Поперечные напряжения и деформации при сварке

ПОПЕРЕЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ И ДЕФОРМАЦИИ ПРИ СВАРКЕ 605 [c.605]

Вторичной причиной возникновения напряжений и деформаций при сварке является усадка металла шва при переходе из жидкого состояния в твердое. Усадкой называется уменьшение объема металла при его остывании. Усадка металла вызывает продольные и поперечные деформации. [c.74]

Другой причиной деформации и напряжения при сварке является величина усадки металла шва. Усадка при сварке металла вызывает продольные и поперечные напряжения и деформации, а также угловые и местные деформации. [c.104]

Вопрос О пространственной идеализации обусловлен тем, что в настоящее время практически могут быть решены только двумерные задачи, в которых предполагается, что поля температур, напряжений и деформаций меняются только по рассматриваемому сечению тела и однородны в направлении, перпендикулярном этому сечению. В общем случае, строго говоря, процесс деформирования при сварке может быть описан только посредством решения трехмерных краевых задач, так как температура при многопроходной сварке неравномерно распределена как по поперечному относительно шва сечению сварного элемента, так и в направлении вдоль шва. [c.280]

Для устранения или уменьшения усадочных напряжений и деформаций применяются а) наложение поперечных швов раньше продольных б) наложение длинных швов обратноступенчатым способом в) одновременное выполнение швов, симметричных поперечному сечению г) выполнение многослойных швов при сварке больших толщин методом горки или секциями (фиг. 31) д) скользящая сборка (без закрепления прихватами) толстостенных сосудов, допускающих свободные сдвиги деталей при сварке е) жесткие рамки, распорки и иные закрепления, препятствующие короблению и изгибу свариваемых деталей ж) ведение сварки на повышенных силах тока толстыми электродами для ускорения процесса з) предварительные деформации в сторону, обратную ожидаемым усадочным деформа- [c.248]

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]

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]

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]

Поперечными называют напряжения и деформации, действующие перпендикулярно оси шва. В верхней части шва величина усадки больше, так как объем наплавленного металла больше. Поэтому при поперечной усадке края листов стремятся подняться вверх, т. е. в сторону вершины шва. При возникновении препятствий усадке образуются напряжения в сварном соединении. В результате того, что при газовой сварке зона нагрева по сравнению с другими видами сварки больше, деформации сварных изделий или узлов больше. [c.104]

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

Закономерности протекания термомеханических процессов при сварке и экспериментальные данные позволяют утверждать, что относительная кольцевая деформация шва от поперечной усадки сосуда в зоне шва и остаточных напряжений в нем составляет величину порядка 3—5 % от относительной кольцевой деформации шва в предельном состоянии [ё(ш], поэтому составляюш ими и в расчете можно пренебречь. [c.355]

Основным назначением закрепления при сварке является уменьшение угловых деформаций вследствие поворота свариваемых деталей друг относительно друга. В то же время наличие закрепления не должно препятствовать поперечной усадке стыка и вызывать тем самым появление значительных реактивных напряжений, могущих привести к разрушению изделия [c.65]

Существует несколько методик определения временных и остаточных сварочных напряжений. Как правило, при определении деформаций и напряжений вводится ряд допущений, которые заключаются в том, что теплофизические характеристики металла, его модуль упругости Е принимаются не зависящими от температуры, а предел текучести и предел прочности <Тв — изменяющимися в соответствии с идеальной диаграммой упругопластического тела. Кроме того, принимается, что напряжения при сварке одноосны, поперечные сечения остаются в процессе деформирования плоскими, а температурное состояние в свариваемом элементе предельное. [c.500]

При разработке технологического процесса сварки обязательно следует учитывать поперечную и продольную усадку шва. При сварке металла толщиной до 6 мм главным образом возникают значительные деформации, а остаточные напряжения бывают небольшими. [c.89]

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]

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]

Деформации и напряжения при сварке тавровых соединений. В сварных конструкциях, имеющих тавровое сечение (состоящих из двух листов), под влиянием продольных и поперечных [c.92]

