Эпюры остаточных напряжений при сварк

На поля остаточных напряжений влияют напряжения от внешних нагрузок в процессе эксплуатации. Как правило, в результате приложения повторно переменных усилий остаточные напряжения уменьшаются. На рис. 14, а показана эпюра остаточных напряжений при наплавке шва на кромку пластины из низкоуглеродистых сталей (схема б). После сварки напряжения достигали предела текучести. На рис. 14, в изображена эпюра, из которой видно уменьшение величины максимальных остаточных напряжений при приложении переменных усилий. [c.135]

Фиг. 92. Эпюры одноосных остаточных напряжений при сварке образцов из мартенситной (а) и аустенитной (б) сталей.

Рис. 26.2. Образование остаточных напряжений и деформаций при неравномерном нагреве а — распределение температур и деформаций в сечении /-/ б — температурное поле в пластине при сварке в — эпюра Остаточных напряжений в пластине

При сварке низкоуглеродистых сталей распад аустенита при остывании происходит при температуре выше 600° С, когда предел текучести составляет 5—7 кгс/мм Поэтому превращение, связанное с увеличением объема, не вызывает образования остаточных напряжений. При остывании легированных сталей распад аустенита в зависимости от химического состава и скорости остывания может происходить при более низких температурах, когда металл находится в упругом состоянии. В этом случае структурные превращения приводят к образованию структурных остаточных напряжений, значительно меняющих характер эпюры суммарных напряжений. [c.284]

На характер эпюры остаточных напряжений в конструкции оказывают влияние а) распределение температур в изделии при сварке б) физико-.механи-ческие свойства свариваемого металла в) размеры деталей, особенно при малых деталях. [c.913]

На характер эпюры остаточных напряжений в конструкции оказывают влияние а) распределение температур в изделии при сварке б) физико-механические свойства свариваемого металла [c.666]

Фазовые или структурные напряжения возникают в результате неоднородности фазовых превращений по еечению изделий и разного удельного объема различных фаз (см. с. 223). Эти напряжения обычно накладываются на термические, образуя общую эпюру остаточных напряжений. По указанным причинам остаточные напряжения всегда возникают при литье, сварке, закалке и т. п. [c.193]

После сварки все образцы были подвергнуты отжигу для снятия в них сварочных напряжений. Таким образом, сварочных напряжений в образцах не было. Остаточные напряжения в них создавались специальной обработкой кромок центральной пластины (пластическим обжатием или нагревом), вызывавшей в них местные пластические деформации, что приводило к появлению в образцах остаточных напряжений. Эпюры остаточных напряжений, созданные в образцах, приведены на фиг. 69. При данной форме образцов, влияние местных пластических деформаций, сосредоточенных на кромках, не могло проявляться, так как напряжения на кромках от внешних нагрузок были незначительными. Прочность образцов определялась напряженным состоянием их центральных участков, в которых остаточные напряжения суммировались с напряжениями от внешней нагрузки. Таким образом, при испытании образцов были созданы условия, при которых действие местных пластических деформаций и остаточных напряжений было разделено, что позволило оценить влияние остаточных напряжений отдельно от влияния других факторов. [c.118]

Фиг. 94. Эпюры остаточных напряжений в сварных композитных дисках диаметром 250 мм а — исходное состояние после сварки б — отпуск после сварки при 650° С в течение 2 ч

Если оставить на некотором участке незавершенными поясные швы, которые ограничивают перемещение соединяемых деталей (поясов и стенки) и в таких условиях производить сварку стыковых швов монтажного стыка (в последовательности, указанной, например, для случая на фиг. 77,6), то реактивные напряжения будут значительно уменьшены. При этом величина уменьшения напряжений будет зависеть от длины свободного участка I. Сварка поясных швов может производиться в последнюю очередь потому, что продольное укорочение от них незначительно и реактивными напряжениями от них можно пренебречь. В этом случае реактивные напряжения можно характеризовать эпюрой фиг. 77, в. Однако при такой последовательности сварки возможно появление нежелательного изгиба незакрепленных поясов из-за местных угловых деформаций, возникающих при сварке стыковых швов. С целью предупреждения таких деформаций поясам можно придать соответствующий предварительный упругий выгиб, который будет способствовать также еще большему снижению величины остаточных напряжений. [c.128]

