температуре, приводящий к осаждению и сфероидизации карбидов, присутствующих в микроструктуре.

2 Построение третьей проекции детали по двум заданным проекциям

Произведя компоновку
чертежа и выполнив две заданных проекции
детали, приступают к выполнению следующего
этапа работы – построению третьей
проекции детали.

Двумя заданными
проекциями могут быть: фронтальная и
горизонтальная, фронтальная и профильная.
И в том, и в другом случае построение
выполняется аналогично.

На рис. 2 показано
построение профильной проекции по
заданным фронтальной и горизонтальной
проекциям.

Построение выполнено
методом прямоугольного (ортогонального)
проецирования, т. е. все три изображения
(проекции) построены без нарушения
проекционной связи, но оси координат и
линии проекционной связи на чертеже
отсутствуют. Чтобы при построении
изображений не нарушалась проекционная
связь, необходимо прикладывать рейсшину
или треугольник в направлении
соответствующей проекционной связи
одновременно к двум проекциям, на которых
в данный момент проводят построение.

Рис. 2

По двум заданным
проекциям, в данном случае фронтальной
и горизонтальной, строится профильная
методом переноса размеров по высоте с
фронтальной проекции, а по ширине — с
горизонтальной проекции. Для этого
сначала определяют место положения
профильного габаритного прямоугольника,
проводят ось симметрии и выполняют
построения в следующем порядке. Размер
ас фронтальной проекции (высота
детали) и размерг с
горизонтальной проекции (ширина детали)
используют при построении габаритного
прямоугольника. Основание модели
представляет собой параллелепипед
ширинойг(уже построенной) и
высотойв, которую строят
на профильной проекции, взяв с фронтальной.
Для этого к фронтальной проекции по
высотевприкладывают рейсшину,
а на профильной проводят тонкую
горизонтальную линию в пределах
габаритного прямоугольника. Нижнее
основание модели на профильной проекции
построено.

На основании модели
стоит четырехугольная призма с двумя
наклонными гранями. Ее верхнее основание
расположено на высоте аот
нижнего основания детали и уже построено
как высота габаритного прямоугольника.
Остается построить ширину верхнего и
нижнего оснований. По размеру они
одинаковые и равны размеруд,,который берется на горизонтальной
проекции. Для этого на горизонтальной
проекции измеряют половину расстоянияди откладывают его на профильной
проекции в обе стороны от оси симметрии.
Через построенные точки проводят две
вертикальные линии, ограничивающие
изображение этой призмы. Призма, стоящая
на основании детали, построена.

Деталь имеет две
прорези: слева и справа. На фронтальной
проекции они изображены линиями
невидимого контура, а на горизонтальной
— линией видимого контура. Для их
построения на горизонтальной проекции
от осевой линии измеряют половину
расстояния еи, соответственно,
откладывают на нижнем основании
профильной проекции. От построенных
точек вверх проводят параллельные оси
симметрии две тонкие линии. Они ограничат
расстояние по ширине прорези. Ее высоту
(расстояниеб) строят по фронтальной
проекции, для чего к верхней точке
расстояниябприкладывают
рейсшину и на этой высоте, на профильной
проекции проводят тонкую горизонтальную
линию, ограничивающую прорезь сверху.

Построение третьей проекции отрезка по двум заданным

Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: Археология Биология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Техника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ? Влияние общества на человека Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 14Следующая ⇒ В нашем примере мы будем рассматривать построение прямой общего положения в первой четверти (табл. 3.3). Таблица 3.3 Вербальная форма Графическая форма 1. Прямая AB задана двумя проекциями А1В1 и А2В2. Необходимо построить третью проекцию А3В3 2. Построить третью проекцию точки А – А3:   а) на оси z и y отложить координаты точки А: Az и Aу a) б) построить Ау для профильной проекции б)   в) построить перпендикуляры из Аz и Ay. y. Обозначить профильную проекцию точки В3 в) 4. Соединить полученные проекции А3 и В3 – это и будет проекция отрезка АВ на плоскость p 3 Задача № 1 При решении задач использовать алгоритм построения третьей проекции прямой по двум заданным (табл. 3.3). 1. По двум заданным проекциям построить третью на рис. 3.1–3.9: Рис. 3.1. Рис. 3.2. Рис. 3.3. Рис. 3.4. Рис. 3.5. Рис. 3.6. Рис. 3.7. Рис. 3.8. Рис. 3.9.   Задача № 2 Определить, на каком из комплексных чертежей данная прямая является натуральной величиной отрезка. Где можно определить углы наклона прямой к плоскостям проекций (рис. 3.1–рис. 3.9)? Способ прямоугольного треугольника. Определение натуральной величины отрезка прямой линии и углов наклона прямой к плоскостям проекций Построение проекций отрезка прямой общего и частного положения позволяет решать не только позиционные задачи (расположение относительно плоскостей проекций), но и метрические – определение длины отрезка и углов наклона к плоскостям проекций. Но эта задача может быть решена только в случае, если отрезок параллелен или перпендикулярен к одной или нескольким плоскостям. Рассмотрим способ решения такой задачи для отрезка общего положения. Пусть дан отрезок АВ общего положения относительно плоскостей p1 и p2. АВ’В – прямоугольный треугольник (рис. 3.10), в котором катет АВ’ = А1В1 (проекции отрезка АВ на плоскость p1), а катет ВВ’ равен z – разности расстояний точек А и В до плоскости p1. Угол a в прямоугольном треугольнике АВ’В определяет угол наклона прямой АВ к плоскости p1. Рассмотрим треугольник ВА’А (рис. 3.11), где катет ВА’ равен проекции А2В2 (ВА’ = А2В2), а второй катет АА’ равен D y – разности расстояний точек А и В от плоскости p 2. Угол в прямоугольном треугольнике ВАА’ определяет угол наклона прямой АВ к плоскости p2. Таким образом, натуральная длина отрезка прямой общего положения определяется гипотенузой прямоугольного треугольника, у которого один катет равен проекции отрезка, а второй катет – алгебраической разности расстояний от концов отрезка до одной из плоскостей проекций. Рис. 3.10 Рис. 3.11   ⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒ Читайте также:  Где возникла философия и почему? Относительная высота сжатой зоны бетона Сущность проекции Гаусса-Крюгера и использование ее в геодезии Тарифы на перевозку пассажиров 

Последнее изменение этой страницы: 2016-12-10; просмотров: 545; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia. su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь — 38.242.236.216 (0.005 с.)

Трехугольная проекция | TECHNIA (US)

Проекция под третьим углом или проекция под первым углом, в разных странах и регионах обычно используется тот или иной метод, хотя это может зависеть от клиента компании.

После Второй мировой войны, когда Великобритания отправила технические чертежи в США для производства, Великобритания приняла проекцию 3-го угла в качестве общего стандарта. США, Канада, Япония и Австралия — единственные другие регионы, которые обычно используют проекцию 3-го угла в качестве стандарта.

Проект 3rd Angle — это проект, в котором трехмерный объект виден в 3-м квадранте. Он расположен ниже и позади плоскостей обзора, плоскости прозрачны, и каждый вид натягивается на ближайшую к нему плоскость. Видно, что передняя плоскость проекции находится между наблюдателем и объектом.

На изображениях ниже показана проекция объекта на трехмерную рамку, окружающую объект. Затем ящик постепенно разворачивается, чтобы затем представить серию 2D-изображений в проекции 3-го угла, как их видит наблюдатель.

Следующая демонстрация показывает это в движении:

Представления ниже показывают тот же объект сначала в изометрическом 3D-виде, а затем в соответствующих 2D-проекциях под 3-м углом в определенной трассе. Аннотации к 2D-видам показывают, как виды сверху и слева выровнены с видом спереди.

• Вид спереди — это рисунок блока, как будто вы смотрите прямо на объект спереди.
• Вид сбоку — это рисунок блока, когда он был повернут так, что одна из его сторон теперь находится прямо в поле зрения.
• Вид сверху — это вид «с высоты птичьего полета».

Символ проекции 3-го угла показывает ориентацию конуса в проекции 3-го угла.

Расширьте свои знания GD&T

Определение геометрических размеров и допусков позволяет вам полностью сообщить функциональные требования вашей конструкции, сообщая производителю о максимально допустимом отклонении при производстве жизнеспособного компонента.

Попробуйте наши виртуальные учебные курсы

Автор

Сэм Смит

Руководитель группы доставки PLM

Занимаясь различными ролями в области САПР, PLM, разработки процессов, развертывания программного обеспечения и управления проектами, Сэм стремится находить решения, которые продвигают бизнес вперед и обеспечивают результаты, которых они заслуживают. Кроме того, ранее работая над различными проектными проектами, Сэм обладает глубоким пониманием и оценкой требований клиентов и пользователей в области консультирования по САПР и PLM посредством использования и развертывания программного обеспечения и процессов.

Свяжитесь с нами

В TECHNIA мы прокладываем путь вашим инновациям, творчеству и прибыльности.

Мы сочетаем лучшие в отрасли инструменты управления жизненным циклом продукта со специальными знаниями, чтобы вы могли наслаждаться путешествием от концепции продукта до его реализации. Наш опыт позволяет сделать вещи простыми, индивидуальными и доступными, чтобы вместе мы превратили ваше видение в ценность.

О TECHNIA

Хотите получать больше подобного контента?

• Связанные новости и статьи прямо на ваш почтовый ящик
• Советы, советы и инструкции
• Статьи об идейном лидерстве

Практические инструкции, советы и подсказки

Узнайте, как работать лучше, используя передовые знания в области PLM, которые позволят вашему инженерному проектированию, моделированию и производству идти на опережение.

Читать посты

Первый и третий угол – Орфографические виды

Орфографические виды позволяют нам представлять 3D-объект в 2D на чертеже. Ортографические виды могут показать нам объект, рассматриваемый с каждого направления. Расположение видов на чертеже зависит от того, используется ли угловая проекция 3 ^rd или 1 ^st . Вы можете сказать, какая угловая проекция используется символом, показанным на чертеже.

Проекция под третьим углом 

Проекцию под третьим углом можно визуализировать, «развернув коробку», как если бы сам объект разворачивался, чтобы показать виды с каждой стороны. На рис. 1 показаны виды куба, представленные проекцией под третьим углом.

Рис. 1. Виды в проекции под третьим углом  

Виды в проекции под третьим углом интуитивно понятны, так как они представляют, что вы смотрите на объект с соответствующей стороны. Вид спереди всегда отображается в центре. Вид объекта справа показан справа от вида спереди, вид объекта слева показан слева от вида спереди, а виды сверху и снизу показаны выше и ниже вида спереди , соответственно. Если бы нам нужно было показать вид сзади, вид сзади был бы размещен под видом снизу.

Краткая заметка о представлении символа для третьего угла. На самом деле существует четыре способа представления проекции под третьим углом на отпечатке, и все они приемлемы (рис. 2). Главный вывод здесь заключается в том, что не имеет значения, находится ли «боковой» вид «конуса» справа или слева . Для проекции под третьим углом «заостренный» конец бокового вида конуса в символе всегда указывает вперед/на «круг», как показано на рисунке 2 ниже.  Все четыре варианта вполне приемлемы для третьего угла: 

Рис. 2. Допустимые представления проекции под третьим углом Символ  

Проекция под первым углом 

Представления под первым углом менее интуитивно понятны. Их можно визуализировать, «опрокинув коробку». На рис. 2 показаны виды куба, представленные проекцией первого угла.

