Остаточные напряжения и деформации в сварных конструкциях

Остаточные напряжения и деформации в сварных конструкциях должны быть сведены к минимуму. Для этого нужно уменьшать объем наплавленного металла, избегать местных скоплений и частых пересечений и размещать швы как можно симметричнее по отношению к оси аппарата. Особенно неблагоприятно сказывается влияние термических напряжений на конструкции, образованные из плоских листов, вызывая их сильное коробление. Значительного снижения напряжений можно добиться введением в сварные соединения гибких элементов. [c.138]

Выводы относительно образования остаточных напряжений и деформаций в сварных конструкциях, полученные главным образом для стальных изделий. При применении новых материалов в этом направлении необходимо дальнейшее исследование. [c.297]

Остаточные напряжения и деформации в сварных конструкциях образуются от продольной и поперечной усадок при сварке. [c.196]

Предварительный подогрев основного металла перед сваркой и сопутствующий подогрев в процессе сварки существенно снижают остаточные сварочные напряжения и деформации в сварных конструкция.х. [c.88]

Приведенный выше инженерный метод расчета малоцикловой прочности в номинальных напряжениях требует достаточно сложных экспериментальных исследований на натурных узлах и соединениях конструкций в зависимости от целого ряда факторов вида и способа нагружения, характеристик цикла, температуры, технологии изготовления и т. п. В связи с этим упомянутый выше расчет по местным деформациям (см. гл. 1 и 11) является более универсальным, так как он основан на результатах испытаний лабораторных образцов, используемых для оценки прочности конструкций в зонах концентрации напряжений. Применимость деформационных подходов к расчету сварных конструкций определяется наличием данных по теоретическим коэффициентам концентрации напряжений в сварных швах, циклическим свойствам материала различных зон сварного соединения и по уровню остаточных сварных напряжений. В 2 приведены предложения по определению коэффициентов концентрации напряя ений и деформаций в стыковых и угловых швах листовых конструкций. Для стержневых конструкций, выполняемых из фасонного проката, необходимы дополнительные исследования напряжений и деформаций в зонах их концентрации. Свойства строительных сталей при малоцикловом нагружении изучены достаточно подробно, и по ним получены величины параметров для построения расчетных кривых [c.189]

Таким образом, на стадиях проектирования, изготовления и монтажа сварных конструкций необходимо принимать меры по уменьшению влияния сварочных напряжений и деформаций. Нужно уменьшать объем наплавленного металла и тепловложение в сварной шов. Сварные швы следует располагать симметрично друг другу, не допускать, по возможности, пересечения швов. Ограничить деформации в сварных конструкциях можно технологическими приемами сваркой с закреплением в стендах или приспособлениях, рациональной последовательностью сварочных (сварка обратноступенчатым швом и др.) и сборочно-сварочных операций (уравновешивание деформаций нагружением элементов детали). Нужно создавать упругие или пластические деформации, обратные по знаку сварочным деформациям (обратный выгиб, предварительное растяжение элементов перед сваркой и др.). Эффективно усиленное охлаждение сварного соединения (медные подкладки, водяное охлаждение и др.), пластическое деформирование металла в зоне шва в процессе сварки (проковка, прокатка роликом, обжатие точек при контактной сварке и др.). Лучше выбирать способы сварки, обеспечивающие высокую концентрацию тепла, применять двустороннюю сварку, Х-образную разделку кромок, уменьшать погонную энергию, площадь поперечного сечения швов, стремиться располагать швы симметрично по отношению к центру тяжести изделия. Напряжения можно снимать термической обработкой после сварки. Остаточные деформации можно устранять механической правкой в холодном состоянии (изгибом, вальцовкой, растяжением, прокаткой роликами, проковкой и т.д.) и термической правкой путем местного нагрева конструкции. [c.42]

Термическая обработка сварных конструкций. В результате сварки механические свойства металла около сварного шва изменяются. Кроме того, в сварных соединениях образуются сварочные остаточные напряжения и деформации, которые могут отрицательно сказаться на эксплуатационной способности изделия. Поэтому в технологической цепочке предусматривают термическую обработку готового изделия, позволяющую устранить отрицательное влияние сварки. Как правило, это отпуск. Он состоит в нагреве изделия примерно до 650 °С, выдержке при этой температуре и медленном охлаждении. После отпуска свойства металла восстанавливаются, напряжения и деформации снижаются. Однако это очень дорогостоящая операция, поскольку для ее проведения требуются специальное оборудование (печи) и существенные энергозатраты. [c.368]