Метод имеет серьезные недостатки. Напряжения, возникающие в металле шва при испытании, в большой мере определяются свойствами основного металла, в частности характером изменения прочностных характеристик с повышением температуры, поэтому для разных сплавов результаты испытаний не могут быть сопоставлены. Другая неточность может быть связана с наличием краевого эффекта [55]. Поперечная составляющая сварочной деформации у кромки проплавляемой пластины часто приводит к образованию горячей трещины даже без принудительной деформации образца. Величина поперечной деформации зависит от свойств материала, режимов сварки, формы начального участка шва и места начала сварки. [c.131]

Последовательность сварки отдельных швов конструкции, выбранная неправильно, может привести к значительным деформациям конструкции и появлению в швах трещин. На рис. 153 приведена правильная и неправильная последовательность сварки листовых конструкций. При сварке листовых конструкций в порядке, указанном на рис. 153, а, деформации и напряжения будут незначительными, так как при выполнении поперечных швов 1, 2, 3, 4 Обеспечена возможность перемещения листов от поперечной усадки. Такие же условия будут обеспечены при сварке продольных швов [c.225]

Последовательность сварки отдельных швов конструкции, выбранная неправильно, может привести к значительным деформациям конструкции и появлению в швах трещин. На рис. 140 показаны правильная а и неправильная б последовательность сварки листовых конструкций. Порядок сварки, указанный на рис. 140,6, создаст жесткий контур из швов 1, 2, 3, п 4 и приведет к выпучиванию среднего листа от поперечной усадки щвов 5 п 6. При сварке металла большой толщины выпучивание будет незначительным, но в местах пересечения швов Л и Б возникнут большие напряжения, которые могут вызвать появление трещин на этих участках и в прилегающих к ним зонах основного металла. [c.233]

При сварке листовых конструкций в порядке, указанном на рис. 140, а, деформации и напряжения будут незначительными, так как при выполнении поперечных швов 1, 2, 3 и 4 обеспечена возможность перемещения листов от поперечной усадки. Такие же условия будут обеспечены при сварке продольных швов 5 и 6. [c.233]

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]

Из рассмотренного следует, что во всех случаях сварки стыковых соединений наблюдаются поперечные и продольные пластические деформации и напряжения. Суммирование деформаций от отдельных швов часто приводит к уменьшению размеров сварных конструкций, поэтому при разработке технологического процесса заготовки деталей с этим положением необходимо считаться. [c.212]

Из рассмотренного можно сделать вывод, что для предотвращения угловых деформаций и напряжений при сварке стыковых соединений с У-образной подготовкой свариваемым кромкам необходимо дать такой выгиб, чтобы при этом был увеличен угол раскрытия шва и зазор на величину ожидаемых угловых деформаций и уменьшения ширины шва вследствие поперечного укорочения. [c.229]

Тонкие листы, сваренные встык, в результате потери устойчивости искривляются по дуге окружности, приобретая в поперечном сечении седлообразную форму (рис. 6-17,а). Такая форма обеспечивает расположение зоны пластических деформаций по дуге наименьшего радиуса, что в свою очередь позволяет этой зоне сократиться по длине и освободиться в значительной степени от растягивающих остаточных напряжений и потенциальной энергии. Уменьшение потенциальной энергии в зоне пластических деформаций превосходит работу, затрачиваемую на изгиб пластины, и в целом потенциальная энергия во всей пластине после потери устойчивости снижается (рис. 6-17,6). При увеличении кривизны выше оптимальной (точка А), где потенциальная энергия минимальна, наблюдается рост потенциальной энергии. Зависимость кривизны пластин после сВарки от оста- [c.158]

При сварке элемента переменного сечения (рис. Vni.15, а) остаточные деформации Ац.т, С и напряжения а, зависящие при выбранном материале и режиме сварки от геометрических характеристик поперечных сечений, будут переменными по его длине. [c.421]

