Напряжения термические 1. 362, 363— Способы уменьшения

Уменьшение остаточных сварочных напряжений. Способы уменьшения остаточных напряжений делят на термические, механические и термомеханические. Наиболее эффективно снятие остаточных напряжений способами, осуществляемыми после сварки. [c.35]

Напряжения термические I. 362, 363- Способы уменьшения 1. 364, 365 [c.345]

Горячие трещины могут возникать как в основном ме- , талле, так и в металле зоны термического влияния. Они могут быть продольными, поперечными, продольными с поперечными ответвлениями, могут выходить на поверхность или оставаться скрытыми. Вероятность образования горячих трещин зависит от химического состава металла щва, скорости нарастания и величины растягивающих напряжений, формы сварочной ванны и шва, размера первичных кристаллитов. Она увеличивается с повышением содержания в металле шва углерода, кремния, никеля, вредных примесей серы и фосфора. Повышению стойкости сварных швов, образованию горячих трещин способствуют марганец, хром и отчасти кислород, а также снижение величины и скорости нарастания растягивающих напряжений, что достигается уменьшением жесткости узлов, применением способа сварки с оптимальным термическим циклом, например, сварки с [c.16]

СПОСОБЫ УМЕНЬШЕНИЯ ИЛИ ИСКЛЮЧЕНИЯ ТЕРМИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИИ [c.284]

Рис. 253. Способы уменьшения термических напряжений в стяжных соединениях

После сварки для снятия сварочных напряжений применяют термический отпуск, который является наиболее эффективным способом уменьшения остаточных напряжений. При отпуске улучшаются пластические свойства сварных соединений. Отпуск может быть общим, при котором нагревается все изделие, и местным, когда нагревается лишь зона сварного соединения. Отпуск выполняется в три этапа нагрев (550...680°С), выдержка при температуре отпуска (2...4 ч) и охлаждение (естественное, на воздухе). [c.23]

Если глубокие отверстия или карманы изготавливаются механическим способом (сверлением, фрезеровкой и т. д.) в толстом полуфабрикате, то для уменьшения напряжений в материале эти операции следует проводить перед термической обработкой. Если при окончательной механической обработке удаляются поверхностные нагартованные слои, то после термообработки удаление даже небольшого количества материала снижает внутренние напряжения растяжения. [c.301]

В некоторых случаях возникает необходимость в уменьшении или полном снятии остаточных напряжений в изделии. Для этого могут быть использованы различные способы приложение к детали (имеющей остаточные напряжения) усилий, вызывающих пластическую деформацию, различные виды термических обработок и т. д. Вопросам о методах снятия остаточных напряжений и прежде всего вопросу об изменении величины остаточных напряжений в зависимости от времени посвящено значительное количество исследовательских работ., [c.224]

Для повышения долговечности деталей при конструировании необходимо использовать все возможные конструктивные и технологические средства предотвращения и уменьшения износа. Такими средствами являются ограничение величин удельных давлений и контактных напряжений в пределах допускаемых значений задание оптимальной чистоты обработки трущихся поверхностей задание надлежащих способов термической обработки (цементация, цианирование, азотирование, поверхностная закалка токами высокой частоты и т. д.) с целью повышения твердости изнашивающихся поверхностей применение так называемой упрочняющей технологии (обкатка галтелей, роликами, обдувка дробью и др.) для деталей, подверженных истиранию,— назначение материалов, имеющих высокие антифрикционные свойства назначение соответствующих смазывающих масел для обеспечения надлежащей смазки трущихся поверхностей обеспечение теплоотвода от трущихся поверхностей назначение необходимых защитных металлопокрытий и окраски. [c.14]

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]

Преимуш ества термического снятия напряжений отмечались выше в данной главе. Помимо уменьшения напряжений, способ-ствуюш их зарождению неустойчивой треш ины, термообработка также уменьшает или ликвидирует местное охрупчивание материала у сварных швов. Технология термического снятия напряжений хорошо разработана даже для больших корпусов ядерных реакторов (Браун и др., 1957 г.). [c.249]

Во многих случаях действия тепловых напряжений (если рассматриваемая система является консервативной) для расчета критических напряжений или критических температур могут быть использованы методы классической теории устойчивости. Расчет критических температур в этом случае сводится к вычислению температурных напряжений и последующему исследованию устойчивости возможных форм равновесия системы под действием сил, вызванных температурным полем. Критические температуры оказываются тем выше, чем меньше соответствующие перепады температур и чем меньше деформированы конструкции. Таким образом, повышение степени термической устойчивости конструкции может быть достигнуто путем применения способов, подобных тем, которые используются для уменьшения опасного воздействия термических напряжений при других видах нарушения прочности. [c.214]

