Величина сварочных напряжений и деформаций

С увеличением толщины свариваемых деталей и их жесткости температура подогрева обычно повышается на 100—200 против используемой при сварке конструкций относительно небольшой жесткости. Этим достигается уменьшение неравномерности распределения температур, а следовательно, и снижение величины сварочных напряжений и деформаций, обусловленных ею. В условиях сварки деталей повышенной жесткости, когда возникающие сварочные напряжения могут носить характер реактивных напряжений п. 2, глава П1), снижение величины последних за счет повышения температуры подогрева будет уменьшать опасность образования трещин. [c.87]

Разновидности и величина сварочных напряжений и деформаций 293 [c.293]

РАЗНОВИДНОСТИ И ВЕЛИЧИНА СВАРОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ [c.293]

Методы снижения напряжений и деформаций в процессе сварки. Величина и характер сварочных напряжений и деформаций определяются влиянием ряда технологических и конструктивных факторов. [c.35]

Сварка вызывает в изделиях появление напряжений, существующих без приложения внешних сил. Напряжения возникают по ряду причин, прежде всего из-за неравномерного распределения температуры при сварке, что затрудняет расширение и сжатие металла при его нагреве и остывании, так как нагретый участок со всех сторон окружен холодным металлом, размеры которого не изменяются. Вследствие структурных превращений участков металла околошовной зоны, нагретых в процессе сварки выше критических точек, в свариваемых конструкциях возникают структурные напряжения. В отличие от напряжений, действующих на конструкцию во время ее эксплуатации и вызываемых внешними силами, эти напрял ения называют внутренними (собственными) и остаточными сварочными напряжениями. Если значения сварочных напряжений достигнут предела текучести металла, они вызовут изменение размеров и формы, т. е. деформацию изделия. Деформации могут быть временными и остаточными. Если остаточные деформации достигнут заметной величины, они могут привести к неисправимому браку. Остаточные напряжения могут вызвать не только деформацию сварного изделия, но и его разрушение. Особенно сильно проявляется действие этих напряжений в условиях, способствующих хрупкому разрушению сварного соединения, которое происходит в результате неблагоприятного сочетания концентрации напряжений, температуры и остаточных напряжений. Первые два фактора меньше поддаются изменению, чем остаточные напряжения, поэтому применяют ряд мер по предотвращению и снижению сварочных напряжений и деформаций. [c.97]

Сварочные напряжения и деформации в процессе нагрева изменяются по величине и по знаку. Изменение активных и реактивных напряжений [c.597]

Технологичность конструкции заключается в том, что при разработке конструкции с целью уменьшения сварочных напряжений и деформаций изделие комплектуют из отдельных сварных узлов и под-узлов. В отдельных сварных узлах и конструкциях в целом должны предусматриваться сварные швы с наименьшим объемом наплавленного металла, при этом не следует допускать концентрации и пересечения сварных швов в местах, подвергающихся растяжению, ударным и вибрационным нагрузкам. Кроме того, не следует допускать применение различных вставок, накладок и косынок, создающих замкнутые контуры, резких переходов сечений швов. Предусматривать преимущественно стыковые соединения как наиболее технологичные. Применять разделку кромок и величину зазоров по минимальным допускам, регламентируемым ГОСТом. Прерывистые Швы большого сечения нужно заменять на сплошные меньшего сечения. При конструировании необходимо широко использовать гнутые и штампованные профили, сварно-кованые и сварно-литые элементы соединений. [c.167]

В теории сварочных напряжений и деформаций достаточно подробно рассмотрены особенности работы элементов, имеющих начальные сварочные напряжения. Было показано, что действие внешней нагрузки вызывает в сварной конструкции местные пластические деформации и приводит к снижению начальных напряжений при первом нагружении. Последующие нагружения (если они по величине [c.95]

Величину обратной деформации определяют расчетным или опытным путем Способ обеспечивает уменьшение сварочных деформаций По сравнению со сваркой в свободном состоянии при условии, если зона нагрева до температуры свыше 6(Ю° С не превышает 0,15 от общей ширины свариваемого элемента. В случае превышения размеров указанной зоны нагрева деформации могут увеличиться Проковка способствует снижению сварочных напряжений и деформаций. При проковке необходимо соблюдать следующие условия [c.362]

