Процессы термодеформационные

При сварке в металле происходят термодеформационные и физико-химические процессы. Термодеформационные процессы заключаются в упругопластическом деформировании металла при неравномерном нагреве в процессе сварки и возникновении вследствие этого временных и остаточных напряжений. Физикохимические процессы при сварке происходят в твердом и расплавленном металле и характеризуются фазовыми и структурными превращениями, растворением и выделением веществ из раствора, диффузией и другими явлениями. [c.406]

Вопрос о временной идеализации процесса деформирования при сварке возникает при назначении временных интервалов между этапами решения деформационной задачи, так как определение ОСН осуществляется посредством прослеживания всей истории деформирования при сварке от этапа к этапу. Ответ на этот вопрос можно найти в самом методе решения термодеформационной задачи. Как указывалось в разделе 1.1, одно из допущений этого метода — условие простого нагружения на этапе в каждой точке рассматриваемой области, что позволяет определить размер временного интервала между этапами решения. В первом приближении можно принять, что простое нагружение реализуется, если в рассматриваемой области температура (или температурная деформация) за искомый временной интервал меняется монотонно. Тогда определение временных интервалов [c.281]

Пластические деформации зависят главным образом от тепловых характеристик процесса сварки, свойств металла и в значительно меньшей степени — от жесткости свариваемых элементов. Это обстоятельство позволяет разделить задачу определения сварочных напряжений и деформаций на две части. В первой части с помощью решения термодеформационной задачи МКЭ определяются пластические деформации, обусловливающие перераспределение объема металла в зоне упругопластического-деформирования при сварке (термодеформационная задача). Во второй части на основе решения задачи в рамках теории упругости определяются напряжения в сварном узле в целом (деформационная задача). Исходной информацией для решения деформационной задачи являются начальные деформации [c.298]

Закономерности формирования химического состава металла шва изложены в разд. III Физико-химические и металлургические процессы при сварке . Материал первых двух разделов дает описание тех физических и температурных условий, которые создаются над поверхностью металла и в самом металле в процессе сварки. В этом плане материал первых двух разделов представляет собой как бы описание того физического фона, от которого зависит протекание реакций, переход различных легирующих элементов в металл шва или их удаление и окисление. Вопросы защиты металла шва и массообмена на границе металл— шлак и металл — газ — центральные в разд. III. Эти процессы предопределяют химический состав металла шва, а следовательно, во многом и его механические свойства. Однако формирование свойств сварного шва, а тем более сварного соединения, определяется не только химическим составом металла. Характер кристаллизации шва во многом влияет на его свойства. Свойства околошовной зоны и в определенной мере металла шва существенно зависят от температурного и термомеханического циклов, которые сопровождают процесс сварки. Для многих легированных сталей и сплавов эта фаза формирования сварного соединения предопределяет их механические свойства. Процесс сварки может создавать в металле такие скорости нагрева и охлаждения металла вследствие передачи теплоты по механизму теплопроводности, которые часто невозможно организовать при термической обработке путем поверхностной теплопередачи. Образование сварного соединения сопровождается пластическими деформациями металла и возникновением собственных напряжений, которые также влияют на свойства соединений. Эти вопросы рассматриваются в IV, заключительном разделе учебника — Термодеформационные процессы и превращения в металлах при сварке . [c.6]

ТЕРМОДЕФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ И ПРЕВРАЩЕНИЯ В МЕТАЛЛАХ ПРИ СВАРКЕ [c.406]

Термодеформационные процессы и превращения в металлах при сварке определяют технологическую прочность металла шва и зоны термического влияния, т. е. стойкость против образования локальных разрушений в процессе изготовления сварного соединения. [c.406]

Кроме того, сварочные процессы в значительной степени определяют эксплуатационные свойства конструкции. Вопросы точности изготовления сварных конструкций основаны на знании закономерностей образования деформаций и напряжений при сварке. Эксплуатационные свойства сварных конструкций, т. е. степень соответствия механических, физических и химических свойств условиям и требованиям эксплуатации, также определяются термодеформационными процессами и превращениями в металлах при сварке. [c.406]

ТЕРМОДЕФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ СВАРКЕ [c.406]