Достоинством такого способа закалки является уменьшение термических напряжений, а следовательно трещин, поводки и коробления детали, а также хорошее сочетание высокой вязкости с прочностью. Ступенчатую закалку применяют для тонких деталей штампов из углеродистых сталей и более толстых деталей из легированных сталей. [c.140]

Для уменьшения внутренних напряжений, вызывающих при термической обработке брак деталей из-за трещин, коробления и пониженной прочности, применяют различные способы закалки в масле и на спокойном воздухе, местную и поверхностную с подстуживанием, прерывистую и комбинированную. Наибольший эффект в этом отношении дают изотермическая и ступенчатая закалки. [c.232]

Коробление и закалочные трещины являются следствием того, что при закалке в стали возникают значительные внутренние напряжения как термические (от неравномерного охлаждения поверхности и сердцевины), так и структурные (от разновременности превращений в различных точках детали аустенита в мартенсит, имеющих различный объем). Поэтому способами борьбы с короблениями и трещинами являются те, которые снижают внутренние напряжения, а именно применение закалки, при которой обеспечивается медленное охлаждение в интервале мартенситного превращения, — ступенчатая и изотермическая закалка, закалка в двух средах, изготовление деталей из легированных сталей, чтобы их можно было закаливать в масле. Уменьшение коробления достигается также правильным способом погружения детали в охлаждающую жидкость, например, длинные стержневые детали необходимо охлаждать в строго вертикальном положении и закалкой в штампах. Полученное коробление исправляется правкой или рихтовкой. Большое значение имеет правильная конструкция детали. [c.226]

Для уменьшения деформаций применяют также предварительный подогрев свариваемой детали. В этом случае разность между температурой сварочной ванны и температурой всей детали уменьшается, и, следовательно, будут уменьшаться деформации от нагрева в процессе сварки. Данный способ нашел широкое применение при ремонте изделий из чугуна, алюминия, бронзы, высокоуглеродистых и легированных сталей. Изделий подогревают в специальных горнах, печах, индукторах. В некоторых случаях рекомендуется проковывать шов. Проковку проводят как в горячем, так и в холодном состоянии. Проковка металла шва улучшает механические свойства наплавленного металла и в значительной степени уменьшает усадку. Кроме того, для снятия возникших при сварке напряжений и улучшения структуры металла шва и зоны термического влияния применяют термическую обработку. [c.120]

Преимуществами этого способа сварки, протекающего без расплавления основного металла, являются значительное уменьшение внутренних напряжений сохранение неизменяемого состава основного металла в зонах термического, влияния и получение соединения, легкообрабатываемого по всему сечению. [c.398]

Сущность ЭТОГО способа состоит в том, что деталь, вращающаяся в центрах токарного станка, наплавляется с помощью специальной головки. Головка обеспечивает подачу на деталь и вибрацию электродной проволоки диаметром 1,0—3,0 мм. К детали и проволоке подводится напряжение от источника питания. Для уменьшения зоны термического влияния и коробления наплавляемых деталей, а также увеличения твердости наплавленного слоя в зону дуги и на деталь подается охлаждающая жидкость— водный раствор кальцинированной соды. Охлаждающая жидкость защищает также расплавленный металл от окисления и азотирования. [c.180]

Термическая обработка (закалка). Этот способ применяется для повышения твердости поверхности детали. Для уменьшения хрупкости и снятия закалочных напряжений производят отпуск. Соче- [c.78]

Во-вторых, при неравномерном нагреве возникают температурные напряжения, тем большие, чем больше перепад температуры в сопряженных элементах. Это также должно быть учтено при расчете на прочность путем уменьшения расчетных напряжений от основных нагрузок или путем расчета возникающих термических напряжений либо должны быть приняты специальные конструктивные меры в виде, например, различных способов термокомпенсации. [c.9]

При создании современных турбин ГТД различного назначения с высокими начальными параметрами, большими неравномерностями полей температуры, скорости, плотности в потоке газа важной является проблема снижения термических напряжений в пере лопатки путем уменьшения неравномерности температуры. Уже при начальной температуре газа Г = 1500 К минимальное значение местного коэффициента запаса прочности может достигнуть своего допустимого значения в самой холодной точке поперечного сечения пера. Наиболее горячие части лопатки — кромки, а наиболее холодные — средние части выпуклой и вогнутой поверхностей с минимумом температуры nmin перемычке между охлаждающими каналами. Традиционный метод уменьшения температурной неравномерности заключается в снижении температуры кромок двумя основными способами интенсификацией теплообмена в кромочных каналах турбулизаторами течения (ребрами, лунками, закруткой, струйным натеканием на стенку, пульсирующей подачей охладителя и т. п.) или понижением температуры воздуха, охлаждающего кромки, путем спутной закрутки или в теплообменнике. Эффективным может быть выдув охладителя на поверхность пера. Однако в авиадвигателях выдув может затруднять отключение охладителя на крейсерских режимах полета самолета. В ГГУ, работающих на тяжелых сортах топлива, происходит отложение твердых частиц на перфорирюванной поверхности, что приводит к [c.366]