Рис. 3. Виды в проекции под первым углом  

Вид спереди показан в центре, как и в проекции под третьим углом. Чтобы разместить вид на правую сторону, вы должны наклонить коробку так, чтобы правая сторона была обращена к вам. Для этого коробку нужно наклонить влево. Это приводит к тому, что вид справа на объект располагается слева от вида спереди. Повернув коробку лицевой стороной к себе еще раз, наклоните коробку вправо, и левая сторона будет обращена к вам. Таким образом, вид слева будет расположен справа от вида спереди. Этот же метод используется для просмотра сверху и снизу. Повернув перед собой объект, наклоните куб вниз. Теперь у вас есть верхняя сторона, обращенная к вам, при этом вид сверху расположен под видом спереди на чертеже. Если наклонить вид спереди вверх, вид снизу объекта будет обращен к вам, а вид снизу расположен над видом спереди.

Снова часто возникает путаница в представлении символов для проекта First Angle. Существует четыре способа представления проекции первого угла на отпечатке (рис. 4), и все они приемлемы. Главный вывод здесь заключается в том, что не имеет значения, находится ли «боковой» вид «конуса» справа или слева . Для первого угла «заостренный» конец бокового вида конуса в символе всегда направлен в сторону от передней части/«круга», как показано на рисунке 4 ниже.  Все четыре из них вполне приемлемы для Первого Угла.

Рисунок 4: Допустимые представления символа проекции первого угла  

Третий угол и ортогональные виды первого угла 

Как видно из рис. 1 и 2, ортогональные виды первого и третьего угла противоположны в том месте, где расположена проекция каждой стороны вид расположен на чертеже. Если человек не знает, какая угловая проекция используется на чертеже, это может привести к путанице. Важно не забывать искать символ проекции и понимать, относится ли символ к третьему или первому виду проекции.

Чтобы помочь вам вспомнить, какой символ относится к какому представлению, давайте посмотрим на символ для каждого из них. Символ третьего угла показан в верхнем левом углу Рисунка 1. Символ первого угла показан в левом верхнем углу Рисунка 2. 

Каждый символ представляет виды конуса с этого углового вида. Символы третьего и первого угла показывают круговой вид конуса сверху и вид конуса справа.

Погружной дренажный насос: принцип работы, устройство, производители

В подвальных помещениях многоквартирных и частных домах после обильных дождей, прорыва водопроводной системы или во время паводка скапливается вода. В результате там формируется антисанитарная обстановка. Влага также негативно влияет на фундамент здания, способствуя его разрушению. Избежать подобных последствий и предотвратить разлив воды можно с помощью дренажного насоса. Его используют не только в подвалах, но и в колодцах, бассейнах и на других затопленных участках.

Дренажный насос: что это такое?

Дренажный насос представляет собой устройство, которым можно откачивать большие объемы воды. Он функционален и подходит для использования в различных условиях. Единственным условием, ограничивающим сферу применения устройства, является объем примесей в воде. Он должен быть менее 10%. Несоблюдение этого требования приведет к поломке насоса.

Устройство поднимает воду на небольшое расстояние. Это обусловлено тем, что функционал дренажного насоса не позволяет создать большое давление. Особенность устройства этого типа заключается в том, что его ремонт – достаточно трудоемкая процедура. Самостоятельно устранить неисправности в работе дренажного насоса удается редко.

Устройство имеет широкую сферу применения. Так, дренажным насосом откачивают или отводят фекальные стоки в многоэтажных зданиях. Для этих целей выпускают особые модели устройства. Принцип работы у дренажного и фекального насоса один. Однако между этими видами устройства есть одно отличие.

Дренажный насос нормально работает с примесями, диаметр которых составляет 12 мм. В случае с устройствами, используемыми при работе с канализационными стоками, посторонние частицы в диаметре могут достигать 120 мм. Внутри таких насосов часто дополнительно устанавливаются режущие ножи. Они измельчают примеси, благодаря чему не забиваются шланги. В то же время фекальные насосы качают жидкости, в которых практически нет примесей и взвесей.

Дренажные насосы: какие они бывают?

В зависимости от особенностей работы дренажные насосы могут быть, например, погружными. В процессе эксплуатации они находятся в воде. Такой насос используют для того, чтобы поднять жидкость на значительную высоту. Это возможно благодаря большой мощности устройства. Компактность и бесшумность – вот основные преимущества такого дренажного насоса. Глубина его погружения достигает 50 м.

Однако у этого вида есть и недостатки. Погружные насосы с трудом поддаются ремонту. Это объясняется тем, что вскрыть корпус устройства достаточно сложно, как и найти причину его поломки. Чтобы устранить неисправность, приходится доставать устройство из воды, а это достаточно трудоемкий процесс, осуществить который может только опытный специалист.

Погружной дренажный насос по принципу работы похож на наружный насос. Хотя в их функционировании есть одно отличие. Оно заключается в том, что погружной насос сам всасывает жидкость. В устройстве наружного типа этот процесс осуществляется через шланг. Для всасывания воды днище погружного насоса оснащено специальными отверстиями, после которых внутри конструкции расположены сетчатые фильтры. Они обеспечивают импеллеру надежную защиту от крупных примесей и камней.

Еще одним преимуществом погружного насоса является то, что его не нужно включать. Он начинает свою работу, когда стоки достигают определенного уровня. При использовании важно качественно изолировать насос от жидкости, чтобы предотвратить возможное замыкание. Его можно использовать не только в бытовых, но и в промышленных целях.

Погружной насос также классифицируется на следующие типы:

• вертикальный – максимальная глубина погружения составляет 7 м;
• горизонтальный – глубина погружения составляет более 100 м.

Погружной насос очень удобен в эксплуатации, так как не нуждается в системе охлаждения. Через него проходит жидкость, и за счет этого теряется лишняя тепловая энергия. Устройство используется при любой температуре. Даже сильные морозы не помешают его работе. Главное, правильно установить насос. В процессе монтажа часто возникают проблемы, так как устройство надо спускать на большую глубину.

Подтипом устройства погружного типа является полупогружной насос. Его рабочая часть полностью оказывается в воде, а над ней остается двигатель. Устройство не подходит для откачивания жидкости, которая содержит частицы крупного размера.

Дренажные насосы бывают также поверхностными.

Устройства этого вида устанавливается в колодцах и скважинах. Поверхностный насос не погружается в жидкость. Вода поступает в него через длинный шланг. Насос подходит для применения в условиях, когда жидкость находится на небольшой глубине. Чаще всего устройство используется для откачки грунтовых вод.

Легкость монтажа и демонтажа поверхностного насоса является одним из главных его преимуществ. Осуществлять техническое обслуживание устройства также удобно. Основные элементы конструкции время от времени должны прочищаться и смазываться. Это позволит предотвратить поломки устройства и увеличить срок его эксплуатации.

У всех видов насосов есть специальный поплавок. С помощью этой детали отслеживается уровень жидкости. Когда он достигает критической отметки, насос начинает откачивать воду. Устройство при необходимости легко транспортируется с места на место. Высокая мобильность и компактность является одним из его преимуществ.

По функциональности поверхностный насос уступает погружному. Однако при этом они потребляют одинаковое количество электроэнергии. Поверхностный насос нельзя использовать для откачки воды с большой глубины, что существенно ограничивает сферу его применения. Еще один недостаток устройства заключается в том, что оно быстро нагревается и сильно шумит в процессе работы. Срок эксплуатации поверхностного насоса существенно меньше, чем у погружного.

Конструкция дренажного насоса

Основным элементом в конструкции насоса является его электродвигатель. От его мощность зависит объем воды, который может перекачиваться в единицу времени. Электродвигатель начинает работать, как только устройство подключается к источнику электроэнергии, в качестве которого часто выступает бензиновый генератор.

Одновременно с электродвигателем начинается работа вала с крольчаткой. Вначале вода попадает внутрь насоса, а затем выходит через шланг наружу. Ее перемещение внутри осуществляется за счет действия центробежной силы.

Еще одним важным элементом конструкции является поплавок. Он обеспечивает автоматическое отключение и включение устройства. Если бы не было поплавка, пользователю пришлось бы постоянно наблюдать за процессом перекачивания жидкости. Ведь если насос окажется полностью в воде или же будет работать, когда вода в резервуаре уже закончится, это может стать причиной поломки.

Попадание внутрь конструкции крупных частиц или камней также приводит к выходу из строя насоса. Чтобы предотвратить это, следует внимательно ознакомиться с техническими характеристиками и особенностями конструкции. В руководстве пользователя есть информацию о том, наличие каких примесей допустимо. Если устройство не рассчитано на перекачивание воды, в которой встречаются крупные частицы, то оно не подойдет для работы с загрязненной жидкостью.

Принцип действия дренажного насоса

Понять, как действует дренажный насос, может каждый. Устройство откачивает воду, которая отводится в специально предназначенное для этого очистное сооружение. Сложность монтажа напрямую зависит от глубин погружения насоса. Модели, находящиеся у поверхности, установить проще всего.

В некоторых случаях функционирование устройства ограничено, так как вода, которую оно откачивает, имеет высокую температуру. Вследствие этого насос нагревается, что осложняет его работу. Производители дренажных насосов в инструкции обычно указывают максимальную температуру, при которых может функционировать каждая модель. Некоторые устройства разрабатываются специально для применения в особых условиях. Например, для работы при высокой температуре (более 50 градусов).

Преимущества по сравнению с другими насосами

• Доступная цена

  
  (При относительно невысокой стоимости дренажный насос обладает достаточно большой мощностью. В час некоторые модели способны перекачивать до 8 куб. м жидкости. Напор насоса составляет около 7 м. Такие технические характеристики позволяют применять устройства в быту. Например, с помощью дренажного насоса можно легко и быстро заменить воду в домашнем бассейне.)

• Простота и удобство в эксплуатации

  
  (Поверхностные насосы легко монтировать и демонтировать. Устройства погружного типа требуют больше времени при установке, однако с ними реально справиться без посторонней помощи. Дренажный насос работает бесшумно и имеет небольшой вес. Компактные размеры позволяют быстро перемещать устройство с одного места на другое.)

• Длительный срок эксплуатации.

  
  (Дренажные насосы очень надежны. Они обладают простой конструкцией, детали которой при соблюдении правил эксплуатации редко выходят из строя. Если уровень откачиваемой жидкости достигнет определенного значения, дренажный насос автоматически отключится. Эта функция позволяет продлить срок эксплуатации устройства, предотвратить поломку двигателя и сэкономить электроэнергию.)

Применение дренажного насоса в быту

Чтобы начать использовать дренажный насос, необходимо подвесить его за рукоятку. Если устройство устанавливается на ровную поверхность, например, на дно водоема, необходимо использовать подставку. Она позволит предотвратить попадание в рабочее колесо грунта. Песок со дна водоема также негативно влияет на работу устройства, сокращая срок его эксплуатации.

У основания насоса размещена специальная решетка. Через нее в устройство закачивается вода. Размер отверстий в решетке определяет, насколько крупными могут быть частицы примесей, находящиеся в жидкости. После запуска устройства нужно постоянно контролировать температуру откачиваемой воды. Она должна быть менее 40 градусов. Бытовые дренажные насосы подключаются к источнику электроэнергии с напряжением в 220 Вт. Чтобы устройство работало дольше, не следует применять его для работы с жидкостями, которые содержат более 10% примесей.

Функциональные возможности дренажного насоса ограничиваются необходимостью подключения к источнику электроэнергии. Чтобы сделать устройство более мобильным, можно воспользоваться бензиновым генератором.

Где используется дренажный насос?

• В промышленности

  
  (Для работы на крупных предприятиях необходимые самые мощные модели. С их помощью откачивают промышленные стоки и дождевую воду. Насосы на заводах являются частью аварийной системы. Устройства для промышленного использования отличаются высокой надежностью и износостойкостью. Эти характеристики наряду с экономичностью являются основными при выборе конкретной модели.