Таким образом, в момент полною охлаждения (фиг. 103, в) полоса в районе, подвергавшемся сосредоточенному нагреву, будет иметь зону с местными пластическими деформациями сжатия. В силу тех же причин, которые были указаны выше при определении действительных деформаций для условия сосредоточенных тепловых деформаций, в данном случае относительные деформации в поперечном сечении полосы в соответствии с гипотезой плоских сечений и условиями равновесия будут определяться прямой Д. При этом подобно тому, что уже отмечалось ранее, будут существовать участки с упругими деформациями (заштрихованные на фиг. 103, в), а также и с пластическими деформациями. Существенной разницей для этих двух случаев является то, что знаки соответствующих участков эпюр будут обратные. Так например, в зоне сосредоточенного нагрева в момент нагрева наблюдалось сжатие, тогда как к моменту полного охлаждения в ней будет иметь место растяжение. Эта зона вследствие сопротивления соседней части сечения будет иметь значительно меньшее действительное относительное укорочение по сравнению с тем относительным укорочением е л.сж которое в ней было бы при отсутствии связи между отдельными продольными волокнами. В подавляющем большинстве случаев при сварке условия образования деформаций и напряжений таковы, что в зоне шва, подвергавшейся наиболее интенсивному нагреву, появляются остаточные растягивающие напряжения, тогда как местные остаточные деформации в этом участке проявляются в виде некоторого укорочения. [c.203]

В высоколегированных сталях, структурные превращения в которых при сварке могут происходить при температурах ниже 300— 400° С, распределение собственных остаточных напряжений имеет вид, показанный на рис. 3, а, б. Зона сжатия на рис. 3, а соответствует шву и околошовной зоне, которые при сварке испытывали структурные превращения. В этом случае величина усадочной силы может меняться в очень широких пределах. В некоторых сталях элементы после сварки даже удлиняются, если площадь зпюры в зоне А больше площади эпюр Б в основном металле при этом действуют растягивающие напряжения (штриховая линия). При применении аустенитного электродного металла для сварки сталей, [c.33]

Упругое предварительное деформирование деталей в приспособлениях производится так, чтобы зона сварки оказалась расположенной в зоне растягивающих напряжений. Сварка по напряженному металлу приводит к уменьшению величины усадочной силы, действующей на конструкцию после сварки. Вследствие этого уменьшается величина изгиба и укорочения. На рис. 7-8, а показана эпюра остаточных пластических деформаций укорочения в широкой пластине при сварке без растяжения. Усадочная сила пропорциональна площади АВВ А. При наличии предварительно созданных деформаций удлинения Де (рис. 7-8, б) остаточные пластические деформации укорочения, будут выражаться площадью СВВ С. Следовательно, усадочная сила будет заметно меньше. В случае Де=ет усадочная сила равна нулю. [c.182]

