ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Деформации и напряжения, возникающие при сварке, и способы борьбы с ними из "Металловедение и технология металлов " Процесс сварки всегда сопровождается неравномерным нагревом изделия. Зоны металла, прилегающие к сварному шву, в процессе сварки нагреваются до высоких температур, а затем по мере распространения тепла в массе изделия охлаждаются. В результате местного нагрева и последующего охлаждения происходят объемные изменения в металле, приводящие к возникновению временных и остаточных деформаций и напряжений. [c.384] Для понимания процесса их образования рассмотрим некоторые случаи формоизменения при нагревании и охлаждении. [c.384] Прн равномерном нагреве незакрепленного стержня до температуры Т его длина /о и диаметр увеличатся на 1 аТ и аТ, однако после охлаждения до исходной температуры размеры стержня вновь станут такими же, какими они были до нагрева, т. е. равномерный нагрев стержня, свободного от внешних связей, не вызывает изменений его формы и размеров и не сопровождается возникновением в нем внутренних напряжений. [c.384] В результате в стержне возникнут остаточные напряжения, по величине равные пределу текучести материала. [c.385] Температура, при которой в стержне возникнут напряжения, равные пределу текучести, может быть оценена следующим образом предел текучести, т. е. те напряжения, при которых начинается пластическая деформация металла, а,. = г Е Е — модуль упругости, т. е. коэффициент пропорциональности в соотношении между напряжением и линейной деформацией упругого тела). Так как = аТ, то = аТЕ, откуда Т = а аЕ == = 2400/(12-10- -2-10 ) = 100 °С. [c.385] Если же освободить стержень от закрепления, то он укоротится, но останется увеличенным по диаметру в сравнении с исходным, так как объем металла при этом не изменится. Однако в этом случае запас пластичности (для низкоуглеродистой конструкционной стали относительное удлинение составляет около 22 %) окажется далеко не исчерпанным, так как е = аТ = = 12-10 -600 = 0,0072 = 0,72%, что составляет около 3 % от всего запаса пластичности. [c.385] Таким образом, при сварке используется лишь незначительная часть деформационного запаса материала. [c.386] Наибольшее практическое значение имеет определение остаточных деформаций. В большинстве случаев достаточную для практики точность обеспечивает использование инженерного метода расчета, предложенного Н. О. Окер-бломом. Так как величину деформации определяет ширина зоны разогрева до определенной температуры пластической деформации, то наибольшее влияние оказывает погонная энергия сварки, т. е. отношение мощности источника к скорости сварки, и сопротивляемость изгибу рассматриваемого сечения. [c.386] Из графика следует, что при достаточно больших размерах площади поперечного сечения сваривяемьтх элементов, когда отношение 150, связь между деформациями и значением погонной энергии характеризуется прямолинейной зависимостью. [c.387] Как следует из вышеизложенного, при сварке всегда имеют место определенные изменения размеров и формы изделия, что следует учитывать как при проектировании, так и при изготовлении сварных конструкций. К числу мер борьбы с деформациями -при сварке относятся различного рода закрепления, нагружения внешними силами, обратный выгиб свариваемых элементов и др. [c.387] В то же время различные меры борьбы с деформациями оказываются эффективными лишь при определенных условиях. Наиболее часто для предотвращения сварочных деформаций или уменьшения их применяют закрепления свариваемых деталей, которые вызывают появление в процессе сварки остаточных деформаций растяжения и поэтому могут понизить общие напряжения свариваемого изделия. Однако как показала практика использования этого способа, закрепления не могут заметно снизить сварочные деформации, если специальными средствами не обеспечить усиленный теплоотвод из свариваемого изделия в оснастку. [c.387] Недостаточная эффективность закреплений, как средства борьбы с деформациями, привела к применению обратных выгибов изделия перед сваркой для получения изделия, недеформирован-ного после сварки, оно должно перед сваркой иметь некоторую начальную кривизну противоположного знака по сравнению со знаком кривизны, вызываемой сваркой. [c.387] Существует также способ уменьшения деформации так называемой раскаткой шва . В этом случае по горячему металлу шва прокатывается стальной ролик с таким усилием, чтобы он как бы раздавал металл шва и тем самым создавал в нем не напряжения растяжения, а напряжения сжатия. [c.388] Положительные результаты по получению сварных конструкций заданных размеров и формы может обеспечить выбор правильной последовательности сборки и сварки изделия, таким образом, чтобы деформации, возникшие при сварке последующих швов, имели обратный знак по сравнению с теми, которые образовались от предыдущих швов (метод уравновешивания деформаций ). [c.388] Расчетная оценка ожидаемых деформаций при различных вариантах последовательности сборки и сварки позволяет выбрать такую очередность технологических операций, прн которой итоговые деформации сварных изделий будут находиться в пределах допусков на точность изготовления данной сварной конструкции. [c.388] Вернуться к основной статье