• В строительстве

  
  (Осушение котлованов на стройплощадках осуществляется с помощью дренажного насоса. Устройство, как и при его использовании на промышленных предприятиях, должно быть достаточно мощным и надежным.)

• В быту

  
  (Невысокая стоимость и отличные эксплуатационные характеристики позволяют применять дренажный насос в различных целях в быту. Устройство станет незаменимым помощником для владельцев приусадебных участков. Дренажный насос позволяет решить проблему с подтоплением подвала и погреба. Те, у кого есть бассейн, точно оценят преимущества устройства. Менять воду в резервуаре с дренажным насосом будет проще и быстрее. В процессе его работы не нужно находиться постоянно рядом. Насос отключается автоматически. Устройство также может использоваться для полива культур на приусадебном участке.)

Выбираем дренажный насос: самые важные моменты


Прежде чем покупать дренажный насос, следует определиться, в каких условиях он будет использоваться. Чтобы оборудование работало нормально, нужно соблюдать требования, которые устанавливает производитель, к примесям, присутствующим в жидкостях. Так, большинство моделей выходят из строя, если применять их для работы с жидкостями, в которых содержатся крупные частицы.

Для определения мощности насоса потребуется знать объем воды, которую нужно будет откачать за фиксированный отрезок времени. Устройства с напором в 7 м поднимает воду в вертикальном направлении на 7 м, а в горизонтальном – на 70 м.


Материал корпуса – это еще один важный критерий, который следует учитывать. При производстве промышленных моделей используют чугун. Это прочный и износостойкий материал, который обеспечивает устройству длительный срок службы. Однако изделия из чугуна получаются тяжелыми, и их трудно транспортировать.


В продаже представлены бытовые насосы из различных видов пластика, например, полипропилена или армированного полиамида. Эти недорогие материалы позволяют получить бюджетные устройства. Они подойдут для использования в быту.


Единственным недостатком таких моделей является то, что они недолговечны и быстро выходят из строя. Устранить неисправности в этих устройствах невозможно. По этой причине лучше не экономить, а приобрести более надежную модель. Ее корпус должен быть выполнен из прочного пластика, а механизм – из нержавеющей стали. Эта модель будет устойчива к коррозии и сможет долго работать даже под воздействием факторов внешней среды.


Все эти характеристики указаны в описании устройства. Например, дренажный насос Unipump Inoxvort-400 sw подходит для перекачивания воды, допустимый размер твердых частиц в которой может достигать 35 мм. Уровень воды в нем контролируется с помощью поплавка. В минуту этот насос способен перекачивать 130 л воды. Его можно погружать максимум на 8 метров под землю. Напор по вертикали составляет 6 м. У насоса Unipump Inoxvort-400 sw длина сетевого шнура 10 м, поэтому его удобно использовать, даже если в непосредственной близости нет источника электропитания. Корпус выполнен из нержавеющей стали, что обеспечивает устройству длительный срок службы.


Устройство дренажного насоса позволяет использовать его в разных сферах. Главное, выбрать качественную модель. Она должна быть выполнена из прочных и износостойких материалов, обладать достаточной мощностью. Наиболее практичными считаются чугунные модели. Корпус некоторых насосов также изготавливают из современных видов пластика. Он менее надежен, чем у чугунных конструкций, но по своим характеристикам отлично подходит для бытовых устройств.


Вид насоса следует подбирать из целей, для которых оно будет использоваться. У погружных и поверхностных моделей есть свои преимущества и недостатки. После приобретения нужно правильно осуществить монтаж и можно использовать устройство. Чтобы продлить его срок службы, следует соблюдать все рекомендации производителя по эксплуатации насоса.

25. 07.2017

Возврат к списку

Как работает поплавок на дренажном насосе. Все о поплавках

Поплавковый выключатель обеспечивает автоматическую работу насоса без постоянного контроля со стороны пользователя: отслеживает уровень воды и, при необходимости, приостанавливает работу агрегата (при критически низком уровне жидкости) или запускает его (при подъеме воды). Этот прибор, как правило, устанавливается на насосах погружного типа.

Дренажные насосы со встроенными поплавковыми выключателями бывают облегченного и тяжелого типа. Первые имеют помпу с поплавком и используются для перекачки чистой и слабозагрязненной воды. Тяжелые насосы предназначены для жидкостей с большим количеством примесей и используются в сложных условиях: в канализации, при осушении затопленных помещений, выкачивании сточных и дождевых вод.

Поплавковый выключатель состоит из нескольких элементов:

• 
  пластиковый корпус, наполненный воздухом,
• 
  переключатель с рычагом (размыкатель),
• шарик из стали, 
• провода (подключаются к открытому и закрытому контакту).

При опускании или поднятии поплавка стальной шарик меняет свое положение и переключает рычаг, который воздействует на контакты переключателя. От последнего тянутся провода непосредственно к насосу. Переключатели бывают 2- и 3-хпроводные. С их помощью происходит разрыв электроцепи (выключение насоса) и соединение (включение), в зависимости от уровня воды. 2-хпроводные отслеживают только критическое снижение массы жидкости, 3-хпроводные более функциональны, так как защищают не только от сухого хода, но и от избытка воды и перелива. В этой системе 3-й провод является общим.

Кабель, идущий от поплавка к насосу, должен быть влагостойким, а сам корпус поплавка быть полностью герметичным. Полость ввода кабеля заполнена полимерной смолой, которая препятствует попаданию воды к проводам. Сам кабель и корпус поплавка устойчивы к воздействию агрессивных веществ: фекальных масс, технических жидкостей, спирта, кислот и др. Поверхность корпуса непористая, поэтому не цепляет грязь, песок и другие твердые частицы.

Как работает поплавок на дренажном насосе

Процесс работы поплавкового выключателя: при погружении насоса в резервуар с достаточным количеством воды поплавок всплывает на поверхность и включает насос. При снижении уровня жидкости поплавок начнет опускаться, и когда опустится ниже минимального уровня, устройство активизируется и остановит работу насоса.

При желании можно подключить один поплавок к двум насосам, но такая конструкция имеет низкую эффективность.

Обслуживание поплавкового выключателя

Правильная эксплуатация поплавкового выключателя обеспечит долговечность устройства. При использовании насоса для перекачивания чистой и слабозагрязненной воды можно не беспокоиться об обслуживании поплавка. Если же прибор используется в канализации вместе с фекальным насосом, его следует очищать не реже 1 раза в месяц под сильной струей воды. Данные манипуляции позволят избежать опускания поплавка под тяжестью грязи, а также его прилипания к насосу или к трубе. Поплавковый выключатель, не справляющийся со своими функциями, подлежит обязательной замене, желательно специалистом.

При обнаружении мелких неисправностей можно выполнить ремонт насоса самостоятельно:

1. 
   застревание прибора – освободить его своими руками;
2. слабое крепление амортизатора – открыть поплавок дренажного насоса и плотнее закрутить гайки;
3. не работает амортизатор – заменить его;
4. заклинивание крыльчатки – очистить ее от налипшего мусора;
5. обрыв или неисправность кабеля – отключить от сети насос и путем прощупывания найти поврежденный участок под изоляционным слоем. Замотать его изолентой.

Не следует самостоятельно пытаться исправить следующие неисправности:

• 
  Поломка клапана,
• Обрыв штока,
• Сгоревшая обмотка после короткого замыкания.

Это серьезные поломки, которые требуют вмешательства специалиста. Кроме того, ремонт и запчасти могут обойтись в ту же сумму, сколько стоит новый агрегат, поэтому в данном случае рациональнее будет приобрести новый насос.

Смотрите также:

• Выбор счётчика
• Выбор перфоратора
• Выбор мотобура

Что такое погружной насос?

Содержание

• 1 Что такое погружной насос?
• 2 Как работает погружной насос?
• 3 типы погружных насоса
  • 3.1 1) Глубокодиочный погруженный водяной насос
  • 3,2 2) Насосы из нержавеющей стали
  • 3,3 3) Нижние всасывающие насосы
  • 3,4 4) Масляные насосы
  • 3,5). Насос
  • 3.6 6) Смешанные и осевые насосы
  • 3.7 7) Погружной насос
  • 3.8 8) Погружной насос Crompton
• 4 Как заполнить погружной скважинный насос?
• 5 Components of Submersible Pump
• 6 Advantages and Disadvantages of Submersible Water Pump
  • 6.1 Advantages of Submersible Pump
  • 6. 2 Disadvantages of Submersible Pumps
• 7 Applications of Submersible Pumps
• 8 FAQ Section
  • 8.1 What is погружной насос используется для?
  • 8.2 Могут ли погружные насосы работать всухую?
  • 8.3 Чем лучше погружной насос?
  • 8.4 Как долго может работать погружной насос?
  • 8.5 Почему конструкция погружных насосов отличается от конструкции других насосов?

Насос — это устройство, которое используется для перекачки жидкостей из одного места в другое. Существует несколько типов насосов, которые используются в различных отраслях промышленности по всему миру. Погружной насос — известный тип насоса. Это тип многоступенчатого центробежного насоса. Погружной насос также известен как скважинный насос .

Что такое погружной насос?

Погружной насос  – это механическое оборудование, которое толкает воду к поверхности, а не вытягивает ее . Он имеет герметичный двигатель, соединенный с корпусом насоса, который помогает выталкивать жидкость к поверхности. Это самый известный тип центробежного насоса.

Погружной насос в основном используется для откачки воды из скважин. Этот тип насоса выталкивает воду к поверхности, превращая вращательное движение (скорость) в кинетическую энергию, а лопасти диффузора дополнительно преобразуют эту KE в энергию давления.

Существенным преимуществом этого насоса является то, что он может предотвратить кавитацию в насосе. Эти насосы известны как погружные насосы, поскольку они полностью погружаются в воду. Следовательно, основное назначение этих насосов — откачивать воду из резервуаров, колодцев или других сосудов путем погружения в воду или другие жидкости. Эти насосы также используются в системах с горячей водой и мазутом, где жидкость под давлением из земли используется для питания гидравлического двигателя в скважинах вместо электрического двигателя.

В 1928 году Армаис Арутюнофф обнаружил 1 ^st погружной насос. Он был инженером в системе транспортировки нефти в Армении. Конструкция этого насоса была разработана компанией Pleuger Pumps в 1929 году.

Как правило, этот насос не требует заливки, поскольку он полностью погружается в жидкость. Однако этот высококачественный насос создает сложности и не может нормально функционировать без проблем, поэтому его никогда не вынимают из воды.

Эти насосы являются хорошим выбором во многих случаях, поскольку они предотвращают кавитацию в насосе.

Погружные насосы используются во многих отраслях промышленности. Например, одноступенчатые погружные насосы используются для промышленных, канализационных и дренажных целей, а многоступенчатые насосы предпочтительны для промышленных, коммерческих, коммунальных и бытовых целей.

Читайте также: Различные типы насосов

Как работает погружной насос?

Работа погружного насоса немного отличается от струйного насоса . Потому что струйные насосы перекачивают жидкость, втягивая ее, а погружные насосы перекачивают жидкость, толкая ее. Погружной водяной насос представляет собой машину, соединенную с полностью герметичным двигателем. Это тип центробежного насоса. Поэтому его работа очень похожа на другие типы центробежных насосов. Погружные насосы полностью погружаются в воду.