При сварке деталей из термопластичных материалов под действием неравномерного нагрева основного материала и усадки материала шва, а также в результате структурных изменений в зоне термического влияния возникают внутренние напряжения, вызывающие продольные и поперечные деформации (изменяются длина и ширина элементов) искривление, выпучивание и скручивание элементов, трещины в материале шва в отдельных случаях снижение прочности изделия. [c.72]

Поперечные трещины в основном металле встречаются чаще всего при сварке тонкостенных чугунных отливок (б = 5- 10 мм). Прилегающая к шву достаточно широкая зона основного металла нагревается до температуры выше 550—600 °С и под влиянием сжимающих напряжений претерпевает пластическую деформацию. После выравнивания температуры шва и околошовной зоны при дальнейшем охлаждении соединения в этих зонах основного металла напряжения меняют знак и могут привести к разрушению. Опасность образования поперечных трещин в основном металле тем больше, чем тоньше чугун, чем больше в нем фосфидной эвтектики и чем больше грубого пластинчатого либо междендритного графита. [c.323]

При сварке частей с большим поперечным - ечением напряжения и деформации могут быть снижены наложением многослойных ниюв по фиг. 17. [c.267]

Точечная сварка, вызывая расплавлеиие металла элемента, создает в нем после остывания остаточные напряжения и деформации. Симметричное расположение точек в поперечном сечении элемента не вызывает его искривления после сварки. Таким образом, элементы с поперечными сечениями, приведенными на фиг. 262, а, б, рациональны, так как после сварки они не искривляются. Элементы с поперечными сечениями, приведенными иг фиг. 262 в — 3, в результате сварки изгибаются, если не принимают специальных мер. В настоящее время в крупногабаритных конструкциях считают рациональным в некоторых случаях заменять точечную сварку постановкой проплавных электрозаклепок. Замена точек такими электрозаклепками в настоящее время возможна лишь при условии выполнения сварки в нижнем положении. [c.471]

Причины появления сварочных напряжений обусловлены неравномерным нафевом металла при сварке, литейной усадкой кристаллизующегося металла и структурной усадкой (изменением объемов структурных составляющих). Сварочные напряжения могут вызывать деформацию в виде продольной, поперечной и угловой в зависимости от типа сварного соединения формы щва, размера сварной конструкции и технологии сварки (рис. 1.13). [c.39]

Остаточные напряжения растяжения в активной зоне, как указывалось выше, достигают предела текучести. Вследствие этого мероприятия до сварки и в процессе сварки, кроме предварительного подогрева изделия до высоких температур, не могут в значительной мере устранить появление продольных остаточных напряжений. Однако мероприятия до сварки и в процессе сварки могут значительно уменьшить поперечные напряжения от поперечной усадки п таким образом шизить плоскостную и объемную напряженность сварного соединения и уменьшить пластические деформации растяжения при остьшанни шва. Эти обстоятельства в большинстве случаев гарантируют достаточную прочность сварной конструкции и повышение ее работоспособности. [c.608]

Второй причиной деформаций и напряжений присварке является усадка металла шва при переходе из жидкого состояния в твердое. Усадка при сварке листов металла вызывает продольное и поперечное коробления. При продольном короблении происходит набегание еще не сваренных кромок листов друг на друга, как это показано на рис. 45, а. Поперечное коробление листов от усадки показано на рис. 45, б. [c.102]

Продольные сварочные напряжения вызывают деформацию продольной оси элемента (рис. 3, а и 6), уменьшение продольных размеров при сварке узких полос (рис. 3,в) и искривление кромок при сварке широких полос (рис. 3,г). Поперечные сварочные напряжения вызывают перемещение свариваемых элементов в направлении к оси шва и уменьшение общей ширины деталей (Анач>Лкон). Несимметричное поперечное сечение металла шва приводит к изменению угла сопряжения свариваемых элементов (рис. 3, 5 и е) или образованию грибо-видности в полках тавровых соединений (рис. 3,ж). [c.294]

