Сварочные напряжения и деформации и их влияние на прочность

Сварочные напряжения и деформации и их влияние на прочность [c.59]

Как показано многочисленными исследованиями, в элементах конструкций изготовленных из пластичного материала, находящихся в вязком состоянии и работающих при статических и ударных нагрузках, остаточные сварочные напряжения не отражаются на прочности (сопротивлении разрушению) элементов конструкций. Их влияние в данном случае проявляется лишь в том, что наступление пластических деформаций в отдельных зонах может происходить при более низких нагрузках, чем в элементах, не имеющих сварочных напряжений. В конструкциях из хрупких материалов, а также из материалов пластичных, но находящихся в хрупком состоянии (например, при воздействии объемного напряженного состояния), сварочные остаточные напряжения могут влиять на прочность при статических и ударных нагрузках. [c.60]

Назначение термической обработки для снятия реактивных напряжений определяется типом конструкции и условиями ее работы. Эту операцию следует вводить прежде всего в изделиях, работаюш,их в условиях, при которых установлено отрицательное влияние сварочных (реактивных) напряжений на прочность. Обязательным условием снятия реактивных напряжений является общая термическая обработка конструкции вместе с закреплениями. Поэтому, например, при общей термической обработке ротора из дисков, когда диски, определяющие жесткость изделия, подвергаются нагреву вместе со швами, реактивные напряжения будут сняты. В то же время, например, в результате проведения местной термической обработки замыкающих стыков паропроводов, при которой зона закрепления не подвергается нагреву, следует ожидать не снижения, а увеличения реактивных напряжений. В отличие от этого, местная термическая обработка свободных стыков паропровода, как правило, обеспечивает заметное снижение сварочных напряжений благодаря тому, что в этом случае вся зона пластических деформаций растяжения в шве и околошовной зоне, обусловливающая их возникновение и развитие, подвергается нагреву. [c.64]

Прочность сварного соединения зависит от свариваемости материала, совершенства технологического процесса и характера действующих нагрузок (постоянные или переменные). Сварочные температурные деформации вызывают остаточные напряжения в соединениях, которые не оказывают заметного влияния на статическую прочность, если основной и наплавленный металл сохраняют пластические свойства. Поэтому стремятся подбирать такие материалы, которые обладали бы повышенной пластичностью и не теряли ее после сварки. [c.369]

Кроме того, подогрев делает более равномерным распределение температур при сварке и обеспечивает этим снижение уровня остаточных сварочных напряжений. При этом усадку воспринимают более широкие зоны с хорошей способностью к пластической деформации, вследствие чего уменьшается опасность хрупкого разрушения. Подогрев уменьшает скорость охлаждения металла шва и основного металла в зоне термического влияния. Это способствует полному разложению аустенита с образованием более стабильных структур, в результате чего пластичность сварного соединения и его технологическая прочность повышаются. [c.116]

Следует заметить, что в данном случае опасные участки образцов, в которых проверялось действие остаточных напряжений, не имели пластических деформаций. В связи с этим условия, в которых они проявлялись, отличались от условий, в которых обычно действуют сварочные напряжения растяжения. Последние, как известно, возникают всегда в участках с пластическими деформациями, которые повышают прочность материала и компенсируют вредное влияние сварочных напряжений растяжения. [c.117]

Эти результаты показывают, что даже при резком изменении формы образцов (при высокой концентрации в них напряжений) наличие остаточных сварочных напряжений не приводит к снижению предела выносливости. Это, как и в ранее рассмотренном случае, можно объяснить тем, что положительное упрочняющее действие наклепа в районе сварных швов компенсирует отрицательное действие растягивающих остаточных напряжений. Поэтому отжиг образца, уничтожающий упрочняющее влияние наклепа, приводит к снижению вибрационной прочности. Предварительное растяжение, которое значительно повышает вибрационную прочность, следует прежде всего рассматривать не как меру снятия напряжений (так как положительное влияние предварительного растяжения в равной мере проявляется как при наличии остаточных напряжений, так и без них), а как метод упрочнения, связанный с появлением местных пластических деформаций. Местные пластические деформации при растяжении образцов с высокой концентрацией напряжений создают некоторое упрочнение металла в наиболее напряженном участке и приводят к некоторому изменению формы переходов, смягчая их резкость. Последнее для образцов с высокой концентрацией напряжений может иметь весьма существенное значение. Кроме того, местные пластические деформации от внешней нагрузки приводят и к снижению остаточных напряжений. [c.117]