Во время работы погружной водяной насос выталкивает воду на поверхность. Когда вода из скважины или резервуара поступает в насос через донный клапан, она ударяется о рабочее колесо. Рабочее колесо представляет собой вращающийся блок с несколькими неподвижными лопастями. Эта крыльчатка соединена с электродвигателем через вал. Рабочее колесо вращается вместе с вращением вала.

Когда вода попадает на лопасти рабочего колеса, лопасти преобразуют кинетическую энергию воды в скорость и увеличивают скорость воды. Пройдя через крыльчатку, вода попадает в диффузор, который дополнительно преобразует скорость воды в энергию давления. Таким образом, диффузор увеличивает желаемое давление воды; после этого вода под давлением выпускается через выпускной клапан насоса.

Таким образом, погружные насосы выталкивают воду на поверхность.

Для лучшего понимания посмотрите следующее видео:

Типы погружных насосов

Погружные насосы бывают нескольких типов, которые в основном используются в разных резервуарах и колодцах. Наиболее известные типы погружных скважинных насосов приведены ниже:

1. Глубинный насос
2. Насос из нержавеющей стали
3. Донный всасывающий насос
4. Маслонаполненный насос
5. Насос охладителя воды
6. Погружной насос общего назначения
7. Насос смешанного и осевого потока
8. Погружной насос Crompton

Погружной скважинный насос используется для перекачки воды из скважины в ваш дом или желаемое место. Этот насос полностью погружается в колодезную воду. Поскольку он используется в колодце, поэтому он известен как « погружной скважинный насос ».

Глубинный насос можно использовать и в коммунальных целях. С корпусом этих насосов соединен электродвигатель, который также работает под водой. Как только эти насосы начнут работать, они должны быть полностью погружены в воду. В результате эти насосы часто могут перекачивать пресную или слабокислую воду.

2) Насосы из нержавеющей стали

Эти насосы имеют лучшую производительность, чем насосы из чугуна. Этот тип насоса полностью покрыт нержавеющей сталью, поэтому он известен как 9.0059 насос из нержавеющей стали . Весь насос полностью погружается в воду во время работы.

Обладает высокой кислотостойкостью. Этот тип насоса часто перекачивает горячую или слабокислую воду. Источники воды, такие как скважина, также могут защищать своими уникальными плесенями, а пресная вода также может часто перемещаться.

3) Донные всасывающие насосы

Эти насосы в основном используются в реках, горнодобывающей промышленности, водоотливе, плавательных бассейнах и озерах. Они снабжены направляющей втулкой под насос. Погружной водяной насос донного всасывания всасывает воду со дна скважины и эффективно обеспечивает качественную функцию охлаждения двигателя.

Это аварийные и экспедиционные насосы. Эти насосы имеют более простую установку, чем другие типы насосов. Нижний всасывающий насос имеет высокий напор.

4) Маслонаполненные насосы

В масляном насосе используется электродвигатель, погруженный в масло. Эти насосы широко используются для подачи воды в горные районы, дренажные системы, технической воды, подъема воды в колодцы, орошения сельскохозяйственных угодий, холмов, водоснабжения домов и т. д.

В этом насосе требуется впрыск масла для охлаждения мотор. Так как масло не замерзает, следовательно, его можно использовать и в прохладных местах.

Эти типы погружных насосов очень просты в установке и ремонте. Они доставляют чистую воду в реку, бассейн или озеро.

5) Погружной насос для водяного охлаждения

Погружные насосы для водяного охлаждения обычно используются в промышленных зонах, бытовом водоснабжении, орошении сельскохозяйственных угодий и других областях. Как и маслонаполненный насос, он также может работать под водой. Двигатель этого насоса также может быть установлен для работы под водой. Пресная вода может быть введена для охлаждения электродвигателя.

Эти типы насосов подходят для мест, где требуется вода высокого качества.

6) Насосы со смешанным и осевым потоком

Этот насос широко используется в дренаже, насосных станциях для отверждения воды, дренаже сточных вод, дренаже рек, очистке сточных вод и контроле за переливом. Незасоряемость и массивная текучесть улучшают условия его работы. Кроме того, система тройного уплотнения может продлить срок службы трубопровода, предотвращая его утечку.

7) Погружной вспомогательный насос

Погружной коммунальный насос является многофункциональным и универсальным насосом. Они используются для удаления дренажа аквариума и проблематичной застойной воды из жилых помещений и открытых площадок. Это очень известные типы насосов из-за их превосходных характеристик. Погружной насос для хозяйственно-питьевой воды может полностью погружаться в воду на длительное время для использования в более крупных приложениях. Он предлагает автоматические и ручные настройки. Он имеет вес всего 9 фунтов.

Погружной насос изготовлен из литого алюминия. Кроме того, это портативный насос. Литой корпус насоса не имеет следов ржавчины или коррозии. Он может перекачивать до 27 галлонов в минуту.

Коммунальный насос также может удалять стоячую воду из затопленного подвала или двора. Напротив, Дренажные насосы удаляют воду, которая собирается вокруг фундамента вашего дома.

8) Погружной насос Crompton

Погружной насос Crompton изготовлен из чугуна. Имеет одно рабочее колесо. Этот тип насоса может перекачивать твердые частицы размером до 30 мм. Его кабельный кожух изготовлен из нержавеющей стали.

В основном эти насосы используются на бумажных фабриках, сахарной промышленности, очистных сооружениях, строящихся зданиях, бассейнах, отелях и ресторанах.

Как заправить погружной скважинный насос?

Погружной скважинный насос перекачивает воду в скважинных системах. Эти насосы работают по комбинированному принципу инжекторных насосов и центробежных насосов, а затем перекачивают воду из скважины. Заливка является важным фактором для правильной работы глубинного насоса. Если ваш погружной скважинный насос не заполняется, выполните следующие действия, чтобы заполнить его:

Шаг 1: –

Во-первых, выключите ваш насос и отсоедините его от электрических выключателей.

Шаг 2: –

Тщательно осмотрите разъемы и насос на наличие трещин или повреждений.

Шаг 3: –

Удалите пластиковую или резиновую заливную пробку с верхней стороны помпы. После этого вставьте водопроводную трубу в открытое отверстие в верхней части насоса.

Шаг 4: –

Передача воды в корпус насоса по водопроводу или трубке. Позвольте трубе или трубке перемещать воду внутри корпуса до тех пор, пока вода не начнет вытекать из корпуса насоса из-за заполнения корпуса.

Шаг 5: –

Теперь снимите водопроводную трубу и частично вставьте заглушку в отверстие, расположенное в верхней части насоса. Включайте насосную систему до тех пор, пока из основания заглушки не перестанут выходить пузырьки воздуха.

Шаг 6: –

Если из насоса выходят пузырьки воздуха, снова удалите заливную пробку и заполните корпус насоса. После повторения описанных выше шагов снова вставьте заглушку частично в отверстие и Включите насос, пока не прекратятся пузырьки воздуха.

Шаг 7: –

Повторяйте весь процесс снова и снова, пока из насоса не начнет вытекать вода вместо воздуха. После этого полностью вставьте заглушку заливного отверстия в отверстие насоса.

Шаг 8: –

При необходимости повторите вышеуказанный процесс.

Components of Submersible Pump

A submersible pump has the following components:

1. Safety Rope
2. Clamps
3. Check Valve
4. Submersible Pump
5. Pump cable
6. Safety Rope
7. Pressure Gauges
8. Pressure Switch
9. Предохранитель крутящего момента
10. Тройники резервуара
11. Клапаны управления потоком
12. Осадочный фильтр
13. шаровые клапаны
14. дренажные клапаны
15. Свободные клапаны
16. Работочный печень поверхность. Он работает очень эффективно. Обладает способностью самовсасывания.

    2) Обратный клапан

    Обратный клапан — известный тип клапана. Он используется для остановки обратного потока жидкости внутри насоса. Он также известен как обратный клапан. Расположение и количество обратных клапанов, необходимых для насоса, зависит от глубины конфигурации скважинного насоса. Для установок ниже 200 футов требуется обратный клапан на поверхности ствола скважины и обратный клапан на выходе из насоса.

    Если выставить положение глубже, то вам понадобится больше обратных клапанов. Ниже приведены некоторые факторы, которые следует учитывать при установке обратного клапана:

    • Шланг
    • Объем воды
    • Вес погружного скважинного насоса
    • Падение давления на клапане
    • Потери на трение в шланге
    • Скорость вода.

    3) Хомуты

    Трубный хомут используется для герметизации полиэтиленовой трубы по отношению к вставному фитингу с зазубринами для обеспечения надежного отрывного соединения и водонепроницаемого уплотнения. Все хомуты из нержавеющей стали марки 300 позволяют хомутам обеспечивать срок службы насоса во время монтажа скважины или когда требуется высочайшая коррозионная стойкость.

    4) Страховочный трос

    В вашем погружном водяном насосе страховочный трос соединяется непосредственно с насосом и располагается на устье скважины. Его основная цель состоит в том, чтобы предотвратить разделение трубы, которое может привести к потерям насоса в основании скважины. В случае выхода из строя стояка предохранительный трос также обеспечивает резервную копию, чтобы монтажник мог вытащить насос из скважины. Перед тем, как каждый насос будет подвешен в колодце, его необходимо закрепить страховочной веревкой.

    5) Кабель насоса

    Кабели насоса используются для передачи электроэнергии на насос. В основном погружные насосы используют кабели с 2 или 3 проводами.

    6) Кабельные стяжки

    Используются для надежной фиксации стояка кабеля насоса между ограждениями кабеля. Кроме того, некоторые кабели требуют прикрепления стяжек к стояку на расстоянии не более 10 футов друг от друга.

    7) Реле давления

    Реле давления регулирует работу погружного водяного насоса. Он имеет встроенную мембрану, которая перемещается вперед и назад для обмена давлением в системе водоснабжения. Реле давления доступны в тяжелых, средних и стандартных моделях для управления большим разнообразием значений давления и электрических характеристик.

    8) Манометр

    С помощью манометров вы можете легко контролировать рабочее состояние вашего насоса. Вы также можете просмотреть настройки включения и выключения переключателя помпы по манометру. Эти манометры расположены в дополнительных частях, которые указывают на Т-образную головку резервуара для воды.

    9) Рабочее колесо

    Это вращающийся компонент насоса. Имеет несколько фиксированных лезвий. Он преобразует КЭ воды в скорость.

    10) Впускной и выпускной клапаны

    Впускной клапан используется для всасывания воды внутрь насоса, а выпускной клапан используется для слива воды из насоса.

    Преимущества и недостатки погружного водяного насоса

    Погружной водяной насос имеет следующие преимущества и недостатки:

    Преимущества погружного насоса

    • Этот насос предотвращает кавитацию.
    • Нет необходимости в ручной заливке, так как он погружается в воду и оттуда получает заливку.
    • Кабель погружного водяного насоса можно использовать как в пресной, так и в соленой воде.
    • Имеет более высокую эффективность, чем другие типы.
    • Экономит большую часть энергии, потому что всасывает воду внутрь себя, используя давление воды.
    • Погружной водяной насос может перекачивать как жидкости, так и твердые вещества.
    • Бесшумная работа.
    • Эти насосы более эффективны, чем струйные насосы.
    • Погружные насосы перекачивают жидкости, выталкивая их, а струйные насосы перекачивают жидкости, вытягивая их.
    • Этот насос может сэкономить большое количество энергии.
    • Он также может работать при полном погружении в воду.
    • У него нет проблем с кавитацией.
    • Этот тип насоса имеет достаточное внутреннее давление для перекачки воды

    Недостатки погружных насосов

    • Если уплотнение насоса потеряет свою целостность, это может привести к протечке насоса и, в конечном итоге, к повреждению внутренних компонентов.
    • Отсутствие воды может привести к перегреву двигателя.
    • Насос погружен в воду, поэтому неисправность насоса не может быть быстро обнаружена.
    • Если насос не полностью погружен в воду, это может привести к серьезному повреждению.
    • По сравнению с непогружными насосами погружные насосы имеют высокую стоимость.
    • Уплотнение насоса со временем изнашивается.
    • Для разных применений требуются разные типы насосов, и один насос не может обслуживать все применения.
    • Двигатель насоса требует тщательного ухода; в противном случае он будет перегреваться.
    • Погружной водяной насос герметичен, который со временем ржавеет. Поэтому вода может попасть в двигатель и повредить его детали.
    • Эти насосы трудно ремонтировать из-за того, что они могут погружаться в воду.
    • Этот тип насоса имеет высокую цену из-за его механических свойств
    • Его нельзя использовать для всех типов приложений.
    • Сложный уход.