На этапе охлаждения сварного соединения после сварки, термообработки или эксплуатации характерно аномальное возникновение напряжений вследствие различия температурных коэффициентов линейного сокращения (рис. 13.8). В аустенитной стали возникают растягивающие напряжения, так как она имеет значительно больщее уменьшение объема по сравнению с перлитной (см. табл. 13.2). Поэтому эпюры остаточных напряжений при сварке перлитной стали перлитными или ау-стенитными сварочными материалами принципиально отличаются. Эти напряжения в большинстве случаев не могут быть сняты термообработкой и создают опасность как paspjaue-ния, так и изменения размеров конструкции во времени. Нецелесообразность термообработки соединений с аустенитным швом обусловлена развитием диффузионных процессов обезуглероживания и охрупчивания отдельных зон соединения, а для швов с аустенитно-ферритным швом - охрупчивание шва в результате перехода ферритной фазы в хрупкую с-фазу. Лишь для швов, эксплуатируемых при высоких температурах и в агрессивных средах, необходимы (см. гл. 10) аустенитизация (1150 °С) и стабилизация (850 °С). Напротив, для соединений с перлитным низколегированным швом, а также для швов с мартенситно-ферритным швом требуются подогрев и отпуск для предотвращения ХТ и повышения пластичности металла. [c.181]

Эпюра остаточных напряжений, приведенная на рис. 11.11, в, характерна для сварки пластин из низколегированной и аустеиит-ной сталей, титановых сплавов или в общем случае для сварки металлов и сплавов, не претерпевающих структурных превращений при температурах 7<873...973 К. Максимальные остаточные напряжения 0 tmax при сварке аустенитных сталей обычно превосходят предел текучести. Это, по-видимому, связано с большим коэффициентом линейного расширения, а как следствие, большой пластической деформацией, вызывающей упрочнение металла с образованием высоких значений продольных остаточных напряжений. В титановых сплавах максимальные остаточные напряжения, как правило, ниже предела текучести основного материала в исходном состоянии и составляют (0,7...1,0) Oj. При этом высокие значения остаточных напряжений соответствуют сварке на интенсивных режимах с большой эффективной мощностью и большой скоростью. [c.426]

Кроме рассмотренных выше продольных напряжений при сварке встык возникают поперечные напряжения а . При однопроходной сварке свободных пластин встык поперечные напряжения а,у незначительны по величине. В зависимости от скорости сварки, ширины пластин, характера их фиксации распределение напряжений Оу может быть различным. Характерный вид эпюры остаточных напряжений Оу по оси шва при автоматической сварке пластин встык представлен на рис. 11,12, а. Напряжения сжатия имеют максимальные значения на конечных участках. В средней части напряжения ву растягивающие и незначительные. [c.427]

При упрочнении плоских сварных образцов из сплава ХН68ВМТЮК дробью ДСЛ (иаметром 0,5—1 мм при = 3,8 кгс/см и т = 3 мин создаются сжимающие напряжения (рис. 7) и ликвидируются растягивающие остаточные напряжения от сварки. Эпюры осевых сжимающих напряжений, построенные для трех образцов, [c.646]

Фиг. 1. Остаточные напряжения и дсформацин при сварке в стык одинаковых пластин а — сварное соединение б — эпюра остаточных напряжений от продольной усадки шва 61 — область нагрева до пластического состояния 62 — область упругопластическнх деформаций Ьо — зона активных напряжений.

Рпс. 4. Определение продольных деформаций и напряжений при сварке узких пластин [21 а — распределение температу и деформаций в сеченнп 1—1 б — температурное поле в пластине при сварке в — эпюра остаточных деформаций в пластине [c.145]

На фиг. 91 приведены эпюры одноосных остаточных напряжений в элементах из малоуглеродистых сталей на фиг. 91, а — в пластине при наплавке металла на кромку на фиг. 91, б — при сварке тавра, составленного из вертикального и горизонтального листов на фиг. 91, в — при сварке двутавра с горизонтальными поясами и вертикальной стенкой на фиг. 91, г — при наплавке металла на плоскость пластин. Во всех случаях наплавка металла производилась за один однопроход катет шва равен 8 мм. Измерения показали, что остаточные напряжения, действующие параллельно швам, в конструкциях этого рода значительно больше других напряжений (перпендикулярных шву и по толщине металла). Процесс образования продольных остаточных напряжений в результате нагрева и охлаждения подробно рассмотрен в гл. IX. Как видно из приведенных эпюр, наибольшие остаточные напряжения достигают предела текучести. Эпюры напряжений, приведенные на фиг. 91, а, б, могут быть построены на основе данных сопротивления материалов. Эти эпюры остаточных напряжений получены при сварке элементов из малоуглеродистых сталей. На фиг. 92 приведены значения остаточных напряжений при наплавке металла на кромки пластин из сталей мартенситной марки 2X13 (фиг. 92, а) и аустенитной марки Х25Н20 (фиг. 92, б). В результате структурных превращений в зонах швов в обеих сталях, в особенности в мартенситной, возникают напряжения, которые достигают 40,3 кГ/мм и переходят в пределах короткой зоны в напряжения растяжения до 52 кГ мм . На расстояниях 5—8 мм и более от кромок, образующих зоны растягивающих остаточных напряжений. [c.188]