При определении временных напряжений в процессе сварки приближенные расчеты с использованием схематизированных диаграмм материалов не обеспечивают высокой точности. Для повыщения точности следует определять свойства металлов испытаниями не с постоянной скоростью нагружения, а при воспроизведении термодеформационных сварочных циклов. [c.414]

Термодеформационный цикл сварки характеризует изменение температуры и напряженно-деформированного состояния точки тела в процессе сварки. При его воспроизведении на образце можно создать такое же температурное и напряженно-деформированное состояние, какое существует в процессе сварки. Для этого необходимо выполнить следующие требования 1) образец изготавливается из металла свариваемого объекта 2) термический цикл образца должен совпадать с термическим циклом при сварке 3) характер деформирования образца определяется компонентами деформаций, возникающими при сварке, и упругими свойствами металла. [c.414]

Практически воспроизведение термодеформационного цикла осуществляется методом последовательных приближений, исключающим необходимость выполнения вычислительных операций непосредственно в процессе воспроизведения цикла, т. е. отпадает необходимость использования ЭВМ в установке. [c.415]

Процесс сварки сопровождается интенсивным термодеформационным воздействием на металл. Высокие температуры нагрева, неравновесные условия кристаллизации шва, высоко- и низкотемпературная пластическая деформация, значительная химическая неоднородность металла шва оказывают большое влияние на образование и перераспределение дефектов кристаллического строения в шве и зоне термического влияния. [c.473]

Следует подчеркнуть, что все указанные факторы находятся в тесной взаимосвязи и оказывают комплексное влияние как на формирование структуры, ее макро- и микронеоднородность, так и на развитие термодеформационных процессов при сварке. [c.489]

Степень механохимической неоднородности зависит от исходных свойств металла, способа и режимов сварки, применяемых сварочных материалов и др. Механическая и электрохимическая неоднородность взаимосвязаны между собой. Под действием термодеформационного цикла сварки в сталях и других сплавах образуются характерные зоны, различающиеся пластической деформацией и дислокационной структурой. Происходит изменение свойств металла вследствие процессов плавления и кристаллизации в сварном шве (III), [c.93]

Однако небольшая скорость распада хромистого аусте-нита при термической резке и сварке существенно усложняют технологический процесс изготовления сварных изделий. Неблагоприятная реакция на термодеформационный цикл сварки, выражающаяся в образовании закалочных структур и соответственно возникновении твердых хрупких прослоек в зонах сварки, оказывают отрицательное влияние на свариваемость и эксплуатационную надежность сварных конст )укций. [c.96]

Количественные испытания проводят для определения числа циклов до разрушения или термоциклической долговечности материала при упрощенной, но достаточно точно фиксированной системе действующих на образец тепловых нагрузок, при которой возможен анализ напряженного и деформированного состояний. При этом циклические термические напряжения и деформации определяют или непосредственным измерением, или аналитически. В результате испытания получают зависимость числа теплосмен до разрушения от параметров термодеформационного цикла, по которой можно дать общую количественную оценку долговечности различных материалов при термической усталости и установить основные закономерности процесса термоциклического деформирования и разрушения. [c.26]

Полученный в исследовании большой диапазон изменений долговечностей материалов различного класса в зависимости от амплитуды пластической деформации и характера термодеформационного цикла можно объяснить, полагая, что одним из главных факторов сопротивления термической усталости является процесс накопления пластической деформации. [c.76]

Процесс сварки может рассматриваться как термодеформационный цикл или цикл термомеханической обработки металла, идущий в широком интервале температур, а также скоростей и величин пластической деформации. На него оказывают существенное влияние метод и режим сварки, свойства свариваемого материала, толщина и жесткость изделия и ряд других факторов. Учет этих факторов представляет собой весьма сложную задачу, в настоящее время не нашедшую полного решения. [c.34]

На участке перегрева околошовной зоны, подвергающемся при сварке нагреву до температур, превышающих 1200—1250° С, на границах зерен аустенита протекают необратимые процессы. Последующее замедленное охлаждение сварного соединения или длительное воздействие рабочих температур может вызвать выпадение избыточных фаз по этим границам с понижением пластических свойств или с появлением склонности к ножевой коррозии. Охрупчивание, являющееся следствием сварочного перегрева аустенит-ной стали, может прив сти к так называемым локальным разрушениям сварных соединений, причем последующая аустенитизация сварных соединений в большинстве случаев не устраняет пагубного действия высокотемпературной части термодеформационного сварочного цикла. [c.159]