    Применение погружных насосов

    • Погружные насосы используются для осушения, добычи нефти, питьевого водоснабжения, орошения.
    • Эти насосы работают в колодцах, дренах и мокрых колодцах.
    • Этот насос также можно использовать на заводах и в бассейнах. В бассейнах обычно используются погружные водяные насосы для откачки сточных вод, которые попадают в дома и другие здания, на строительные площадки и в канализацию.

    Часто задаваемые вопросы Раздел

    Для чего используется погружной насос?

    Погружной насос используется для следующих применений:

    • Используется для перекачки воды из колодца
    • Используется в ирригационных системах, особенно в сельском хозяйстве
    • желаемая область
    • Также используется для перекачки сточных вод

    Могут ли погружные насосы работать всухую?

    Да, погружной насос может работать в сухих условиях, когда уровень воды становится ниже минимально необходимого уровня.

    Погружные насосы лучше?

    Да, потому что для работы этих насосов требуется меньше энергии, а также они работают эффективнее, чем другие насосы.

    Как долго может работать погружной насос?

    Максимальный срок службы погружных насосов от 8 до 10 лет. Погружной насос также может проработать до 15 лет при умеренном использовании.

    Почему конструкция погружных насосов отличается от конструкции других насосов?

    • Двигатель погружного насоса должен быть полностью герметизирован, чтобы предотвратить попадание воды в электрическую систему.
    • Проблемы или повреждения обычных насосов можно легко определить, поскольку они работают вне воды. Пока погружные насосы погружаются в воду, трудно определить их проблемы.

    Уникальная конструкция погружных насосов предотвращает эти проблемы. По этой причине погружные насосы имеют конструкцию, отличную от других насосов.

    Узнать больше:

    1. Какие существуют типы насосов?
    2. Как работает буровой насос?
    3. Как работает септический насос?

    Как работает погружной скважинный насос?

    Если вы получаете воду из частного колодца, вы несете ответственность за тестирование, мониторинг, очистку и доставку питьевой воды в ваш дом. Ваша система водоснабжения состоит из ряда компонентов, которые работают вместе, чтобы обеспечить ваш дом чистой безопасной питьевой водой. Погружной колодезный насос – это оборудование, которое доставляет воду из колодца в ваш дом.

    Типичная система колодезной воды состоит из погружного насосного агрегата, который поднимает воду из колодца под землей и доставляет ее в резервуар для хранения, где она хранится и находится под давлением до тех пор, пока она вам не понадобится. Существует множество различных типов, видов и размеров насосов, предназначенных для использования в бытовых системах водоснабжения. Некоторые насосы служат для специальных целей, таких как повышение давления воды или подача воды к специальному выпускному отверстию, как в дистилляционной системе.

    Давайте посмотрим, как на самом деле работает погружной скважинный насос в основе вашей системы подачи воды.

    Что такое погружной скважинный насос?

    Погружной скважинный насос предназначен для работы под землей. Подобно дренажному насосу, установленному во многих домах, погружной скважинный насос не будет работать, если он полностью не погружен в жидкость. В отличие от надземной насосной системы, которая всасывает воду из-под земли, погружной насос предназначен для выталкивания воды на поверхность.

    Насосы могут различаться по размеру, и существует два основных типа погружных насосов, используемых для подачи питьевой воды: мелководные и глубинные. Типичный погружной скважинный насос состоит из цилиндра длиной от 2 до 4 футов и диаметром от 3 до 5 дюймов. Эта трубка имеет герметичный двигатель, тесно связанный с корпусом водяного насоса. Герметизация двигателя предотвращает попадание воды внутрь и короткое замыкание. Двигатель приводит в движение рабочее колесо. При включении реле давления крыльчатка начинает вращаться, всасывая воду в насос. Затем вода проталкивается через корпус насоса и выносится на поверхность. Остальная часть агрегата состоит из кабеля, соединенного с двигателем, и трубы, по которой вода транспортируется на поверхность и в резервуар для хранения.

    Размер единицы зависит от производительности колодца и потребностей вашей семьи. Насос должен быть рассчитан на нормальную пиковую нагрузку в вашем домашнем хозяйстве, а не просто на среднее использование. Одним из важных правил является никогда не устанавливать систему, которая имеет большую производительность насоса, чем ваша скважина, если только вам не нужно использовать хранилище скважин вместе с нормальным дебитом для удовлетворения пикового спроса.

    Преимущество погружных колодезных насосов

    Надземные водяные насосы имеют более высокий уровень механических проблем и отказов из-за динамики подъема воды из колодца. Наземные насосы могут потерять напор, что приведет к перегоранию двигателя и необходимости его замены. Погружные насосы имеют меньше проблем и могут прослужить до 25 лет, прежде чем потребуется их замена. Кавитация является распространенной проблемой наземных насосов. Погружные насосы не подвержены проблемам кавитации из-за того, что они обычно находятся глубоко под поверхностью воды.

Напряжения и деформации при сварке

Напряжения и деформации в металлических сварных конструкциях возникают в результате нарушений технологии выполнения работ. О надежности в таких случаях говорить не приходится, поскольку на стыках образуются трещины, которые в конечном итоге приводят к разрушению конструкции. Помимо этого не исключается деформация металлических элементов. Часто она настолько критична, что эксплуатация изделия невозможна.

СОДЕРЖАНИЕ

• Определение мест образования деформаций и напряжений
• Причины возникновения деформаций и напряжений при сварке
• Виды сварочных деформаций
• Как избежать деформации металла при сварке
• Временные и остаточные напряжения – методы устранения
• Методы устранения деформаций

Определение мест образования деформаций и напряжений

Сварочные напряжения – это направленные на соединительный шов механические воздействия постоянного характера. Они могут быть:

• изгибающего действия;
• растягивающего;
• срезающего;
• сжимающего;
• растягивающего.

Сварочные деформации – это изменение формы конструкции в результате воздействия внутренней силы. Точка приложения этой силы приходится на места сварки. Деформации могут проявляться не сразу, а по истечении некоторого времени как результат усталости металла или после начала эксплуатации под воздействием дополнительных нагрузок. При благоприятных раскладах возможен минимальный ущерб, который выражается снижением устойчивости к воздействию коррозии. Если же внутреннее напряжение слишком высокое, то не исключается разрушение конструкции.

Причины возникновения деформаций и напряжений при сварке

Напряжения и деформации во время сварки могут возникать по нескольким причинам. Их принято разделять на две группы: основные и побочные. Отличительная особенность между ними состоит в том, что первые образуются во время сварочного процесса и объективно неизбежны. А вот побочные напряжения можно и нужно предотвращать.

Основные причины деформаций, относящиеся к второй группе (побочные):

1. Неравномерный нагрев металлической заготовки. Суть физического процесса сводится к тому, что металл с более высокой температурой расширяется больше. Между двумя примыкающими слоями с разной температурой образуется напряженность. Она тем больше, чем выше показатели температуры и, соответственно, коэффициент теплового расширения. С возрастанием значений прямо пропорционально увеличивается и вероятность деформации конструкции.
2. Усадки имеют место в тех случаях, когда жидкий металл резко охлаждается и переходит в твердое состояние. Во время этого процесса прилегающие участки растягиваются, в результате чего создается внутреннее напряжение металла, которое может быть как продольным, так и поперечным по отношению к стыку. В первом случае вероятно изменение длины заготовки, а во втором – образование угловой деформации.
3. Структурные изменения. Соединение заготовок из высокоуглеродистой и легированной стали сопровождается большим нагревом заготовок. В результате этого имеет место закаливание металлов, сопровождаемого изменением объема и значений коэффициента теплового расширения. В результате этих процессов образуется напряжение, приводящее к образованию трещин на видимой части шва и внутри него. Исключением является процесс сваривания стали с содержанием углерода до 0,35%. В этом случае структурные изменения тоже имеют место, но они настолько малы, что существенного влияния на качества соединения не оказывают.

К побочным причинам деформаций причисляют:

• неверный выбор электродов,
• сварка выполнялась в неправильном режиме;
• нарушения технологии выполнения сварочных работ;
• плохая подготовка кромок;
• ошибка при выборе типа шва;
• слишком маленькое расстояние между двумя разными швами;
• большое количество точек пересечения;
• неопытность специалистов;
• ошибки конструктивного характера.

Виды сварочных деформаций

Сварочные напряжения могут быть структурными или тепловыми в зависимости от причин их образования. Как понятно из названия, тепловые возникают в процессе нагрева или остывания заготовок, а структурные – в результате внутренних изменений материала. Они могут проявляться и комплексно, например, в случае сваривания высокоуглеродистых и легированных сортов стали.

Если принять во внимание место действия, то напряжения возникают в пределах всей конструкции, сварного соединения, в зернах или кристаллической решетке металла. По виду напряженного состояния их разделяют на три группы:

• Линейные. Характеризуются односторонним направлением действия;
• Плоские. Имеют двустороннюю направленность воздействия;
• Объемные. Действие напряжения направлено по трем осям.

Для улучшения качества и увеличения скорости работ, вы всегда можете воcпользоваться нашими верстаками собственного производства от компании VTM.

Деформация, которая возникает во время сварочных работ, называется общей. В случаях, когда меняются форма и размеры одной или нескольких расположенных рядом свариваемых деталей, деформация называется местной.

Деформации принято различать и по продолжительности действия. Временными называют те, воздействие которых проявляется исключительно в период выполнения сварочных работ. Геометрические параметры восстанавливаются после остывания металла. Изменение формы, которое остается и после того, как устранена сама причина ее образования, называется остаточной. В случаях, когда геометрические параметры после работы приходят в начальную форму, деформации принято называть упругими, в обратном случае – пластическими.

Как избежать деформации металла при сварке

Для уменьшения вероятности деформации деталей и готовой конструкции специалисты рекомендуют придерживаться некоторых правил:

1. На этапе проектирования сделать расчет деформаций для нормального формирования сварочного шва, выбрать оптимальные припуски для усадки.
2. Расположить швы желательно симметрично относительно осей узлов.
3. При проектировании не допускать, чтобы в одной точке пересекалось больше трех швов.
4. Перед началом сварочных работ проверить, все ли зазоры на стыках соответствуют расчетным показателям.
5. Не формировать сварочные швы в местах предполагаемой концентрации внутренних напряжений металла.

В целях уменьшения деформации металла и напряжений внутри материалов во время выполнения сварочных работ специалисты используют специальные приемы. Наиболее эффективные из них:

• Создание дополнительных очагов деформации, вектор которых направлен в противоположную сторону.
• Длинные швы (1 метр и более) разбиваются на несколько участков до 15 см каждый. Сваривание выполняется обратноступенчатым методом.
• Часто помогает снижение температуры в сварочной зоне. Для этого во время сварки под стыки подкладываются графитовые или медные пластины.
• Расположенные недалеко друг от друга стыки свариваются так, чтобы деформации компенсировали одна другую.
• При соединении заготовок из вязких металлов применяются технологии и методы, направленные на снижение остаточных явлений.
• Если условиями эксплуатации допускается возможность создания коротких швов, то следует делать стыки как можно меньше.