При сварке плавлением обычно наблюдается неравномерность нагрева и быстрое охлаждение, что приводит к возникновению внутренних напряжений и остаточных деформаций в сварных конструкциях. [c.341]

При сварке обычно имеют место неравномерность нагрева и быстрое охлаждение, что является основной причиной возникновения как внутренних напряжений, так и остаточных деформаций в сварных конструкциях. [c.466]

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]

Двусторонняя разделка кромок является трудоемкой и дорогостоящей операцией. Но зато двусторонние швы обеспечивают наименьшие остаточные напряжения и деформации сварной конструкции, меньший расход электродов и электроэнергии. Это обусловлено меньшим объемом наплавленного металла в сравнении с односторонними швами при одинаковой толщине основного металла. [c.114]

Сварочные напряжения возникают в результате неравномерного нагрева и остывания металла в процессе сварки. При перемещении источника тепла вдоль шва металл в зоне наплавки интенсивно нагревается. Смежные участки металла, обладая более низкой температурой, препятствуют расширению нагретого металла и создают в нем напряжения сжатия. При остывании в наплавленном слое возникают остаточные напряжения растяжения, так как окружающий металл тормозит уменьшение его объема. Величина этих напряжений иногда достигает предела текучести металла. При сварке заготовок из низкоуглеродистых сталей возникают в основном остаточные напряжения первого рода, а при сварке заготовок из закаливающихся сталей — напряжения всех трех родов. Сварочные напряжения вызывают остаточные деформации в сварной конструкции, величина которых может быть значительно больше допуска на размеры изделия. Действие сварочных напряжений необходимо учитывать при изготовлении технологической оснастки, так как от этого зависит точность обрабатываемых заготовок и сборки. Сварочные напряжения могут быть уменьшены правильным конструированием изделия, рациональным выбором режима сварки, а также последующей термической обработкой. [c.99]

При серийном производстве деталей, подобных рассмотренному блоку цилиндров, существенным является вопрос необходима ли термообработка изделия после сварки. Для прочности конструкции термообработка блока цилиндров не нужна. Однако высокие требования к прямолинейности оси коленчатого вала вызывают опасения, что могут возникнуть искажения в результате механической обработки детали, имеющей остаточные сварочные напряжения, и накапливания деформаций с течением времени после сварки. Для снятия остаточных напряжений и стабилизации структуры сварных соединений термообработка является полезной. В условиях поточного производства наличие операции термообработки вызывает весьма большие трудности, так как нарушает поток и создает необходимость задела готовых деталей из-за продолжительности цикла нагрева, выдержки и последующего охлаждения. Изложенные соображения являются достаточно общими и применимы не только к блоку цилиндров, но и к станинам станков, и к другим сварным деталям типа станин, к которым предъявляются требования точности и неизменяемости размеров. Для подобных деталей решение вопроса о необходимости термообработки должно приниматься на основе конкретных наблюдений и измерений и сопоставления их результатов с требованиями технических условий. [c.705]

Сварные конструкции, как было указано выше, обладают остаточными напряжениями и деформациями. При их загружении в эксплуатации остаточные напряжения складываются с напряжениями от внешних сил, в результате чего образуется дополнительная пластическая деформация и объект после разгрузки меняет свои размеры. После второго, третьего нагружения остаточные деформации перестают нарастать заметным образом, и размеры конструкции становятся стабильными. [c.185]

Так как остаточные напряжения и деформации при сварке возникают по одной и той же причине, то они находятся во взаимной связи между собой, но проявляются по-разному. В сварных конструкциях, изготовленных без заметных искривлений, остаточные напряжения растяжения высокие, а в сильно деформированных — небольшие. Поэтому некоторые требования по уменьшению остаточных деформаций и напряжений противоположны друг другу. [c.199]

Большое количество исследований проведено в СССР и за рубежом по изучению образования в сварных конструкциях остаточных деформаций и напряжений. До последних лет изучение остаточных деформаций и напряжений производилось с учетом главным образом технологических параметров при сварке и конструктивных форм сварных соединений. [c.132]

Известно, что в сварных конструкциях после сварки возникают остаточные напряжения, вызываемые неравномерностью распределения температуры при сварке и жесткостью свариваемых элементов, препятствующей свободному развитию тепловых деформаций [71, 73, 74, 76, 79, 85, 94]. [c.18]

