Общие сведения. Сварные конструкции, непосредственно после сварки, имеют достаточно высокую степень отклонений по «геометрии». Причина таких отклонений состоит в возникновении остаточных сварочных напряжений, а также в некоторых случаях и деформаций (короблений) сваренных изделий, которые неизбежно сопутствуют процессу сварки. Возникает необходимость дополнительной обработки сварных соединений.
Остаточные механические напряжения, действующие на металлоконструкции (судовые, строительные, мостовые, трубопроводы и др.), приводят к деградации металла и вызывают возникновение в них, в процессе эксплуатации, дефектов и их развитие.
В местах концентраторов напряжений более интенсивно развиваются дефекты, например, коррозионные растрескивания под воздействием напряжений (КРН), питтинги, интенсивное протекание коррозионных процессов и др.
Основной способ снятия остаточных сварочных напряжений состоит в их термической обработке. Однако, в последние десятилетия, получил распространение способ снятия остаточных механических напряжений и стабилизации геометрических размеров металлоконструкций посредством возбуждения в сварной конструкции низкочастотных механических колебаний. Этот метод получил название - метод низкочастотной виброобработки (НВО).
Вибрационной низкочастотной обработке подвергают сварные конструкции не только из углеродистых сталей, но и изготовленные из алюминиевых и титановых сплавов. Широко используют низкочастотную виброобработку чугунных и стальных отливок.
Этот метод позволяет следующее:
1. Улучшить и стабилизировать структуру металла сварного шва и околошовной зоны.
2. Уменьшить деформации, которые вызваны сваркой.
3. Перераспределить (сгладить) пиковые показатели концентраторов напряжений в сварных соединениях.
4. Повысить качественную работоспособность и долговечность зоны сварного соединения до уровня основного металла сваренных деталей.
Малая энергоемкость систем низкочастотной виброобработки, относительно низкая стоимость технологического оборудования, а также простота его обслуживания позволяют эффективно применять метод низкочастотной виброобработки не только на крупных предприятиях, но и в условиях мелких и средних производств.
Преимущества метода низкочастотной виброобработки (НВО). Метод НВО – это наиболее современный, надежный и эффективный технологический процесс, основанный на мировых достижениях науки и техники, и имеет следующие преимущества в сравнении с термообработкой (ТО):
1. Затраты электроэнергии на несколько порядков меньше, чем при ТО.
2. Малая продолжительность процесса НВО (20-30 мин) по сравнению с ТО (до 3 суток).
3. Стоимость оборудования НВО незначительна по сравнению с полученной годовой экономией электроэнергии и стоимостью термообработки (термической печи и др).
4. Расходы по обслуживанию и эксплуатации виброкомплекса весьма незначительны, по сравнению с эксплуатацией оборудования для термообработки (термической печи и др).
5. После применения НВО обеспечивается сохранность внешнего вида изделий (покраска, покрытия, полировка и др.), а при ТО образуется окалина на поверхности изделия, качество поверхности снижается.
6. После НВО сохраняются прочностные характеристики металла (σв,σт), а при ТО происходит снижение этих характеристик.
7. Возможность снятия остаточных напряжений в сварных конструкциях из разнородных металлов, где невозможно применить ТО, например, детали с поверхностями, подвергнутыми закалке ТВЧ, стали группы Hardox.
8. Возможность быстро выявить дефекты в сварных конструкциях, например, трещины и другие дефекты, что позволит избежать аварий конструкций.
9. Сокращение транспортных операций, сокращение непроизводственных расходов, так как отпадает необходимость перевозки деталей для ТО, например, в другие цеха предприятия или на другие предприятия, где имеются термические печи соответствующих габаритов.
10.Возможность снятия остаточных напряжений в сварных конструкциях больших габаритов, для которых нет термических печей таких размеров.
ООО «МАГНИТ плюс» на протяжении многих лет занимается внедрением и поставками оборудования для контроля и снятия остаточных механических напряжений в металлоконструкциях.
Многие предприятия судостроения, тяжелого машиностроения и атомного машиностроения Российской Федерации и зарубежных стран используют метод НВО для снижения остаточных напряжений, стабилизации размеров и обеспечения достаточно жестких допусков для изделий, к которым предъявляются высокие требования по точности.
Применяется способ НВО и для крупногабаритных конструкций, например, выполнена обработка металлоконструкции весом в 180 тонн оборудованием ООО «МАГНИТ плюс». В настоящее время для снятия остаточных сварочных напряжений в металлоконструкциях компания ООО «МАГНИТ плюс» предлагает:
- Установка низкочастотной виброобработки ВТУ-02МП, https://magnitsp.ru/catalog/oborudovanie-dlya-snyatiya-ostatochnykh-napryazheniy/vtu-01mp-2/
Установка низкочастотной виброобработки ВТУ-02МП производства ООО «МАГНИТ плюс». Комплекс предназначен для возбуждения изменяемых низкочастотных колебаний в деталях, узлах и конструкциях после их изготовления способом сварки, механической обработки, литья и горячего деформирования, с целью снижения остаточных напряжений и стабилизации геометрической формы и линейных размеров.
Установка является мобильной и монтируется рядом с обрабатываемой конструкцией.
Комплекс состоит из двух частей: вибровозбудителя и пульта управления.
Вибровозбудитель - это специализированный асинхронный электродвигатель. На валу электродвигателя с двух сторон закреплены два эксцентрика. При вращении электродвигателя, эксцентрик создает круговые колебания, которые передаются конструкции, на которой он установлен. Амплитуду колебаний (рабочее усилие) создаваемых эксцентриком можно изменять путем его регулировки.
Пульт управления предназначен для задания и индикации параметров работы вибровозбудителя. С помощью пульта управления производится запуск и остановка вибровозбудителя, задание режима его работы и скорости вращения вибровозбудителя.
Вибровозбудитель с регулируемым дисбалансом крепится к сварной конструкции при помощи струбцин. После его включения, в металле, возникают низкочастотные колебания, которые снимают напряжения микроструктуры сварного шва и околошовной зоны.
Проведенный ООО «МАГНИТ плюс» эксперимент в рамках оценки эффективности комплексной методики оценки и снижения уровня остаточных напряжений, показал возможность достижения, после НВО, нулевого уровня остаточных напряжений в металле сваренных деталей.