• При сваривании желательно делать как можно меньше проходов.
• В случаях, когда предусматривается формирование двухстороннего шва, следует наплавлять слои с каждой стороны попеременно.
• Перед началом работы можно выгнуть края заготовок в сторону противоположную направлению деформации. После остывания они вернутся в исходное положение.
• Количество прихваток должно быть минимальным.
• Небольшие заготовки и узлы приваривать с использованием кондукторов и шаблонов.

Временные и остаточные напряжения – методы устранения

Для снятия напряжений отлично подходят механическая обработка и отжиг. Температурное воздействие выполняется в случаях, когда возникает необходимость в точном соблюдении заданных размеров. Отжиг может быть местным или общим. Металл нагревается до температуры 550-680 °C. Работы выполняются в три приема: разогрев, выдержка при заданной температуре и охлаждение.

Механическое снятие напряжений включает обработку соединений проковкой, взрывом, вибрацией или прокаткой. Преследуемая цель – создание обратно направленной нагрузки. Для проковки горячей или холодной чаще всего применяется пневматический молот. Для создания вибраций применяется специальное устройство, генерирующее колебания в диапазоне от 10 до 120 Гц. Способ воздействия выбирается с учетом сложности конструкции, формы и размеров деталей.

Методы устранения деформаций

Существует несколько способов устранения дефектов геометрии конструкции: термический с местным или общим нагревом, чисто механический и комбинация этих двух способов – термомеханическое устранение дефектов. В случае применения термического способа правки с полным обжигом конструкцию изначально закрепляют в устройстве, которое будет создавать давление на деформированный участок. После этого ее нагревают в печи.

При локальном нагреве упор делается на сжимании металла при остывании. Для устранения изъяна участок прогревается с помощью сварочной дуги или газовой горелки. Поскольку соседние участки металла остаются холодными, то зона нагрева носит локальный характер и расширяется незначительно. После остывания дефективный участок выпрямляется, а его форма становится приемлемой.

Термическое воздействие является пригодным для исправления всех вариантов дефектов. Но при работе с тонкостенными листовыми материалами следует учитывать особенности:

• нагрев очень быстро распространяется по большой площади тонкого листа. В силу этих причин силы сжатия бывает недостаточно для устранения деформации;
• максимально допустимая температура локального нагрева составляет 600-650 °C. В противном случае буду образовываться новые дефективные участки и деталь станет непригодной для дальнейшей эксплуатации.

Исправление механическим путем подразумевает создание обратно направленных нагрузок на растянутые участки. Самые распространенные способы воздействия – вальцовка, изгибание, ковка, прокатка, растяжка.

Термомеханическая правка включает разогрев участка до 700-800 °C с последующим механическим воздействием. Участки с сильным деформированием исправляют следующим способом. Сначала делают обратные куполообразные выступы, после чего нагревают и резко охлаждают.

Способ устранения деформации выбирается в зависимости от сложности и размеров конструкции. При этом учитываются показатели трудозатрат, финансовые издержки и расход материалов.

Напряжения и деформации при сварке

Оцените, пожалуйста, статью

12345

Всего оценок: 11, Средняя: 3

Деформации и напряжения при сварке: причины, виды, способы устранения

Содержание:

1. Что являют собой напряжения и деформации
2. Почему образуются деформации и напряжения
3. Виды деформаций и напряжений
4. Тестирование сварных швов и расчет деформаций
5. Способы устранения сварочных напряжений
6. Способы устранения деформации
7. Как предотвратить возникновение напряжений и деформации
8. Методы противодействия сварочным деформациям и напряжениям
9. Интересное видео

В производстве металлоконструкций самые надежные и долговечные соединения обеспечивает сварочная технология при условии безошибочного проведения работ. Если же хоть незначительно нарушаются технологии процесса, то в создаваемой конструкции формируются деформации и напряжения при сварке. При этом искривляются формы, возникают неточности в размерах изделия, что делает невозможным качественное выполнение функциональных задач.

Что являют собой напряжения и деформации

Появлением напряжений и искажений сопровождается любое силовое воздействие на металлическое изделие. Силу, которая оказывает давление на единицу площади называют напряжением, а нарушение целостности форм и размеров в результате силовой нагрузки называют деформацией.

Напряжение может быть вызвано физическим усилием сжимающего, растягивающего, срезающего или изгибающего характера. Когда сварочные напряжения и деформации превышают допустимые значения, то это влечет за собой разрушению отдельных элементов и всей конструкции.

Почему образуются деформации и напряжения

Деформации при сварке появляются из-за вызванных разными факторами внутренних напряжений. Причины таких нарушений условно разделяют на две большие категории: основные (неизбежные), которые всегда присутствуют при сварочных работах и сопутствующие, которые подлежат устранению.

Причины неизбежные

Группу основных составляют следующие причины возникновения напряжений и деформаций при сварке:
структурные видоизменения, провоцирующие развитие сжимающих и растягивающих напряжений. Довольно часто при охлаждении изделий, выполненных из высокоуглеродистых и легированных стальных сплавов при нарушается зернистая структура металлов и размеры самих деталей.

В результате меняется первоначальный объем металла, что собственно и поднимает внутреннее напряжение;

• неравномерный прогрев. В процессе сварки нагревается только задействованный участок металла, при этом он расширяется и оказывает влияние на менее нагретые слои. Образующаяся вследствие прерывистого прогрева высокая концентрация напряжений в сварных соединениях в основном зависит от показателей линейного расширения, степени теплопроводности и температурного режима. Чем выше эти показатели, тем меньшей является теплопроводность металла и соответственно возрастают риски неточностей сварочном шве;
• литейная усадка, когда объем металла заметно уменьшается из-за его кристаллизации. Объясняется это тем, что в расплавленном металле под влиянием усадки образуется сварочное напряжение, которое может быть одновременно поперечным и продольным.

Не только внешние силовые воздействия способны спровоцировать напряжение при сварке. Металлическим сплавам характерны также свои собственные напряжения и деформации, которые разделяются на остаточные и временные. Первые возникают вследствие пластичной деформации и даже после охлаждения конструкции они в ней остаются. Когда появляются временные сварочные деформации? Непосредственно в процессе сваривания в прочно зафиксированном изделии.

Сопутствующие причины

Кроме основных существуют также побочные причины возникновения деформаций при сварке. К таковым относят:

• отклонение от технологических нормативов, например, использование не подходящих для конкретного случая электродов, нарушение режимов сварки, недостаточная подготовка изделия к сварочному процессу и другие;
• несоответствие конструктивных решений: частое пересечение между собой сварных соединений или недостаточное расстояние между ними, неточно подобранный тип шва и т. д.;
• отсутствие опыта и соответственных знаний у сварщика.

Что из перечисленного вызывает концентрацию напряжений в сварных соединениях? Любое неправильное действие приводит к технологическим дефектам шва, в частности к появлению трещин, пузырей, непроваров и других браков.

Виды деформаций и напряжений

Различают разные виды напряжений в зависимости от характера их возникновения, периода действия и других факторов. В таблице ниже показано что вызывает концентрацию напряжений в сварных соединениях и какими они бывают.

Виды деформаций при сварке бывают:

• местные и общие. Первые возникают на отдельных участках и изменяют только часть изделия. Вторые проводят к изменению размера всей конструкции и искривлению ее геометрической оси;
• временные и конечные. Возникающие в конкретный момент сварочные деформации называют временными, а те, которые после полного охлаждения изделия остаются в нем — остаточными;
• упругие и пластичные. Когда после сварки размер и форма конструкции полностью восстанавливаются, деформация упругая, если дефекты остаются — пластичная.

Деформации металла возможны как в плоскости сварной конструкции, так и вне нее.

Тестирование сварных швов и расчет деформаций

С целью определения прочности и надежности шва, и выявления возникших дефектов проводится тестирование сварных соединений. Такой контроль позволяет своевременно обнаружить браки и оперативно их устранить.

Для выявления изъянов используют следующие типы контроля:

• разрушающий. Позволяет исследовать физические качества сварного шва, активно применятся на производственных предприятиях;
• неразрушающий. Проводится посредством внешнего осмотра, капиллярного метода, магнитной или ультразвуковой дефектоскопии, контролем на проницаемость и другими способами.

При производстве конструкций с применением сварки одним из важных нюансов является точное определение возможных деформаций и напряжений. Их наличие приводит к отклонениям от первоначальных размеров и форм изделий, понижает прочность конструкций и ухудшает эксплуатационные качества.

Расчет сварочных напряжений и деформаций позволяет проанализировать разные варианты проведения сварочных операций и спланировать их последовательность так, чтобы в процессе работ конструкция подвергалась минимальным напряжениям и образованию дефектов.

Способы устранения сварочных напряжений

Дли ликвидации напряжений проводят отжиг или же используют механические методы. Наиболее прогрессивным и действенным считается отжиг. Применяется метод в случаях, когда к геометрической точности всех параметров изделия выдвигаются сверхвысокие требования.

Отжиг может быть общим или местным. В большинстве случаев проводят процедуру при температуре 550-680°С. Весь процесс проводится в три этапа: нагрев, выдержка и остывание.

Из механических способов чаще всего используется прокатка, проковка, техника вибрации и обработка взрывом. Проковка проводится с применением пневмомолота. Для виброобработки используют вызывающие вибрацию устройства, у которых в течение нескольких минут 10-120 Гц составляет резонансная частота.

Способы устранения деформации

Деформация металла при сварке устраняется термомеханической, холодной механической и термической правкой с общим или местным нагревом. При полном отжиге конструкция прочно фиксируется в специальном устройстве, которое на требуемые участки образует давление. После закрепления изделие помещается в печь для нагрева.

Принцип термического способа состоит в том, что в процессе охлаждения металл сжимается. Растянутый участок нагревают с помощью дуги или горелки таким образом, чтобы холодным оставался окружающий сплав. Это препятствует сильному расширению горячего участка. В процессе остывания конструкция выпрямляется. Метод идеально подходит для правки листовых полос, балок и других изделий.

Холодная правка проводится с применением постоянных нагрузок, которые образуют с помощью разнообразных прессов, валков для прокатки длинных конструкций. В сильно растянутых конструкциях для ликвидации деформаций используют термическую правку. Сперва собираются излишки металла, после чего проблемные участки прогреваются.

Какой из методов считается самым лучшим? Однозначного ответа здесь не существует. При выборе технологии следует учитывать тип, размеры и формы металлического изделия, какие особенности вызвали деформации и сварочные напряжения, и деформации, возникшие в плоскости или снаружи. Также внимание стоит обратить на эффективности методики и предстоящих трудозатратах.

Как предотвратить возникновение напряжений и деформации

Чтобы повысить качество конструкций и предотвратить образование браков, следует знать от чего зависит величина деформации свариваемого металла.