Серьезное значение остаточные напряжения приобретают в сварных конструкциях. Они появляются здесь обычно в результате воздействия высоких местных температур, сопутствующих процессу сварки, и последующего охлаждения. Величина таких напряжений в сварных конструкциях из листовой стали устанавливается с помощью розеточных тензометров ), позволяющих измерять деформацию в плоскости листа в трех направлениях. По данным этих измерений можно вычислить величины и направления главных деформаций и соответствующие главные напряжения. Для определения имеющихся в листовом материале остаточных напряжений подобные измерения необходимо произвести дважды сначала до вырезывания небольшого участка площади из листа и вторично после такого вырезывания. Разности между двумя отсчетами определят деформации, вызванные вырезыванием участка, а по ним устанавливаются и величины остаточных напряжений. [c.464]

В металле, подвергнутом сварке, возникают необратимые физико-химические процессы, определяющие надежность конструкции в целом. Под действием сварки происходит а) изменение свойств металла вследствии процессов плавления и кристаллизации в сварном шве, структурных, фазовых изменений и разупрочнения в зоне термического влияния б) ухудшение напряженного состояния ввиду возникновения полей собственных упругих остаточных напряжений и пластических деформаций, геометрической технологической и конструктивной неоднородности в) концентрация в зоне сварного соединения различного вида неоднородностей — химической, структурной, фазовой собственных напряжений и деформаций геометрической, связанной как с опасностью возникновения технологических концентраторов, так и наличием конструктивных концентраторов. Как следствие указанных видов неоднородности возникает неоднородность механических, электрохимических и физических свойств, что определяет повышенную чувствительность сварных соединений к воздействию эксплуатационных сред, особенно в условиях сложного напряженного состояния. [c.122]

Изготовление работоспособных сварных конструкций определяется правильным выбором и соблюдением технологической последовательности наложения швов. Нарушение этой последовательности при сварке элементов большой толщины может привести к появлению значительных зон остаточных напряжений и, как следствие, к возникновению трещин в отдельных участках швов при сварке конструкций малой толщины — к увеличению сварочных деформаций. Последовательность наложения сварных швов должна удовлетворять следующим основным требованиям [c.62]

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]

Для уменьшения деформации и остаточных напряжений в сварных конструкциях швы следует сваривать отдельными участками длиной 100—350 мм в последовательности, указанной на рис. 145, г, д. Многослойные швы следует выполнять так называемым каскадным методом (рис. 145, е). [c.206]

Остаточные собственные напряжения в сварных конструкциях являются следствием упруго-пластических деформаций, протекающих в период нагрева и охлаждения шва. [c.666]

Основное внимание при изготовлении сварных конструкций необходимо сосредоточить на мероприятиях конструктивных и технологических, выполняемых в процессе сварки. Что касается мероприятии по уменьшению деформаций после сварки, которые главным образом сводятся к холодной и горячей правке искривленных сваркой изделий, то применение их на практике нерационально. Холодную или горячую правку после сварки можно применять только в крайних случаях, так как холодная и горячая правка, помимо дополнительных трудоемких операций, приводят к увеличению остаточных напряжений растяжения в активной зоне и к исчерпыванию пластических свойств в металле шва. Последнее понижает вибрационную и ударную выносливость сварных конструкций и приводит иногда к разрывам и трещинам в процессе правки или эксплуатации. Для ответственных конструкций холодная и горячая правка не опасна и безвредна только в том случае, если после правки производится снятие напряжений путем термического отпуска. [c.613]

В сварочной практике преимущественно встречаются собственные напряжения первого рода. Эти напряжения вызывают деформации (коробления) сварных соединений. Если 1в сварных швах имеются дефекты (поры, непровары и др.), значительные остаточные напряжения, особенно объемные, могут вызвать преждевременное разрушение сварной конструкции в процессе ее эксплуатации. Поэтому при дальнейшем изложении материала основное внимание будет уделено сварочным напряжениям первого "рода, главным образом линейным и плоскостным. [c.36]

Остаточные сварочные напряжения существуют в сварных конструкциях сами по себе, даже при отсутствии действия на них внешних сил и нагрузок. Изучение сварочных напряжений и деформаций очень важно при выборе рациональных форм сварных конструкций и технологии их изготовления. Если конструктивные формы и технология сварки хорошо продуманы, то остаточные напряжения могут быть не опасны для работоспособности сварных конструкций, а остаточные деформации сведены до минимума. [c.86]

Появление остаточных деформаций и напряжений в сварной конструкции как следствие возникновения при сварке пластических деформаций. [c.95]

Напряжения и деформации при сварке Остаточные напряжения в сварных конструкциях [c.226]

Многолетний опыт сооружения и эксплуатации стальных сварных конструкций показал, что прочность их при статической и динамической нагрузках в большинстве случаев не зависит от наличия остаточных напряжений. При остаточных напряжениях может измениться величина усилий, вызывающих местный переход напряжений за пределы текучести и появление пластических деформаций. По достижении в наиболее напряженных точках конструкции предела текучести дальнейший рост напряжений прекратится, так как произойдет перераспределение напряжений на прилежащие зоны металла. Этим обеспечивается высокая прочность сварных конструкций. [c.231]