При определенных условиях прокатываемый металл может испытывать циклические фазовые превращения, инициируемые и протекаемые в процессе периодической пластической деформации, т. е. подвергаться термодеформационной обработке с циклической фазовой перекристаллизацией. Положительное воздействие обеих совмещаемых операций на формирование структуры и свойств металла позволяет предположить, что оптимизацией атого процесса при прокатке главным образом на завершающей стадии можно существенно влиять на структуру и эксплуатационные характеристики металла не только в поверхностном слое, но и по всей толщине проката. . [c.169]

При сварке давлением неразъемное соединение образуется в результате деформационного или термодеформационного воздействия на соединяемые материалы в зоне контакта. Независимо от характера и интенсивности этого воздействия природа образования соединения едина. Различия заключаются в кинетике протекания отдельных стадий процесса, которые определяются условиями нагрева, характером и интенсивностью деформаций материалов, степенью локализации деформации и особенностями развития релаксационных процессов в приконтактной зоне. [c.487]

Анализ вышеизложенного приводит к выводу о том, что в условиях термодеформационного воздействия на металлы следует различать две энергетические характеристики процесса активации контактных поверхностей [c.16]

Таким образом, процесс схватывания ( сшивания связей) на контактных поверхностях является бездиффузионным. Потребность в развитии диффузионных процессов, которые всегда сопутствуют термодеформационным воздействиям, должна рассматриваться с [c.17]

Под влиянием эксплуатационных факторов в хромомолибденованадиевой стали протекают процессы термодеформационного старения распад и выделение вторичных фаз, перестройка дислокационной структуры и накопление микроповрежденности в результате ползучести. [c.15]

На основании изложенной пространственно-временной схематизации процесса сварки были решены термодеформационные задачи по определению ОСН в типовых узлах, образованных стыковым (рис. 5.5,а < = 40 мм, Я = 300 мм), тавровым соединением (рис. 5.5,6 t = 4Q мм, 4 = 24 мм, /ii = 300 мм) и соединением подкрепления отверстия (штуцерным соединением) (рис. 5.5, в, табл. 5.1) [87]. При расчете принималось, что деформирование материала описывается идеально упругопластической диаграммой [Л=В = 0, Ф-=ат(7 ) = onst (см. раздел 1.1)]. Данное допущение связано с тем, что при сварочном нагреве эффекты изотропного и анизотропного упрочнения невелики, так как практически все формирование пластических деформаций, определяющих ОСН, происходит при высоких температурах. [c.282]

На рис. 5.5 представлены схемы выполнения сварки по суперпроходам, принятые при расчете ОСН. Последовательность наложения суперпроходов соответствовала последовательности выполнения проходов в реальном процессе сварки. Основной металл (перлитная сталь 12НЗМД) и аустенитный сварочный материал принимались для всех анализируемых соединений одинаковыми. Теплофизические свойства — теплопроводность X и объемная теплоемкость су — принимались независимыми от температуры, равными Я = 32,3 Вт/(м-град), су = 3,8-10 Дж/(м -град) для основного металла и i = 14,7 Вт/(м-град), су = 4,6- 10 Дж/(м -град) для аустенитного металла шва. Используемые при решении термодеформационной задачи зависимости температурной деформации е , модуля упругости Е (одинаковая зависимость для основного металла и металла шва) и предела текучести ат приведены соответственно на рис. 5.6. и 5.7. Так как аустенит не претерпевает структурных превращений, для него зависимости От и е от температуры на стадии нагрева и охлаждения одинаковые. Основной металл претерпевает структурные превращения, и, так как сварочный термический цикл далек от равновесного (большие скорости нагрева и охлаждения), температурный интервал Fe — Fev-превращения от T l до Ти (см. рис. 5.6) при нагреве не совпадает с интервалом [c.282]