Понизить напряжения в процессе сварочных работ и предотвратить деформации можно, если придерживаться следующих правил:

• при проектировании сварной конструкции сперва нужно провести расчет сварочных деформаций, что позволит правильно сформировать сечения швов и предусмотреть на отдельных участках изделия необходимые для усадки припуски;
• швы нужно выполнять симметрично к профильным осям всего изделия и отдельных его деталей;
• очень важно, чтобы в одной точке не было пересечений более чем трех швов;
• перед свариванием конструкцию необходимо проверить на соответствие расчетам величин зазоров в стыках и общих размеров;
• понизить остаточную деформацию можно, если создать в соединении искусственную деформацию, противоположную по знаку от выполняемой сварки. Для этого применяется общий или местный подогрев конструкции;
• при выполнении длинных швов применять обратноступенчатый способ на проход;
• использовать теплоотводящие прокладки или охлаждающие смеси, способные уменьшить зону разогрева;
• накладывать швы таким образом, чтобы последующее соединение вызывало обратные от предыдущих швов деформации;
• подбирать для вязких металлов такие сварочные техники, которые способны понизить конечные деформации.

Нужно понимать, чтобы понизить к минимуму деформации при сварке, причины их возникновения и меры предупреждения непосредственно повязаны между собой. Поэтому вначале нужно провести все расчеты и подготовительные работы, и только после этого приступать к процессу сваривания металлоконструкций.

Методы противодействия сварочным деформациям и напряжениям

Намного проще предотвратить проблему, нежели ее устранять. Касается это также сварочных работ. Чтобы не столкнуться с устранением брака, а также избежать лишних финансовых затрат следует обратить внимание на некоторые меры борьбы со сварочными напряжениями и деформациями.

Сопроводительный и предварительный подогрев

Выполнение таких видов подогрева улучшает качественные характеристики шва и прилегающих к нему участков. Также метод способствует уменьшению остаточного напряжения и пластических деформаций. Применяют подогрев для склонных к возникновению кристаллизационных трещин и закалке сталей.

Наложение швов в обратно ступенчатом порядке

Если длина шва превышает 1000 миллиметров, то следует разбить его на отдельные участки протяжностью 100-150 мм каждый и вести их нужно противоположно к направлению сварки. Применение такого способа позволяет достичь равномерного нагревания металла и существенно понизить деформацию, что нельзя отнести к случаю последовательного наложения.

Проковка швов

Как холодный, так и нагретый металл можно проковывать. Металл от силы удара разжимается в разные стороны, понижая таким образом растягивающее напряжение. Если конструкция создана из склонного к появлению закалочных структур металла, то на таких изделиях проковка не выполняется.

Выравнивание деформаций

Сущность способа состоит в подборе порядка выполнения швов. При этом каждое последующий шов должен создавать противодействующую деформацию предыдущему соединению. Очень актуально это при сваривании двусторонних соединений.

Жесткое крепление деталей

В течение всего процесса сварки обрабатываемые детали необходимо жестко и прочно закреплять в кондукторах. Вынимать можно только после полного охлаждения. Следует обратить внимание, что у такого метода есть один недостаток — повышенные риски появления внутренних напряжений.

Термическая обработка

Улучшает механические характеристики шва и расположенных вблизи участков, выравнивает структуру соединения, понижает внутренние напряжения. Термическая обработка состоит из разных операций: отпуск, отжиг (полный или низкотемпературный), нормализация.

Наилучшим способом обработки для сварных изделий считается нормализация, особенно хорошо подходит метод для изделий из низкоуглеродистых сталей.

Интересное видео

Основы искривления при сварке

Как возникает искривление?

Сварка обычно включает нагрев материалов в месте соединения для их сплавления. Это тепло вызывает расширение и сжатие. Если нагрев и охлаждение неравномерны, могут возникнуть искажения. Это искажение возникает из-за остаточного напряжения.

Возникают два основных напряжения.

• сжимающее напряжение, возникающее в области, окружающей кромки основного металла, из-за теплового расширения в областях рядом со сварочной ванной.

Напряжение растяжения

• возникает, когда остальная часть металла сопротивляется сжатию нагретой области и металла сварного шва.

Вы можете определить величину термического напряжения, вызванного материалом, только по изменению объема зоны сварки и результирующему перемещению материала, когда он затвердевает и охлаждается до комнатной температуры.

Если напряжение, возникающее при расширении и сжатии, превышает предел текучести основного металла, в соединении может возникнуть локальная пластическая деформация. Пластическая деформация искажает структуру сварного соединения. Это приводит к постоянному изменению размеров или формы компонентов. Для лучшего понимания того, как это происходит, для иллюстрации примера используется следующий рисунок со стальным стержнем.

Рис. 1

Виды сварочной деформации

Продольная деформация

Продольная усадка происходит по длине шва. При охлаждении сварной шов и окружающая его область сжимаются, в результате чего заготовка укорачивается. Этот тип искажения является наибольшим, когда заготовка не закреплена должным образом.

Рис. 2: Продольная деформация

Поперечная деформация

Эта деформация возникает, когда металл сжимается после сварки и тянет его края друг к другу. Это происходит потому, что металл изначально расширился, но при охлаждении испытал более высокую скорость сжатия.

Рис. 3: Поперечная деформация

Угловая деформация

Угловая деформация возникает, когда углы между свариваемыми деталями изменяются в результате усадки. Сжатие больше вверху, так как в верхней части сварочная ванна больше, чем в нижней. См. рисунок ниже.

Рис. 4: Угловая деформация

Изгиб, искривление и деформация

Если все вышеперечисленные типы деформации возникают в одном соединении, результатом является несколько сложных деформаций. Искажения могут быть в виде изгиба, коробления и искривления. При изгибе центр сварного шва не совпадает с нейтральной осью поперечного сечения.

Деформация образуется, когда части сварной тарелки находятся внутри между несколькими точками жесткости. По длине сварного шва может быть несколько тарельчатых секций.

С другой стороны, из-за упругой потери устойчивости металлический лист изгибается по ширине. Если вы попытаетесь расплющить такой сустав, он, скорее всего, сломается.

Рис. 6: Потеря устойчивости

Причины деформации

Как правило, в металлообрабатывающей и сварочной промышленности существует три основные причины деформации. Их:

1. Остаточное напряжение
2. Термическая резка
3. Сварка

Остаточные напряжения

Остаточные напряжения представляют собой заблокированные напряжения, присутствующие в технических компонентах даже при отсутствии внешней нагрузки, и они возникают в основном из-за неравномерного объемного изменения металлического компонента независимо от производственных процессов, таких как термообработка, механическая обработка, механическое деформирование, литье, сварка, нанесение покрытий и т. д. Однако, если максимальное значение остаточных напряжений не превышает предела упругости металла, могут присутствовать остаточные напряжения. Если напряжения превышают предел упругости, это приводит к пластической деформации и деформации деталей.

Остаточные напряжения могут быть растягивающими или сжимающими в зависимости от местоположения и типа неравномерного объемного изменения, происходящего из-за дифференциального нагрева и охлаждения, например, при сварке и термической обработке, или локализованных напряжений, таких как контурная прокатка, механическая обработка, дробеструйная обработка и т. д. Влияние остаточных напряжений можно наблюдать на свариваемом материале, когда валик металла шва наплавляется продольно на плоскую пластину. Сварное соединение во время охлаждения имеет тенденцию сжиматься и изгибает стальной лист в сторону свариваемой стороны.

Термическая резка

Помимо сварки, термическая резка, используемая при обработке стали, подготовке швов и кромок, также вызывает деформацию основного металла и вызывает остаточное напряжение. При газопламенной резке стали материал, подлежащий резке, нагревается до температуры воспламенения кислородно-топливным пламенем. Температура воспламенения стали составляет около 815°С, при этой температуре железо быстро реагирует с кислородом с образованием оксидов, которые расплавляются при температуре воспламенения. Струя чистого кислорода прожигает или режет сталь, а экзотермические реакции при образовании оксида вызывают локальное повышение температуры до точки плавления материала.

Эта высокая температура вызывает расширение стали, прилегающей к поверхности реза, что вызывает деформацию листа во время резки. Не все естественное расширение краев материала может быть компенсировано, и произойдет некоторая пластическая деформация. Когда материал охлаждается, края сжимаются, и из-за начальной пластической деформации, вызвавшей утолщение, конечная длина оказывается меньше исходной, что приводит к деформации в противоположном направлении.

Сварка

Когда накладывается сварной шов, это расплавленный металл и, следовательно, горячий, при охлаждении он дает усадку, эта усадка создает нагрузку на сварной шов и основной материал вблизи сварного шва.

Деформация также создается локальным нагревом основных металлов, что вызывает локальное расширение и сжатие во время операции сварки. Локальное расширение и сжатие происходит в холодном основном металле вблизи зоны сварки, что ограничивает движение от этих сил, за счет этого действия накапливаются остаточные напряжения.

Эти напряжения в первую очередь возникают из-за дифференциального термического цикла сварки (нагрев, пиковая температура и охлаждение в любой момент сварки), испытываемого металлом шва и областью, близкой к границе сплавления, т.е. зоной термического влияния (рис.2). Вид и величина остаточных напряжений непрерывно изменяются на разных стадиях сварки, т. е. при нагреве и охлаждении. При нагреве преимущественно возникают сжимающие остаточные напряжения в области нагреваемого для плавления основного металла за счет теплового расширения, которое (тепловое расширение) ограничивается низкой температурой окружающего основного металла. После достижения пикового значения остаточные напряжения сжатия постепенно уменьшаются за счет разупрочнения металла при нагреве.

Остаточное напряжение сжатия снижается до нуля, как только начинается плавление, и наблюдается обратная тенденция на стадии охлаждения сварки. При охлаждении, когда металл начинает сжиматься (уменьшаться в размерах), возникают растягивающие остаточные напряжения (если усадка не допускается ни из-за ограничений со стороны материала, ни из-за зажима заготовки), и величина напряжения продолжает увеличиваться до тех пор, пока не будет достигнута комнатная температура.

Рис. 7: расположение термического цикла сварки A, B и C

Тепловложение

Чем больше общее тепловложение, тем больше искажение. Подвод тепла идет рука об руку с увеличением количества используемых сварных швов. Это часто является результатом диаметра электрода/наполнителя и силы тока. Говорят, что одиночные более крупные прогоны производят меньшую деформацию из-за меньшего количества тепловых циклов и, следовательно, меньшего общего подводимого тепла. Этот подход должен учитывать другие требуемые механические свойства сварного соединения, такие как ударная вязкость сварного шва и ЗТВ.

Подготовка стыков и сварных швов размер

Силы усадки увеличиваются с увеличением количества металла шва, помещенного в соединение. Использование подготовки шва правильного размера и размера галтели уменьшает деформацию и экономит время и деньги. Путем размещения углового сварного шва правильного размера и сведения к минимуму деформации усиления сварного шва можно легко свести к минимуму.

Процесс сварки

По сравнению с ручной дуговой сваркой полуавтоматическая и автоматическая сварка обычно дает меньшую деформацию. Это связано с тем, что он обычно имеет более высокую скорость осаждения, обладает высокой способностью создавать более непрерывный валик, что приводит к более равномерному распределению тепла. Последовательность пусков и остановок, обычная для ручной дуговой сварки, приводит к неравномерному тепловому расширению. Это может вызвать повышенную деформацию в соединениях, сваренных вручную дуговой сваркой.

Свойства исходного материала

Коэффициент теплового расширения на единицу объема тепла является основным свойством, влияющим на деформацию. Материалы с высоким расширением на единицу тепла также испытывают сильное сжатие, что приводит к большим искажениям. Короче говоря, чем больше материал растет на 1°C температуры, тем больше он деформируется.

Как контролировать деформацию при сварке

Деформацию необходимо контролировать на всех этапах изготовления (перед сваркой, во время сварки и после операции сварки).

Перед сваркой

Хорошая конструкция соединения

Хорошо спроектированные соединения требуют минимального объема сварки и не страдают от переваривания. Это важно при работе со стыковыми швами.