МЕТОДЬ СНИЖЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИИ В СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ [c.170]

Напряжения и деформации в сварном изделии, вызванные его неравномерным нагревом в процессе сварки, называются времет1Ы-ми. Собственные напряжения и деформации, имеющие место в сварной конструкции после ее остывания, называются остаточными. Поле остаточных напряжений может быть одноосным, двухосным и трехосным. Продольные напряжения <Ух действуют вдоль шва. Перпендикулярно оси шва в плоскости сварпваемых пластин действуют поперечные остаточные напряжения Оу. Напряжения, действующие в направлении, перпендикулярном плоскости пластин, обозначают 0г. Значительные по величине напряжения а возникают, как правило, ири толщине металла более 40—50 мм, поэтому для большинства строительных конструкций характерны поля одноосных и двухосных остаточных напряжений. [c.76]

Практика эксплуатации сварных нетермообрабатываемых конструкций в условиях циклического нагружения показывает, что в большинстве случаев разрушения возникают в сварном шве или области сопряжения шва с основным металлом. Это связано с комплексом факторов, снижающих работоспособность сварных соединений, основными из которых являются концентрация напряжений и деформаций в зонах сопряжения шва с основным металлом, остаточные сварочные напряжения (ООН), а также ухудшение характеристик сопротивления усталости металла шва и зоны термического влияния по отношению к основному металлу [59, 119, 144]. [c.268]

Разработанные способы расчета позволяют определить остаточную деформацию сварного соединения в зависимости от направления усадки и условий сборочно-сварочных работ [17]. Рекомендуется следующая последовательность расчета остаточных деформаций в сварных соединениях и сварных конструк-цних в первую очередь необходимо найти сечение активных зон сварных швов, остаточные активные внутренние усилия, действующие по линии каждого шва, и реактивное напряжение осевого сжатия аг. Имея эти данные, можно рассчитать деформации в сварных конструкциях для заданных режимов сварки. [c.103]

Перегрузка конструкции в ряде случаев может оказаться более простой и эффективной мерой снятия растягивающих остаточных напряжений, а зачастую и способом создания сжимающих остаточных напряжений. Положительное влияние на выносливость предварительного растяжения надрезанных образцов наблюдалось в ряде исследований. Г. В. Раевский, на основании анализа диаграммы растяжения и диаграммы Гудмана для соединений с концентрацией напряжений, а также сравнительных испытаний балок предложил использовать способ статической перегрузки для повышения долговечности сварных конструкций [14]. При симметричных циклах на переменный изгиб испытывали двутавровые балки с приваренными планками. После перегрузки долговечность отдельных балок заметно увеличивалась. Наблюдаемое повышение могло произойти за счет влияния двух факторов наклепа металла вблизи концентратора напряжений и возникающих в тех же зонах сжимающих остаточных напряжений. Пластическая деформация в местах концентрации напряжений была менее 0,1—0,3 о. Такая деформация несущественно изменяла предел выносливости гладких образцов. Поэтому наблюдаемое повышение выносливости соединений после их перегрузки должно быть отнесено за счет влияния остаточных напряжений. [c.129]

Крышка турбины, опора пяты, верхнее и нижнее кольца относятся к стационарным деталям направляющего аппарата. Состоят они, как правило, из нескольких частей (секторов), габариты которых определяются условиями транспортировки и производства. Число секторов принимают четным, чтобы иметь сквозные меридианные разъемы, необходимые при обработке стыков. Выполняются эти детали сварными из проката МСтЗ, реже литыми из стали 20ГСЛ или ЗОЛ. Можно применять высокопрочный чугун ВПЧ 40-5, хорошо зарекомендовавший себя на Камской ГЭС. Выбор материала зависит от напряженного состояния деталей и условий производства. В последние годы в отечественном гидротурбостроении преимущественное применение нашли сварные конструкции. Они отличаются наименьшей затратой материалов для заготовок и наименьшей массой, требуют меньших припусков на обработку, позволяют точно выдерживать толщину стенок, в них отсутствуют внутренние и поверхностные дефекты, неизбежные в отливках, их фактическая прочность больше соответствует расчетным значениям. Общим недостатком сварных конструкций является наличие остаточных напряжений и вызываемых ими деформаций. Для устранения этих напряжений обязательно применение термической обработки (отпуска и нормализации) после сварки. Допустимые деформации сварных деталей должны находиться в пределах припусков на обработку. [c.96]