Кристаллизационные трещины образуются, как правило, в сварном шве н реже в зоне полуоплавленных зерен. На рис. 12.45 представлены характерные места расположения горячих кристаллизационных трещин в сварном соединении. Подсолидусные трещины возникают в интервале температур второго минимума пластичности, расположенного ниже температуры солидуса. Сварной шов вследствие неравновесного процесса кристаллизации пересыщен дефектами кристаллической решетки, в том числе и вакансиями, которые при растяжении активно перемещаются к границам, расположенным перпендикулярно действующим усилиям. Такие скопления вакансий сильно ослабляют границы и создают предпосылки для возникновения зародышей разрушения. Необходимые условия для возникновения разрушения — межзе-ренная деформация или проскальзывание, возникающие как следствие воздействия термодеформационного цикла сварки. О наличии такого вида деформации свидетельствуют смещения кристаллизационных слоев на поверхности сварных швов (рис. 12.46). Смещения нередко сопровождаются значительной пластической деформацией в пограничных областях. Если по гра- [c.481]

Анализ превращений в сталях при охлаждении в процессе сварки выполняют с помощью так называемых с анизотернических диаграмм превращения (распада) аустенита- (АРА) применительно к термическим условиям сварки. Их строят на основе экспериментальных данных, получаемых с помощью дилатометрического или термического метода анализа. Дилатометрический метод основан на регистрации изменений размера определенным образом выбранной базы на свободном незакрепленном образце в процессе его нагрева и охлаждения (рис. 13.18). В сварочных быстродействующих дилатометрах применяют плоские или полые цилиндрические образцы ограниченных размеров (например, 1,5X10X100 мм или диаметром 6 мм с толщиной стенки 1 мм). В образцах воспроизводится сварочный термический (СТЦ) или сварочный термодеформационный (СТДЦ) циклы. Нагрев образцов осуществляется проходящим электрическим током, радиационным нагревом или токами высокой частоты. Необходимое условие нагрева — равномерное распределение температуры на [c.518]

Горячими трещинами называют хрупкие межкристаллитные разрушения сварного шва или околошовной зоны, возникающие в области температурного интервала хрупкости (в период кристаллизации) в результате воздействия термодеформационного сварочного цикла. Образование горячих трещин тесно связано с процессом кристаллизации металла. Для равновесных ч словий кристатлизации обычно образование горячих трещин происходит в интервале температур, находящемся меж-д температурой образования кристаллического каркаса внутри расплава (ближе к температуре ликвиду са) и температурой солиду са. Горячие трещины возникают в тот момент, когда интенсивность нарастания деформаций (вследствие усадки) в металле шва в период остывания приводит к деформациям большим, чем его пластичность в данных температурных условиях. [c.58]

В сварных соединениях трубопроводов могут образовываться и развиваться дефекты. В ряде случаев они достигают таких размеров, что частичнб или полностью разупрочняется сварной стык. Это приводит к образованию трещин, свищей или разрушению швов. Разрыв сварного соединения чрезвычайно опасен своими последствиями. В месте разрушения из трубопроводов или коллекторов котла выбрасывается значительная масса горячей воды йли пара, обладающая большой кинетической энергией. Процесс сварки сопровождается изменением свойств и структуры сплавляемого металла в околошовной зоне. В принципе, сварка - это локальный термодеформационный цикл, проходящий с высокими скоростями в пределах температур от температуры окружающей среды до температуры испарения. [c.192]

Несмотря иа разное легирование рассмотренных свариваемых материалов, характер образующихся при термической обработке трещин и их механизм идентичны. Преимущественным местам их зарождения является околошовная зона или шов, а трещины носят явно выраженный межзереиный характер. По механизму своего образования они идентичны локальным разрушениям и являются следствием развития процессов высокотемпературной ползучести на стадии межзеренного разрушения. Отличием трещин при термической обработке от эксплуатационных разрушений является лишь разный источник деформации при ползучести в первом случае за счет релаксации сварочных напряжений, а во втором — за счет вненших (рабочих) напряжений. Основной же причиной, вызвавшей их появление, является воздействие термодеформационного цикла сварки, приведшее к снижению при высоких температурах относительной прочности границ зерен слабого участка. [c.96]