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]

В обычных условиях сварочные напряжения и местные пластические деформации проявляются совместно. Но в некоторых случаях, при сварке в жестком закреплении (например, при сварке монтажных стыков), а также при умышленном применении искусственных способов создания остаточных напряжений, районы действия остаточных напряжений и местных пластических деформаций могут оказаться разделенными. Тогда влияние остаточных напряжений на прочность будет заметным, особенно если возможно хрупкое разрушение конструкций. При этом, в зависимости от сочетания остаточных напряжений и напряжений от внешней нагрузки, могут быть случаи как снижения прочности, так и ее повышения. [c.132]

После сварки все образцы были подвергнуты отжигу для снятия в них сварочных напряжений. Остаточные напряжения создавались последующей специальной обработкой кромок центральной пластины (пластическим обжатием или нагревом), вызывавшей в них местные пластические деформации, что приводило к появлению в образцах остаточных напряжений. При данной форме образцов не могло проявляться влияние местных пластических деформаций, сосредоточенных на кромках, так как напряжения на кромках от внешних нагрузок были незначительными. Прочность образцов определялась напряженным состоянием их центральных [c.36]

В обычных условиях сварочные напряжения и местные пластические деформации проявляются совместно. Но в некоторых случаях, например, при сварке в жестком закреплении (при сварке монтажных стыков) районы действия остаточных напряжений и местных пластических деформаций могут оказаться разделенными. Тогда влияние остаточных напряжений на прочность будет заметным. При этом могут быть случаи как снижения прочности, так и ее повышения. [c.41]

Наиболее опасное влияние оказывают остаточные сварочные напряжения при объемном напряженном состоянии металла изделия. Такое напряженное состояние вызывает значительное снижение пластичности металла, повышает его предел текучести и способствует хрупкому разрушению этого металла. По мере роста величины напряжений предел текучести может приблизиться к пределу прочности и вызвать внезапное разрушение изделия без предшествующей пластической деформации. В этом случае бывает достаточной незначительная внешняя нагрузка для наступления хрупкого разрушения. [c.39]

Желательно по возможности унифицировать материалы, из которых изготовляются конструкции по одному чертежу, т. е. сокращать число профилей, их типоразмеров и марок стали. Однако стоимость перерасхода стали в результате унификации не должна превышать экономический эффект, получаемый от унификации. Число и размеры сварных швов не должны быть более требуемых по расчету на прочность. Увеличенные против расчетных размеры сварных швов не только повышают объемы сварочных работ, но и вызывают дополнительные сварочные напряжения и деформации. Первые могут ухудшить эксплуатационные качества конструкции, а вторые часто требуют значительных затрат труда на дополнительную правку. Некоторое исключение представляют угловые швы при сварке металла больших толщин, особенно из низколегированных сталей. В ряде случаев их толщину необходимо принимать более расчетных размеров по технологическим причинам — для обеспечения требуемых свойств основного металла в зонах термического влияния. [c.17]

Как уже указывалось, темп деформации в т.и.х. зависит не только от химического состава металла и режима сварки. В значительной степени он определяется и конструктивными особенностями самого изделия, его способностью деформироваться под действием теплового поля или напряжений, возникающих в сварном соединении. Для того чтобы оценить влияние конструктивных факторов самого узла на технологическую прочность сварного соединения, иногда используют так называемый метод эталонного ряда. Для этого конструкцию сваривают с применением электродов или сварочной проволоки и флюсов, запас технологической прочности которых заранее определен. Набор таких материалов с различными показателями v по степени убывания или возрастания и называют эталонным рядом. Подобрав из серии эталонного ряда сварочные материалы, исключающие появление трещин, можно определить требования по запасу технологической прочности, необходимые для бездефектной сварки конструкций данного типа. [c.486]