Величина и распределение напряжений и деформаций зависят от жесткости свариваемых конструкций, при этом большое значение имеет толщина металла. При сварке металла толщиной до 3 мм проявляются преимущественно большие деформации, а напряжения очень малы. Сварка металла толщиной 4—20 мм сопровождается значительными деформациями, одновременно с увеличением толщины металла начинают проявляться остаточные напряжения. При сварке металла толщиной свыше 20 мм деформации ничтожны, но остаточные напряжения могут достигать значительных величин. Остаточные сварочные напряжения проявляются в ближайших к шву слоях металла и резко затухают на расстоянии 50—70 мм от шва. Различают остаточные сварочные напряжения и деформации —> продольные, поперечные и угловые. [c.86]

Величина и характер сварочных напряжений и деформаций определяются рядом факторов. Рассмотрим влияние некоторых из них. [c.163]

Величина и характер сварочных напряжений и деформаций определяются рядом технологических и конструктивных факторов. Рассмотрим влияние некоторых из них. [c.77]

Выбор режима сварки. Величина и характер сварочных напряжений и остаточных деформаций находятся в прямой зависимости от погонной энергии сварки, которая определяется выбранным режимом. [c.35]

Высокая концентрация теплоты способствует сужению зоны, подвергающейся пластическим деформациям, и уменьшению деформаций конструкций. С этой точки зрения наиболее благоприятной является замена ручной сварки покрытыми электродами автоматической или полуавтоматической сваркой под флюсом или в защитных газах. Для обеспечения минимальной деформации сварной конструкции следует накладывать сварные швы наименьшего сечения и не допускать их увеличения в процессе изготовления конструкции. Величина и характер сварочных напряжений и остаточных дефор- [c.97]

На величину и характер сварочных напряжений и остаточных деформаций влияет погонная энергия сварки и режим сварки. Увеличение сечения шва, как правило, способствует росту деформаций. Величина остаточных деформаций и напряжений зависит и от порядка наложения швов по длине и сечению. Например, при сварке листовых конструкций вначале выполняют поперечные швы отдельных поясов, а затем соединяют (сваривают) пояса между собой. [c.91]

Величина остаточных свароч- ддд. ных напряжений или деформаций будет тем больше, чем больше сечение шва, свариваемого за один проход, т. е. больше сварочный ток и меньше скорость сварки (чем больше погонная энергия сварки). Кроме того, величина напряжений будет тем больше, чем больше разность температур между нагреваемыми и холодными участками металла при сварке. При сварке на морозе эта разность значительно больше, чем при сварке на тех же режимах летом, поэтому в первом случае величина возникающих напряжений и скорость их роста будет большей, чем во втором случае. [c.39]

Растягивающие остаточные напряжения появлялись также при плазменно-механическом фрезеровании кромок листовых заготовок при 5 мм, тогда как при фрезеровании без нагрева в тех же условиях имели место напряжения сжатия. Различие объясняется, по-видимому, возникновением термических деформаций от плазменного нагрева, обусловливающих достаточно обширную область распространения термических растягивающих напряжений (см. рис. 30). Растягивающие напряжения на кромках листов, предназначенных для сварки, желательны, так как они уменьшают величину сварочных напряжений. При торцовом фрезеровании с плазменным нагревом, так же как и при обработке заготовок без нагрева, остаточные напряжения оказываются сжимающими (рис. 61). Уменьшение величины последних в зоне врезания зубьев фрезы [c.120]

Внутренние напряжения и деформации, возникающие при сварке, зависят от вида сварки. При газовой сварке возникают значительно большие деформации, чем при дуговой. По направлению действия различают продольные, расположенные параллельно оси шва, и поперечные, расположенные перпендикулярно оси шва, линейные сварочные напряжения (рис. 52). Распределение продольных напряжений в стыковом шве таково, что на его концах из-за возможности свободной усадки они незначительны, а в средней части имеют достаточно большую величину, достигая предел а теку чести. При сварке встык продольные сокращения [c.117]

Режим сварки. Величина и характер сварочных напряжений и остаточных деформаций находятся в прямой зависимости от погонной энергии сварки, которая определяется выбранным режимом сварки. С уменьшением погонной энергии деформации снижаются. [c.77]

Мероприятия, применяемые преимущественно для снятия сварочных напряжений, влияют на деформации и, наоборот, мероприятия, применяемые преимущественно для уменьшения деформаций, влияют на величину напряжений. Рассмотрим основные способы уменьшения сварочных деформаций и напряжений. [c.35]