Однако при сварке относительно жестких сварных узлов и изделий из разнородных сталей влияние различия их коэффици ентов линейного расширения на остаточные напряжения невелико в этом случае определяющим фактором является конструктивная жесткость. На рис. VIII.39, а изображена эпюра остаточных напряжений, полученная при сварке композитных дисков диаметром 250 мм (0,25 м). Внутренний диск изготовлен из перлитной стали, наружный — из аустенитной стали (рис. VIII.39, б). Тангенциальные (продольные) напряжения растяжения в районе шва и околошовной зоны уравновешены напряжениями сжатия периферии. В этом случае эпюра мало отличается от обычных уравновешенных эпюр продольных сварочных напряжений при сварке [c.460]

Распределение остаточных напряжений в стыковом шве, выполненном на проход при сварке двух пластин толш.иной 16—20 мм, показано на рис. 2. Продольные напряжения (рис. 2, о) на концах шва незначительны, а в средней части достигают предела текучести (24— 26 кг1мм ). На рис. 2, б представлена эпюра поперечных напряжений, величина которых для указанного соединения не превышает ЗОг-40% от вродольных (в средней части шва). [c.294]

Различают термические и фазовые (структурные) внутренние напряжения, которые возникают соответственно в результате термического сжатия или расширения и фазовых превращений в твердом состоянии при наличии в теле градиента температур. Внутренние напряжения могут возникнуть практически при любой обработке, причем одна технологическая операция может привести к созданию разных по своему происхождению остаточных напряжений термических, фазовых и напряжений от неоднородной пластической деформации. Например, при горячей обработке давлением, кроме напряжений, образовавшихся из-за неоднородной пластической деформации, могут возникнуть термические, а также фазовые напряжения, если торячедеформированный сплав охлаждается ускоренно и в нем протекает фазовое превращение. При литье, сварке и закалке возникают термические и фазовые напряжения. Различные по своему происхождению остаточные напряжения алгебраически складываются и очень часто дают весьма сложные эпюры. [c.112]

Остаточные напряжения равны по величине и обратны по знаку временным напряжениям, имевшим место в период нагрева и исчезнувшим вследствие протекающих пластических деформаций. Упрощенные эпюры временных и остаточных напряжений показаны соответственно на рис. 140, 6, в. В действительности, при сварке и наплавке распределение температуры в элементе подчиняется более сложному закону (см. рис. 139, б). Являясь функцией температуры, тепловые деформации и, следовательно, временные и остаточные напряжения также распределяются по сечениям элемента по более сложным законам. Тем не менее в любом случае сварки и на-вых н ме /ниГо емп р п- вки (плавлением) в сварном изделии туры практически всегда можно выделить уча- [c.354]

При сварке в стык элементов средних и небольших толшин образуются двуосныё поля остаточных напряжений. Как правило наибольшую величину имеют остаточные напряжения, действующие вдоль шва. При сварке конструкций из малоуглеродистых и некоторых других сталей остаточные напряжения вдоль шва равны Оу.. Их эпюра показана на фиг. 97 сверху. [c.196]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...