Балки мостов п других сооружений, работающих при переменных нагрузках, редко подвергаются в эксплуатации усталостному нагружению, настолько неблагоприятному, как при испытаниях, результаты которых приведены в табл. 10.4. Ввиду этого не<"бходимо располагать методо.м экстраполирования ил еющихся экспериментальных данных для определения предела выносливости при других условиях нагружения. Один из таких методов заключается В использовании диаграммы предельных напряжений (рис. 10.12). На этой диаграмме нанесены также основные расчетные напряжения, рекомендованные в 1963 г. техническими условиями на конструкции мостов Американского общества сварки [12], а также допускаемые напряжения для балок с накладками на часги длины пояса из углеродистых конструкционных сталей А 373 или А 36. Из приведенных данных видно, что многие балки могли бы удовлетворительно работать при переменной нагрузке, соответствующей рекомендуемым расчетным напряжениям. Однако те же данные показывают, что 1при некоторых условиях нагружения балки со стыками, накладками на части длины поясов и другими неблагопр иятными деталями конструкции необходимо принимать пониженные расчетные напряжения. Возможно, что специальные ограничения необходимы также при . использовании тонкой стенки, испытывающей поперечные деформации при рабочих нагрузках. [c.266]

При неравномерном нагревании s охлаждении возникают термические напряжения. Если нагревать незакрепленный металлический стержень, то при охлаждении он примет первоначальные размеры. Если стержень закрепить, то он не сможет свободно изменить размеры. Деформация стержня вызовет термические напряжения. При сварке всегда имеется жесткая конструкция, так как нагревается только небольшой участок металла. Свободному расширению и сокращению детали нрепятствуют соседние-холодные участки металла. Усадка наплавленного металла при переходе его из жидкого состояния в твердое вызывает продольные и поперечные напряжения. [c.310]

А. Продольные деформации и перемещения (продольная усадка). В поперечном сечении сварного шва после сварки образуется распределение продольных напряжений, схематично представленное на рис. 1.31. Механизм их образования описан в разд. 1.4.2. Из рис. 1.31 видно, что распределение напряжений связано с распределением температур при прохождении сварочного источника. Часть сечения шириной 2й л, нагревшаяся выше некоторой температуры и испытавшая при нагреве пластические деформации укорочения, растянута до напряжения, близкого к пределу текучести материала ст . Остальная часть сечения сжата. Эпюра напряжений Стост уравновешена по сечению. [c.54]

Обкатка конструкций. Тонкостенные конструкции при сварке испытывают деформации не только в результате продольной и поперечной усадок и изгиба, но часто и от потери устойчивой формы равновесия. Это происходит вследствие образования напряжений сжатия, возникающих, как правило, в околощовных зонах параллельно швам. Потеря устойчивости, сопровождаемая искривлением, определяется величиной остаточных напряжений сжатия, характером их распределения по элементу, геометрическими размерами элементов, жесткостью его закреплений. Для устранения возможности потери устойчивой формы равновесия прибегают к мероприятиям конструктивного и технологического характера. К первой группе относятся следующие сокращение свободной длины тонкостенных элементов, приварка к ним элементов жесткости, например в форме ребер повышение жесткости закреплений. В некоторых случаях реализация указанных мероприятий не может быть осуществлена. При этом на помощь приходят технологические способы. [c.168]

На примере однопроходной сварки встык двух одинаковых листов рассмотрим остаточные поперечные сварочные деформации и напряжения и сопоставим их с остаточными продольными деформациями и напряжениями (рис. VIII. 16, а). При расчетном определении остаточных сварочных поперечных де( юрмаций и напряжений, вызванных неравномерностью нагрева сечений, параллельных шву, нужно оценить относительную жесткость этих сечений. В частном случае сварки встык двух листов одинаковой толщины длину изотермы с температурой То можно найти по формуле (УП1.81), используя теплофизические характеристики свариваемого материала, параметры режима сварки и принимая 26 =26. Площадь сечения, параллельного шву, [c.423]

Рис. VIII. 16. Остаточные поперечные и продольные деформации и напряжения при сварке встык двух листов

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...