Для ряда сварных изделий необходимо также учитывать коробление в процессе механической обработки или эксплуатации конструкции. Снятие припусков при механической обработке изменяет напряженное состояние изделия и приводит к нарушению взаимной уравновешенности напряжений. Для перехода в новое равновесное напряженное состояние, необходимое по условию существования сварочных напряжений без приложения внешних сил, в конструкции должны пройти определенные деформации, вызывающие ее коробление. Величина указанного коробления относительно невелика и должна учитываться лишь-в изделиях повышенной точности с несимметричным расположением сварных швов (например, в диафрагмах, цилиндрах турбин и т. п.). В указанных случаях для стабилизации размеров желательно производить термическую обработку конструкции с целью снятия напряжений. [c.61]

Внешние наблюдаемые деформации сварных заготовок (например, укорочение пластины после сварки, соответствующее перемещению ее фани 1 в положение 4) не совпадают с внутренними упругопластическими деформациями, а их величины противоположны чем больше внешние деформации, тем меньше внутренние деформации. Величина и знак собственных сварочных напряжений определяются внутренними деформациями. [c.275]

Деформации, напряжения и перемещения относятся к сопутствующим сварочным процессам, оказывающим отрицательное воздействие на конструкцию в процессе ее изготовления и в последующем, снижая ее эксплуатационные характеристики, ухудшая качество. Так, напряжения в сварной конструкции уменьшают величину усталостной прочности, особенно если в сварном соединении имеется концентратор напряжений. В реальных конструкциях роль надреза, т. е. концентратора напряжений, может выполнять непровар, трещина и т. п. Форма шва также определяет характер распределения напряжений наличие усиления сверху и снизу шва вызывает в месте перехода от шва к основному металлу концентрацию напряжений. [c.498]

Деформации и напряжения при сварке стыковых соединений. По продолжительности сварочные напряжения бывают технологические и остаточные. Первые возникают во время сварки (в процессе изменения температуры), вторые — после окончания сварки и полного охлаждения изделия. По направлению действия различают продольные, расположенные параллельно оси шва, и поперечные, расположенные поперек оси шва, линейные сварочные напряжения (рис. 31). Распределение продольных напряжений при сварке в стыковом шве таково, что на его концах из-за возможности свободной усадки они незначительны, а в средней части имеют достаточно большую величину, достигают предела текучести (рис. 32). При сварке встык продольное сокращение шва вызывает не только продольные, но и поперечные [c.91]

Сварочные напряжения вызывают остаточные деформации в сварной конструкции, величина которых может быть значительно больше допуска на готовую деталь. Действие сварочных напряжений важно учитывать при конструировании и изготовлении технологической оснастки, так как от этого зависит точность обработки и сборки. Сварочные напряжения могут быть значительно уменьшены при правильном конструировании детали (узла), рациональным выбором режима сварки, а также последующей термической правкой детали. [c.129]

В то же время, известно, что сварочные напряжения снижают прочность конструкций из хрупких материалов, неспособных давать пластические деформации. Следовательно, в конструкциях из малоуглеродистых и низколегированных конструкционных сталей, внутренне уравновешенные сварочные напряжения могут снизить прочность сварного соединения лишь в том случае, если материал сварного соединения будет приведен в хрупкое состояние, т. е. практически полностью потеряет способность пластически деформироваться. Такое состояние материала может иметь место при температурах ниже критической температуры хрупкости, которая зависит от формы образца. В этом случае сварочные напряжения, суммируясь с напряжениями от внешней нагрузки, приведут к снижению величины разрушающей нагрузки. Однако, если этим исключительно тяжелым условиям работы предшествовала работа конструкции в более легких условиях (например, при положительной температуре), то снижения разрушающей нагрузки не произойдет вследствие смягчения остроты концентратора напряжений за счет пластических деформаций, происшедших при предшествующих нагружениях. Этим и объясняется то обстоятельство, что в реальных конструкциях при статических нагрузках практически не наблюдается снижения прочности от действия остаточных напряжений. [c.97]

Выбор источника тепла. На величину сварочных деформаций и напряжений оказывает влияние степень концентрации тепла источника. Например, при автоматической и полуавтоматической сварке деформации и напряжения будут меньше, чем при ручной дуговой сварке при электронно-лучевой сварке — меньше, чем при автоматической. [c.88]

