Основными причинами возникновения собственных напряжений и деформаций в сварных соединениях и конструкциях являются неравномерное нагревание металла при сварке, литейная усадка, структурные и фазовые превращения в затвердевающем металле при охлаждении [4].

Все металлы при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. Процессы сварки плавлением характеризуются местным нагревом металла с образованием неравномерного температурного поля в сварном соединении. При наличии непрерывной связи между нагретыми и холодными участками металла свариваемой детали в нем возникают сжимающие и растягивающие внутренние напряжения.

Весь комплекс мероприятий по борьбе с деформациями и напряжениями можно разделить на три группы: мероприятия, которые реализуются до сварки; мероприятия, в процессе сварки; мероприятия, проводимые после сварки.

Меры борьбы с деформациями, применяемые до сварки, реализуются на стадии разработки проекта сварной конструкции и включают в себя следующее:

1) исходя из того, что сварная конструкция должна иметь минимальный объём наплавленного металла, то все сварные швы кабины имеют минимальный расчетный катет (к = 3 мм). Завышение катета сварного шва при проектировании ведет к дальнейшему его увеличению в производственных условиях, а, следовательно, и к увеличению деформации конструкции в целом.

2) для предотвращения зазоров между свариваемыми деталями, производится тщательный контроль заготовительных работ. Сварные швы имеют минимальную длину.

3) режимы сварки кабины подобраны таким образом, что они обеспечивают минимальное тепловложение и узкую зону термического влияния.

4) сварные швы на кабине по мере возможности расположены симметрично.

К мероприятиям, реализуемым, в процессе сварки относятся:

1) сварные швы должны накладываться в строгом соответствии с технологическим процессом (в наиболее рациональной последовательности), чтобы деформации от предыдущего шва ликвидировались обратными деформациями после наложения последующего шва.

2) проковка швов в процессе сварки, выполняется на всех стадиях сварки кабины кроме сварки кабины в кондукторе.

3) общая сборка-сварка кабины проводится в специально спроектированном кондукторе, который обеспечивает жесткое закрепление свариваемых деталей.

4) это предотвращает или частично снижает деформации изгиба и угловые деформации.

5) уменьшение сварочных деформаций происходит также за счет отвода тепла от свариваемого изделия в технологическую оснастку (корпус приспособления, зажимы и опорные элементы).

Для обеспечения интенсивного теплоотвода необходимо, чтобы изделие при сварке было в закрепленном состоянии (т.е. чтобы изделие внешней нагрузкой прижималось к недеформируемому основанию). В этом случае упругопластическая зона в изделии уменьшается, а следовательно, уменьшаются и остаточные деформации в нем, причем интенсивный отвод теплоты в технологическую оснастку может быть лишь при плотном, во многих точках, прилегания элементов металлоконструкции к оснастке.

Однако жесткое закрепление деталей и отсутствие возможности свободного перемещения приводит к увеличению растягивающих напряжений, которые в свою очередь могут привести к образованию трещин.

Теоретически мероприятия по предотвращению деформаций кабины проводимые до и во время процесса сварки должны полностью исключить её коробление, деформации, не допустить возникновения опасных напряжений. Однако это не всегда так.

Устранить деформации кабины после сварки иногда можно при помощи термической или механической местной правки.

При термической местной правке осуществляется местный нагрев. Нагреву подвергаются растянутые участки конструкции, в результате чего в этой зоне происходят пластическая деформация сжатия и они укорачиваются. т.к кабина изготавливается с углеродистой стали, то обычно её нагревают газовым пламенем до 600-800⁰С. Нагрев ведется пятнами или полосами. Необходимо стремиться к кратковременному и концентрированному нагреву, чтобы соседние зоны оставались не нагретыми и сопротивлялись расширению нагретого металла, вызывая в нем усадку. О результатах правки можно судить после полного остывания конструкции.

Механическая местная правка осуществляется вручную при помощи молотков. Механическая правка менее желательна, чем термическая. При механической правке образуется наклеп, снижающий пластические свойства металла. Кроме того, вызываемая наклепом неоднородность механических свойств отрицательно сказывается на прочности и надежности кабины.

Успех правки зависит от квалификации и опыта правщика. Правка - достаточно сложная операция и заранее трудно прогнозируемая.