Использование методов рентгеноструктурного и фазового анализов для изучения процессов старения различных участков зоны термического влияния сварного соединения затруднено в связи сб.сложнрстью растворения металла этих участков для выявления характера образующихся фаз. Использование методик, обеспечивающих раздельное вытравливание этих участков для последующего анализа также не дает надежных результатов ввиду весьма малой щирины этих участков и разной структуры даже в пределах одйрго участка. Поэтому в данном случае более целесообразным следует считать использование образцов основного металла, подвергнутых воздействию термодеформационного цикла сварки до соответствующих для данного участка температур. [c.120]

Фрезерование. При этом виде обработки поверхность является неровной и характеризуется образованием микронесплошностей. Сопутствующие термодеформационные процессы генерируют в поверхностном слое растягивающие напряжения с подслойным максимумом около 0,1 мм (рис. 184, Ф) с дальнейшим снижением по глубине. После этой обработки наблюдается эффект разупрочнения. [c.331]

Ввиду неравномерности деформации по сечению при прокатке слри металла, расположенные на разном расстоянии от поверхности раската, испытывают различную степень деформации. С другой стороны, при многократной прокатке эти же слои одновременно, находятся под воздействием циклически изменяющейся температуры. При этом поверхностные слои, подверженные деформационным воздействиям и перепадам температур, могут от прохода к проходу претерпевать циклические фазовые превращения в процессе деформации, причем такие динамические фазовые превращения протекают практически без инкубационного периода и способны завершаться в очаге деформации. Более глубинные слои под воздействием меньших колебаний температуры могут претерпевать неполное, но также циклическое фазовое превращение, и, наконец, центральные слои будут испытывать термодеформационное циклирование в сравнительно нешироком интервале температур. Одновременно могут иметь место наклеп, возврат и рекристаллизация как в одно-, так и двухфазных областях, а также идти процессы выделения и растворения избыточных фаз. Весь этот сложный комплекс явлений необходимо учитывать при назначении режимов ВДТЦО для получения необходимого структурного состояния материала. [c.166]

При точечной (рельефной) сварке применяются различные циклограммы приложения силы сжатия электродов и включения сварочного тока (табл. 5.6), позволяющие реализовать необходимый термодеформационный процесс с учетом свойств и толщин свариваемых металлов. Основным технологическим вариантом точечной сварки является одноим-пульсная сварка с постоянной силой сжатия (табл. 5.6, п. 1). В соответствии с циклограммой процесс точечной (рельефной) сварки состоит из трех стадий. На стадии / детали сжимаются предварительной силой сжатия без пропускания тока. Во время стадии II на металл междуэлектродной области одновременно воздействуют сварочный ток и сила сжатия. На стадии III процесса формирования соединения происходит охлаждение и кристаллизация металла под действием силы проковки. [c.318]

Сплавы титана имеют высокое удельное электросопротивление [р (110... 160)10 Ом см] и йизкую теплопроводность [X и 8... 10 Вт/(м К)] (см. рис. 5.20). Основная проблема свариваемости титановых сплавов - получение сварных соединений с хорошей пластичностью, зависящей от качества защиты и чувствительности металла к термодеформационному циклу сварки. Снижение пластичности титановых сплавов обусловлено активным взаимодействием титана с кислородом, азотом и водородом при температурах >350 °С. Однако в связи с отсутствием прямого контакта металла ядра с воздухом и кратковременностью процесса при точечной (шовной) сварке не требуется специальной защиты. Из-за [c.326]

В соответствии с представлениями о трехстадийном процессе формирования соединения между металлами в твердой фазе природа образования соединения едина независимо от характера и интенсивности деформационного или термодеформационного воздействия. Различие заключается в кинетике отдельных стадий процесса, на которую оказывают влияние температура, характер и интенсивность деформирования материалов, степень локализации деформаций и особенности развития релаксационных процессов в зоне соединения. [c.18]

Использование в качестве промежуточного слоя УДП формиатного никеля позволяет получать высококачественные соединения при пониженном термодеформационном воздействии. Однако реализация этой технологии связана с рядом трудностей, характерных и для процесса сварки через порошки формиатов. Главная из них — невозможность достижения воспроизводимых результатов по прочности соединений из-за проблем, связанных с дозировкой порошков, наносимых на свариваемые поверхности. Кроме того, восстановленный УДП никеля обладает магнитными свойствами и при сварке магнитных материалов распределяется по соединяемым поверхностям неравномерно, в соответствии с направлением силовых линий магнитного поля. [c.84]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...