При охлаждении полоса / будет стремиться укоротиться на величину полученной деформации сжатия Д/пл. но этому препятствуют полосы // и III. После полного охлаждения лист в целом получит усадку Д ост. меньшую, чем Д/пл- Вместе с этим в полосе I возникнут остаточные напряжения растяжения, в полосах И и /// — остаточные напряжения сжатия. Поле остаточных сварочных напряжений в листе в целом будет находиться в равновесии. [c.354]

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. [c.163]

Режим сварки. Величина и характер сварочных напряжений и остаточных деформаций находятся в прямой зависимости от погонной энергии сварки,-которая определяется режимом сварки и зависит от сечения шва или слоя. Увеличение сечения шва или слоя приводит к заметному росту величины остаточной деформации. Для обеспечения минимальной деформации сварной конструкции следует назначать наименьшие (допустимые из условий прочности конструкции) сечения швов и не допускать их увеличения в процессе изготовления конструкции. В отношении уменьшения сечения шва наиболее рациональной является двусторонняя рюмкообразная разделка рис. 4-18). На зависимости между величиной остаточной деформации и режимом сварки (погонной энергией) основан расчетный метод определения остаточных деформаций. [c.164]

В сварочной лаборатории МВТУ им. Баумана разработан метод определения объемных остаточных напряжений в стыковых сварных соединениях большой толщины. Метод позволяет определять напряжения как в глубине сварного соединения (объемные напряжения), так и на его поверхности (двухосные напряжения). Сущность его состоит в следующем в сварном соединении большой толщины сверлят специальные ступенчатые отверстия, ориентированные по главным осям поля напряжений или под некоторым углом к ним. В эти отверстия помещают специальные цилиндрические вставки с наклеенными на их поверхность тензодатчиками сопротивления. Перед установкой в образец вставки тарируют на машине для испытаний на растяжение. Коме того, перед проведением измерения напряжений вставке сообщают определенный предварительный натяг, который дает возможность регистрировать его деформации обоих знаков. После установки вставки и снятия прибором показания соответствующего напряжения предварительного натяга из образца вырезают столбик с отверстием и вставкой. Затем снимают повторное показание прибора. Практика измерений показала, что оптимальными размерами вырезаемого столбика является размер АОХА мм. Увеличение этого размера ведет к увеличению степени осреднения искомого компонента напряжения, а его уменьшение — к усилению влияния отверстия на результат измерения деформации. По разности произведенных замеров определяют величину упругой деформации, вызванной снятием остаточных напряжений, и подсчитывают величину этих напряжений. [c.215]

Нагрев изделия в процессе отпуска до 650—750° в зависимости от марки стали приводит к снятию сварочных напряжений за счет прохождения процесса релаксации. Однако в процессе охлаждения после отпуска в разнородных соединениях, в отличие от однородных, вновь возникают остаточные напряжения, но уже вызванные не неравномерностью нагрева при сварке, а разностью коэффициентов линейного расширения контактируемых материалов. Так, при охлаждении аустенитная составляющая стремится получить большее укорочение, чем перлитная, за счет того, что коэффициенты линейного расширения аустенита на 20—40% больше, чем перлита. Наличие в сварном соединении жесткой связи между ними препятствует свободной деформации отдельных составляющих и вызывает появление в сварных соединениях L новых остаточных напряжений. Вслед- в,кГ1мм г ствие этого в аустенитных ободе и шве возникают напряжения растял<ения, а в перлитном центре — напряжения сжатия, причем в зоне сплавления наблюдается скачок величины напряжений с переменой их знака. [c.49]

Сварочные напряжения относятся к группе так называемых внутренних напряжений, существующих в изделии без приложения внешних сил. Внутренние напряжения возникают практически при всех технологических про-щёссах изготовления конструкций (литье, ковке, прокатке, сварке, механической и термической обработке), достигая в ряде случаев значительной величины (предела текучести) и вызывая заметные деформации изделий. Основными причинами их развития могут являться неравномерный разогрев изделия Б процессе изготовления, неравномерное распределение усилий, а также структурные изменения, приводящие к появлению в отдельных участках пластических или термопластических деформаций. Отличительной особенностью внутренних напряжений является их взаимная уравновешенность в пределах изделия. [c.59]