Под технологической прочностью сварных соединений понимают их способность выдерживать без разрушения различного рода воздействия, которые могут возникнуть в процессе сварки, остывания или вылеживания сварных конструкций под влиянием сварочных деформаций и напряжений. [c.245]

Различают так называемые горячие трещины, которые представляют собой межкристаллические разрушения, возникающие во время кристаллизации металла, а также при высоких температурах в твердом состоянии из-за вязкопластической деформации, и холодные трещины, природа которых может быть различной. У многих низколегированных и легированных сталей они образуются под влиянием фазовых превращений в твердом состоянии после окончания процесса сварки в течение последующих нескольких суток. В процессе сварки и остывания могут возникать также деформационные трещины, вызванные исчерпанием пластичности металла в концентраторах напряжений. Последний вид трещин не относят к технологической прочности, а рассматривают их жак проявление ограниченной пластичности металлов и деформационного старения, возникающих вследствие термического цикла сварки и высокого уровня сварочных деформаций и напряжений (см. гл. 5). [c.245]

В отношении влияния сварных соединений на работу тонкостенных конструкций необходимо отметить два отрицательных фактора сварочные деформации в зонах швов, увеличивающие несовершенства формы оболочки остаточные сварочные напряжения в сварных швах и прилегающих зонах. Они могут заметно снизить несущую способность, особенно при работе на устойчивость, а следовательно, потребовать дополнительных ватрат массы на их компенсацию. Поэтому создание надежных сварных тонкостенных конструкций является комплексной задачей, при решении которой проектант должен обеспечить прочность и технологичность. В качестве рекомендаций для тонкостенных конструкций отметим следующее необходимо стремиться к уменьшению сварных соединений располагать швы в местах, где конструкция менее чувствительна к несовершенствам применять стыковые швы. [c.369]

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]

Остаточные сварочные напряжения не оказывают сколько-нибудь заметного влияния на сопротивление разрушению прп статических нагружениях элементов конструкции, если металл обладает способностью к пластической деформации. При низких T JuiepaTypax они резко (в 1,5—2 раза) снижают статическую прочность. Остаточные напряжения в готовых конструкциях снимают препмущес-твенно тер.мической обработкой — отпуск при повышенной температуре (650 С) всего изделия в печи плп местных зон сварного соединения токами высокой частоты. [c.57]

Вибронатяжной способ устранения сварочных напряжений а деформаций 131 Включения — Влияние на прочность сварных соединений 168 —170 Выбор материалов 7, 79 [c.371]

Сварные конструкции имеют ряд особенностей, которые могут отрицательно влиять на их прочность и эксплуатационную надежность. Основными из них являются монолитность, повышенная чувствительность к геометрическим концентраторам напряжений и к хрупким разрушениям, изменение исходных свойств основного материала в зоне сварного шва, а также остаточные деформации и напряжения. Влияние этих факторов можно исключить выбором правильной схемы конструкции, рациональным конструктивным ск юрмлением узлов и соединений, правильным выбором основного и сварочных материалов и назначением оптимальной технологии заготовительных, сборочных и сварочных операций. [c.319]

Среди этих трудов исследования М. X. Шоршорова отличаются своим подходом к изучению и регулированию физических процессов в металлах при сварке. Этот подход основан на теории тепловых процессов и на тех расчетных методах, которыми она располагает для анализа изменения температуры, деформаций и напряжений в сварных соединениях в зависимости от способа, параметров режима и технологии сварки. Рассматриваемый комплекс работ М. X. Шоршорова отличается также систематичностью исследований, разнообразием методических средств, а главное — широтой и глубиной теоретического анализа фазовых превращений в неравновесных условиях и их влияния на прочность металлов при сварке. Эти работы во многом способствовали созданию и развитию нового научного направления в теории сварочных процессов, охватывающего вопросы физического металловедения сварки, разработка которых требует учета одновременного влияния сложных тепловых, механических и химических воздействий на металл. [c.6]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...