Деформацией называется изменение формы и размеров тела под действием внешней или внутренней силы. При растяжении стержня постоянного сечения величина деформации определяется действующей силой. Чем больше сила, тем больше вызываемая ею деформация.

Сварка вызывает также появление остаточных деформаций (изменение формы), которые могут быть или местными, локализующимися на ограниченном участке конструкции, или общими, приводящими к изменению габаритов и формы всего изделия.

Деформации могут быть временные и остаточные, местные и общие, в плоскости и вне плоскости сварного соединения.

Временными называют деформации, которые образуются в определенный момент времени при нагреве или охлаждении и после сварки исчезают.

Деформации, возникающие в изделии к моменту полного охлаждения металла до окружающей температуры, называются остаточными (конечными).

Местные деформации относятся к отдельным элементам изделия и выражаются в виде выпучины, хлопуна, волнистости или других искажений в плоскости изделия. Деформации, при которых изменяются размеры всего изделия, искривляются геометрические оси, называются общими деформациями.

Деформации возможны в плоскости сварного соединения, например в виде продольных и поперечных деформаций, и деформации вне плоскости, например в виде серповидности, грибовидности и угловой деформации.

Возникающие при сварке деформации разделяют на временные, существующие только во время сварки конструкции, и остаточные, остающиеся после завершения сварки и остывания конструкции. Важное значение для практики имеют остаточные сварочные деформации. В зависимости от характера, формы и размеров свариваемых деталей различают деформацию в плоскости и деформацию из плоскости соединяемых элементов. Деформация в плоскости проявляется в изменении (уменьшении) размеров конструкции, с чем необходимо считаться при заготовке деталей и сборке под сварку, предусматривая припуск на изменение размеров.

Рис. 4-16. Угловая деформация при сварке стыкового соединения

Деформация из плоскости (угловая деформация) проявляется в образовании выпучин («хлопунов»), местном изгибе листов (рис. 4-16), в так называемом грибовидном изгибе пояса при сварке элементов тавровых и двутавровых сечений (рис. 4-17), а также в других изменениях формы изделий. Величина и характер остаточных деформаций в значительной степени определяются толщиной и свойствами основного металла, режимом сварки, последовательностью наложения швов, конструктивными формами свариваемых деталей и формой шва. При увеличении толщины свариваемого металла деформации снижаются, что связано с большей жесткостью конструкции.

Рис. 4-17. Угловая деформация (грибовидность) при сварке таврового соединения

Существенное влияние на величину деформации оказывает значение коэффициента линейного расширения металла. При повышении коэффициента линейного расширения величина остаточных деформаций увеличивается, например при сварке конструкций из высоколегированных нержавеющих сталей, что значительно затрудняет сварку металлоконструкций и изделий из этого металла. Опыт эксплуатации показал, что в стальных конструкциях, в которых не возникают структурные напряжения, в большинстве случаев величина и характер остаточных деформаций с течением времени почти не изменяется. В конструкциях, изготовленных из сталей, при сварке которых возникают структурные напряжения, размеры и формы элемента могут изменяться с течением времени.

Изменение размеров и формы сварной конструкции в некоторых случаях снижает ее работоспособность и портит ее внешний вид. Если остаточные деформации достигают заметной величины они могут привести к неисправимому браку. При разработке, технологии сборки и сварки конструкции следует учитывать необходимость снижения остаточных деформаций до величины, при которой они не отражаются на работоспособности и внешнем виде конструкции и не затрудняют сборку отдельных элементов. Если величина остаточных деформаций выходит за допускаемые пределы, следует проводить правку конструкции. Правка конструкции является весьма трудоемкой операцией, требует высокой квалификации рабочих, и ее так же, как и снятие сварочных напряжений, следует проводить только в случае действительной необходимости.

Более серьезные последствия могут иметь остаточные изменения формы изделия при сварке. В ряде случаев это снижает работоспособность конструкции, так как, например, выпучивание листов палубы, обшивки и других перекрытий снижает их устойчивость, создает перенапряжения в отдельных узлах и может вызвать в них пластические деформации. Поэтому при правильно организованном проектировании и изготовлении сварных конструкций должны быть предусмотрены и применены такие мероприятия, которые обеспечили бы полное соответствие этих конструкций их проектным формам и размерам.