Другим технологическим приемом снижения реактивных напряжений является проколачивание сварных швов. При проколачивании зона шва подвергается принудительному расширению, что несколько снижает жесткость изделия, а следовательно, и величину реактивных напряжений. Использование проколачивания является в ряде случаев полезным и с точки зрения уменьшения сварочных деформаций. Эта операция является желательной в сварных соединениях перлитных сталей. [c.64]

Рассмотренный кратко термодеформационный цикл сварки, обусловливая появление уравновешенных упругих деформаций в зоне сварного соединения, приводит к возникновению остаточных сварочных напряжений в сварном соединении. В зонах, где должны происходить деформации сжатия, возникают растягивающие остаточные напряжения, а уравновешивающие их сжимающие напряжения соответственно появляются в зонах с деформацией растяжения. На величину и распределение остаточных напряжений кроме неравномерных деформаций изменения объема металла при охлаждении оказывают влияние и объемные изменения, протекающие ниже температуры распада аустенита. Эти изменения у различных сталей протекают по-разиому и зависят от содержания в стали углерода и легирующих элементов. На рис. 4 представлена схема распределения остаточных напряжений в сварном соединении. Уровень напряжений и размеры растянутых и сжатых зон зависят от условий сварки и состава свариваемой стали. По данным табл. 2 можно судить о роли состава стали в возникновении остаточных напряжений в сварном соединении. Экспериментально определенные величина и распределение остаточных напряжений в сварных соединениях труб с толщиной стеики 30—36 м.м из стали 15ХМ, выполненных ручной дуговой сваркой с получением металла шва близкого состава, приведены на рис. 5. [c.408]

Влияние остаточных сварочных напряжений возрастает по мере перехода от пластических форм разрушения, т. е. разрушений, характеризуюш,ихся значительной степенью пластической деформации, предшествуюш,ей разрушению, к хрупким формам разрушения с малой степенью пластической деформации. При кратковременных испытаниях пластических материалов достаточно малых величин пластических деформаций, чтобы произошла релаксация остаточных напряжений. Поэтому при значительной обш,ей деформации значение релаксационных деформаций мало. В случае низкой деформационной способности материала, вызванной как внутренними факторами (низкая исходная пластичность материала, снижение пластичности вследствие закалочных явлений, деформационного старения, насыщения вредными примесями и др.), так и внешними (жесткая схема напря-жений, низкие температуры и др.), остаточные напряжения, суммируясь с эксплуатационными, неблагоприятно влияют на прочность. Влияние остаточных напряжений растет с уменьшением значения рабочих напряжений и с увеличением длительности испытаний. При длительных испытаниях, при повторно-статических нагружениях, которые характеризуются весьма малым значением общей пластической деформации и локализацией деформации в концентраторах, значение остаточных напряжений возрастает. Упругая энергия их, локализуясь в концентраторе, может вызвать значительную местную пластическую деформацию, достаточную для коррозионного разрушения. [c.516]

В процессе сварки конструкции в ней возникают напряжения в результате неравномерных объемных изменений, вызванных неодинаковым нагревом основного и наплавленного металлов, усадкой расплавленного металла после сварки, структурными изменениями металла из-за быстрого охлаждения, жестким закреплением деталей или изделия в ходе их изготовления. Появление указанных натряжений в сварном соединении может обусловливаться также и изменением растворимости газов, окружающих сварной шов при охлаждении. Эти напряжения в отличие от напряжений, действующих на конструкцию во время ее эксплуатации и вызываемых внешними силами, называют внутренними или остаточными сварочными напряжениями. Внутренние напряжения могут вызвать не только деформацию сварного изделия, но и его разрушение. Величина оста- [c.119]

Стойкость сварных соедипений протпв образования трещпн характеризует способность составляющих его материалов образовывать соединение без трещин и является комплексной характеристикой, зависящей как от технологических свойств металлов, так и от интенсивности и величины сварочных деформаций или напряжений. Ее определяют путем сварки образцов технологических проб отраслевого назначения, включающих основной и сварочный материалы, тип и жесткость сварного соедпнения, термические и климатические условия сварки, применительно к определенному виду сварных конструкций. Степень (или группа) стойкости оценивается указанным выше комплексо.м условий сварки образца пробы, при которых еще не образуется трещин. [c.190]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...