В сварных конструкциях могут быть не только общие, но и местные деформации в виде выпучив и волн. Длинные и узкие листы, сваренные встык, под действием угловых деформаций и собственной массы получают волнистость (рис. 27), размеры которой определяются углом Р и толщиной свариваемых листов, определяющей их массу. При приварке к листу ребер поясные листы получают местные деформации - грибовидность. Кроме местных угловых деформаций могут возникать выпучины и волнистость на поверхности листа. Остаточные деформации, возникающие в результате перераспределения внутренних остаточных напряжений после сварки, называют вторичными. Это перераспределение может произойти при первом нагружении сварной конструкции, при механической, термической и газопламенной обработке сварных изделий. Остаточные сварочные напряжения, перемещения и деформации могут существенно снизить прочность, исказить точность форм и размеров конструкции, ухудшить внешний вид изделия, снизить технологическую прочность сварных соединений, что приведет к возникновению горячих или холодных трещин. В определенных условиях может снизиться статическая прочность или произойти потеря устойчивости сварной конструкции, что, в свою [c.41]

Сварочные напряжения и деформации. Сварочные напряжения в отдельных случаях вызывают деформащио (коробление) сварной конструкции. Остаточные сварочные напряжения характеризуются высоким уровнем и могут достигать значений предела текучести свариваемой стали, снижая работоспособность сварной конструкции. [c.39]

Наиряжеиня называются собственными, если они существуют при отсутствии внешних сил. В сварных конструкциях различают собственные напряжения температурные, возникающие в процессе сварки, и остаточные — после полного остывания изделия. Остаточные напряжения возникают в результате неоднородной пластической деформации в период остывания конструкцип после сварки, а также вследствие фазовых превращений. Влияние последних отсутствует для аустенитных сталей, незначительно для малоуглеродистых сталей, может быть большим для углеродистых и других сталей, если распад аустенита сварного соедипе-иия происходит прп невысоких температурах. Остаточные напряжения в неблагоприятных случаях могут явиться причиной образования трещин в швах II в околошовных зонах. Образование трещин предупреждается главным образом применением рационального технологического процесса. [c.66]

Основные причины возннкновения сварочных деформаций и оста-тачиых напряжений — неравномерность распределения температуры в изделиях при сварке. Шов и околошовная зона испытывают пластические и упругопластические деформац и сжатия прн нагреве и растяжения прн охлаждении. Для уменьшения деформаций и остаточных напряжений в сварных конструкциях однослойные швы следует сваривать отдельными участками длиной 100—350 мм в последовательности, указанной на рнс. 28.9, г, д. Многослойные ш зы следует выполнять гак назьшаемьш каскадным методом (рис. 28.9, е). [c.268]

В сварных конструкциях, не лодвергнутых термической обработке для устранения остаточных напряжений, могут встречаться местные пики остаточных напряжений растяжения и сжатия, достигающих уро вня предела текучести материала. Эти остаточные напряжения возникают, в основном, в результате усадки сварных швов при их охлаждении в условиях ограниченной возможности деформации благодаря присутствию смежных частей конструкции, которые не были нагреты при сварке до столь высокой температуры. Относительно влияния остаточных напряжений на сопротивление усталости В течение многих лет высказывались противоречивые мнения [18—20]. Часто возникал вопрос о том, складываются ли остаточные напряжения с напряжениями от внешних нагрузок и при каких условиях остаточные напряжения могут оказывать благоприятное или вредное влияние. [c.54]

Необходимо отметить, что появление деформаций и напряжений в процессе изготовления в результате воздействий, оказываемых при обработке, не является исключительной особенностью сварных конструкций. Общеизвестно, что деформации и напряжения появляются при применении всех методов обработки металла. Это относится к литью, прокатке, штамповке, клепке, вальцовке, обработке резанне.м, термической обработке и другим методам. Вообще проблема внутренних напряжений впервые была выдвинута еще до изобретения электрической сварки. Сделано это было выдающимся русским ученым Н. В. Калакуцким, который впервые обратил внимание на значение остаточных напряжений. Труды Н. В. Калакуцкого оказали большое влияние на развитие технологических процессов обработки металлических изделий. [c.94]

Зоны и другие ЁознйкаюЩие при сварке дефекты. Поэтому при разработке технологического процесса сварки особое внимание должно быть уделено выбору таких приспособлений, материалов, способов и режимов сварки, при которых минимальна вероятность образования дефектов. В процессе формирования сварного соединения возникают деформации и создается поле остаточных напряжений, которые могут снизить прочность конструкции в целом. [c.174]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...