Рис. 8: Иллюстрация правильной конструкции соединения

Приспособления и приспособления

Приспособления и приспособления для сварки помогают поддерживать точность и уменьшают деформацию металла, когда соединение подвергается термоусадке после охлаждения. Идея состоит в том, что приспособление или приспособление будет препятствовать перемещению основного материала, заставляя охлаждающийся сварной шов поддаваться (или поддаваться), а не окружающий материал.

Рис. 9. Установка шаблонов и приспособлений

Прихватка

Прихватка работает как зажимы, скрепляя основной металл в нужном месте. Количество и размер этих сварных швов зависят от толщины и типа основного материала. Более тонкие материалы обычно требуют более частых прихваток.

Предварительная настройка

Предварительная настройка включает в себя сборку компонентов таким образом, чтобы они компенсировали искажения и обеспечивали правильность размеров изделия после отделки. См. пример ниже.

Рис. 10: Пример предварительной настройки

Во время сварки

Последовательность сварки

Это порядок выполнения сварных швов в любом проекте. Правильная последовательность обеспечивает равномерное распределение тепла и повышает жесткость сварных соединений. В результате он обеспечивает равномерное распределение остаточных напряжений по всему компоненту, тем самым уменьшая деформацию.

Балансная сварка

Эта процедура включает балансировку остаточного напряжения с обеих сторон сварного соединения. Балансировочные сварные швы распространены при ремонте валов и других круглых сечений. Место сварщика проходит вдоль валов, которые проходят прямо напротив предыдущих. Это уравновешивает напряжение сжатия (заставляет их работать друг против друга) и ограничивает искажения.

Другие области применения сбалансированной сварки включают в себя стыковые соединения в форме двойной буквы U и двойной буквы V. При уравновешивании сварки (сварка с обеих сторон соединения) напряжения сжатия противодействуют друг другу. То же самое касается угловых швов. Немного подумав, вы можете заставить искажение работать на вас, а не против вас.

Рис. 11: Сбалансированная сварка в стыковом соединении с двойным V-образным вырезом

Сварка с обратным шагом и пропуском

При движении в одном направлении непрерывного сварного шва поперечные усадочные напряжения накапливаются, особенно при сварке встык. Чтобы свести к минимуму это, методы сварки с обратным шагом помогают уменьшить искажение, возникающее в этом случае. См. рисунок ниже.

Рис. 12: Методы обратного шага

После сварки

Большая часть контроля деформации выполняется до и во время процесса сварки. Однако, если вы в конечном итоге столкнетесь с искажением, вы можете исправить его, есть несколько процедур, которые можно выполнить после этого.

Первый — это выпрямление пламенем, представляющее собой метод нагревания для устранения искажений с использованием основных принципов искажения. Звучит нелогично, но это работает. При «контрнагреве» окружающий материал действует как тиски в первом примере и препятствует движению материала. При остывании он безудержно сжимается, тем самым исправляя искажения.

См. рисунок ниже.

Рис. 13: Методы правки пламенем

Еще один метод – упрочнение. Это включает снижение остаточного напряжения за счет растяжения сварного шва и близлежащего основного металла за счет удара по металлу. Этот процесс растяжения противодействует усадке и уменьшает результирующее сжатие.

Получите помощь, чтобы избежать искривления при сварке

Technoweld может предоставить процедуры сварки, исключающие искривление, обучение отслеживанию процесса и визуальный контроль сварки, чтобы убедиться, что ваши сварные швы соответствуют требованиям. Позвоните сегодня, чтобы узнать, как мы можем помочь!

Что такое остаточное напряжение? — TWI

Остаточные напряжения – это те напряжения, которые остаются в объекте (в частности, в сварной детали) даже при отсутствии внешней нагрузки или температурных градиентов. В ряде случаев остаточные напряжения приводят к значительным пластическим деформациям, приводящим к короблению и деформации объекта. В других они влияют на склонность к разрушению и усталость.

Нажмите здесь, чтобы посмотреть наши последние технические подкасты на YouTube .

Содержание

• Каковы причины?
• Какие эффекты они имеют?
• Как измерить остаточное напряжение?
• Как снизить остаточное напряжение?

Остаточные напряжения возникают, когда объект (особенно сварной компонент) подвергается напряжению, превышающему его предел упругости, что приводит к пластической деформации. Существуют три основные причины возникновения этих напряжений:

Тепловые изменения

Когда объект охлаждается от высокой температуры (например, после сварки), часто существует большая разница в скорости охлаждения по всему телу. Разница в скорости охлаждения поверхности и внутренней части объекта приводит к локальным изменениям теплового сжатия. Различные термические сжатия вызывают неравномерные напряжения. Во время охлаждения поверхность остывает быстрее, сжимая нагретый материал в центре. Поскольку материал в центре пытается охладиться, он ограничивается более холодным внешним материалом. Следовательно, внутренняя часть будет иметь остаточное напряжение растяжения, а внешняя часть компонента будет иметь остаточное напряжение сжатия.

Фазовые превращения

Когда материал подвергается фазовому превращению, возникает разница в объеме между новообразованной фазой и окружающим материалом, который еще не претерпел фазового превращения. Разница в объеме вызывает расширение или сжатие материала, что приводит к остаточным напряжениям.

Механическая обработка

Остаточное напряжение также возникает, когда пластическая деформация неравномерна по поперечному сечению объекта, подвергающегося производственному процессу, такому как гибка, волочение, выдавливание и прокатка. Когда материал подвергается деформации, одна его часть эластична, а другая пластична. После снятия нагрузки материал пытается восстановить упругую часть деформации, но полностью восстанавливается из-за соседнего пластически деформированного материала.

В зависимости от применения остаточные напряжения могут быть положительными или отрицательными. Например, остаточные напряжения реализуются в конструкциях некоторых приложений для получения положительного эффекта. Этого можно достичь с помощью лазерной наклепа, которая придает сжимающие остаточные напряжения поверхности объекта, что позволяет упрочнить тонкие срезы или упрочнить хрупкие поверхности.

Однако, как правило, остаточные напряжения имеют негативные последствия. Остаточные напряжения часто незаметны для производителя, если только они не приводят к значительным деформациям, но могут отрицательно сказаться на целостности конструкции. Например, толстостенные конструкции в состоянии после сварки более склонны к хрупкому разрушению, чем конструкции со снятыми напряжениями.

Нежелательные напряжения также влияют на усталостные характеристики.

Давно признано, что для несвариваемых материалов в условиях усталостного нагружения только растягивающие части цикла приложенного напряжения способствуют росту усталостной трещины (см. нижнюю часть рисунка 1). -сварное состояние, эффекты остаточных сварочных напряжений должны быть добавлены к эффектам приложенного циклического напряжения, в результате чего весь усталостный цикл (растяжение и сжатие) приводит к усталостному повреждению (см. верхнюю часть рисунка 1).

Рис. 1 Влияние остаточного напряжения при сварке на усталостное повреждение.

К счастью, влияние остаточных сварочных напряжений как на разрушение, так и на усталость прописано в нормах и стандартах таким образом, что большинство пользователей не знают о них, и им не нужно учитывать их в явном виде. Тем не менее, есть частные случаи, когда необходима количественная оценка остаточных напряжений.

Существует множество методов измерения остаточных напряжений. Они в целом подразделяются на три области: разрушающие, полуразрушающие и неразрушающие. Используемый подход часто зависит от требуемой информации. Из-за сложности некоторых методов измерения измерение должно выполняться в специализированном помещении. Это особенно верно для многих неразрушающих методов.

Ниже перечислены три основные категории:

Разрушающие

Эти методы включают разрушение измеряемого объекта и обычно используются с точки зрения исследований и разработок. Разрушающий контроль часто намного дешевле в реализации, чем неразрушающий контроль.

Примеры методов включают:

• Контурный метод. Контурный метод определяет остаточное напряжение путем разрезания объекта на две части и измерения карт высот поверхности вдоль свободной плоскости, созданной разрезом. Средний контур определяет деформации, вызванные перераспределением остаточных напряжений, и используется для расчета остаточных напряжений с помощью упругой конечно-элементной модели образца. Результатом является двумерная карта остаточного напряжения, перпендикулярная плоскости измерения.
• Резка. Метод продольной резки — это метод измерения остаточного напряжения по толщине, нормального к плоскости, проходящей через объект. Он включает в себя нарезание тонкой щели с шагом глубины по толщине заготовки и измерение результирующих деформаций в зависимости от глубины щели. Остаточное напряжение затем рассчитывается как функция положения по толщине, определяемого путем решения обратной задачи с использованием измеренных деформаций.

Полуразрушающий

Методы полуразрушения сравнимы с методами разрушения тем, что они используют принцип снятия напряжения для определения остаточного напряжения. Однако удаляется лишь небольшое количество материала, что позволяет конструкции лучше сохранять свою целостность.

Примеры:

• Глубокое бурение. Сверление глубоких отверстий включает в себя просверливание отверстия через толщину объекта, измерение диаметра отверстия, вырезание круглой прорези вокруг отверстия для удаления сердцевины материала вокруг отверстия, а затем повторное измерение диаметра отверстия. Остаточное напряжение определяется по геометрическому изменению.
• Сверление центрального отверстия. Сверление центрального отверстия работает по принципу сверления небольшого отверстия в объекте. Когда материал, содержащий остаточное напряжение, удаляется, оставшийся материал достигает нового состояния равновесия, которое имеет связанные с ним деформации вокруг отверстия. Деформации вокруг отверстия измеряются во время анализа с помощью тензодатчиков или оптических методов. Исходное остаточное напряжение в материале рассчитывается по измеренным деформациям.

Неразрушающий контроль

Существует множество методов, используемых для неразрушающего контроля, которые включают измерение влияния соотношения между остаточными напряжениями и их изменениями материала в интервале кристаллической решетки.

Примеры неразрушающих методов включают:

• Нейтронная дифракция. Использует нейтроны для измерения шага кристаллической решетки в объекте. Нейтроны, выходящие из объекта, имеют энергию, сравнимую с энергией падающих нейтронов, что позволяет определить остаточное напряжение по расстоянию решетки.
• Синхротронная рентгеновская дифракция. Требуется синхротрон для ускорения электромагнитного излучения, чтобы обеспечить понимание расстояния между решетками объектов по толщине. В этом процессе используется подход, аналогичный дифракции нейтронов, для расчета остаточного напряжения.
• Рентгеновская дифракция. Этот процесс позволяет измерять остаточное поверхностное напряжение, поскольку рентгеновское излучение проникает в поверхность объекта только на несколько сотен микрон.

Существует ряд методов, которые можно использовать для перераспределения или снятия остаточных напряжений. Соответствующая производственная схема и выбор параметров сварки могут уменьшить образование остаточных напряжений. Например, методы обработки сварки, которые уменьшают температурный градиент внутри объекта, уменьшают величину создаваемых напряжений.

После производственного процесса могут быть предприняты дополнительные шаги для радикального снижения остаточных напряжений внутри объекта. Этого можно добиться с помощью термической или механической обработки. Термическая обработка после сварки часто используется для снятия или перераспределения остаточных напряжений в свариваемом объекте. С механической точки зрения для достижения желаемого эффекта можно применять такие методы, как дробеструйная обработка, холодная прокатка и растяжение.

Чем может помочь TWI?

В настоящее время TWI предоставляет ряд услуг своим членам в отношении остаточных напряжений, вызванных технологическими процессами, в том числе:

• Измерение
• Численное моделирование
• Консультации по:

  Влияние остаточных напряжений на целостность конструкции (главным образом, разрушение и усталость)

  Методы снижения остаточных напряжений (например, послесварочная термообработка, проклевка и т.