Однако понижение уровня термических напряжений и изменение их распределения из-за уменьшения интенсивности теплообмена не столь существенны, чтобы оправдать те затраты мощности, которые необходимы для поддержания условия Re = idem. Вместе с тем незначительное повышение температуры газового потока, которое связано только с повышенными расходами топлива, практически не требующими увеличения мощности установок, приводит к существенному возрастанию уровня напряжений. При таком способе моделирования возникает опасность перегрева лопаток, поэтому автоматика управления режимом работы стенда должна строго регулировать уровень максимальной температуры металла лопатки и своевременно выключать или уменьшать подачу топлива. Недостатком этого метода является то, что при равных уровнях максимальной температуры в модели и натуре будут иметь место разные по ве- [c.196]

К числу наиболее важных конструктивно-технологических мероприятий, повышающих эксплуатационные свойства мащин, можно отнести улучшение формы деталей с целью снижения напряжений в опасном сечении применение технологических способов, обеспечивающих наи-лучщую текстуру материала детали (штампованные заготовки, формообразование, например зубьев, зубчатых колес накатыванием) уменьшение количества операций и правильное их чередование снижение уровня динамических нагрузок повышением точности изготовления и сборки, а также применением оптимальных зазоров и др. снижение концентрации нагрузки вследствие повышения точности изготовления и сборки, увеличения жесткости узла, оптимального взаимного расположения деталей, узлов и др. повышение чистоты впадин у зубчатых колес обеспечение рациональной ориентации обработанных рисок и оптимальной шероховатости рабочих поверхностей деталей обеспечение стабильности физико-механических свойств поверхностного слоя, особенно вблизи опасного сечения, для чего основание впадин торцов зубчатых колес следует шлифовать до химико-термической обработки обеспечение стабильности физико-механических, химических и геометрических свойств материала деталей обеспечение наиболее благоприятной эпюры остаточных напряжений при отсутствии локальных растягивающих напряжений в упрочненном слое применением упрочняющей обработки обеспечение контроля изделий в процессе проектирования и производстве на соответствие их основных эксплуатационных свойств техническим условиям на изготовление и приемку. [c.413]

Различие в механических и теплофизических свойствах слоев биметалла существенно проявляется уже на стадии изготовления конструкций из плакированных материалов. Следует иметь в виду, что при изготовлении биметаллических конструкций способом наплавки, вследствие высокого местного подвода тепла и процессов фазовых и структурных превращений при остывании, возникают высокие остаточные напряжения. Уменьшение остаточных напряжений путем отжига может привести к образованию мелких трещин в крупнозернистой области зоны термического влияния. Склонность к образованию подплакировочных трещин возрастает с увеличением содержания в конструкционной стали карбидообразующих элементов хрома, молибдена, ванадия, которые могут сосредоточиваться в перегретой крупнозернистой структуре металла на границах зерен. [c.108]

Одним из эффективных способов повышения эксплуатационной надежности рабочих деталей штампов является комбинированная термическая обработка, заключающаяся в обычной объемной закалке и отпуске с последующей закалкой рабочей поверхности ТВЧ. Так, например, если используемые для инструмента холодной объемной штамповки стали ШХ15 или Х12 закалить до твердости HR 60—65, то они проявляют склонность к хрупкому разрушению. Снижение твердости до HR 58 приводит к уменьшению прочности поверхностного слоя. Если деталь закалить и отпустить до твердости HR 56—58, а затем ее рабочую поверхность дополнительно закалить ТВЧ до твердости HR 60—65, то прочность этой поверхности повышается и в ней создаются внутренние сжимающие напряжения, совпадающие по направлению с напряжениями, возникающими при штамповке. Кроме того, иа границе закалки ТВЧ и объемной закалки возникают растягивающие напряжения, обеспечивающие упругую деформацию инструмента при штамповке. Микроструктура поверхностного слоя — мелкоигольчатый бесструктурный мартенсит. Все это в совокупности обеспечивает значительное повышение прочности, износостойкости и срока службы штампового инструмента. [c.174]

Было предложено несколько остроумных способов решения этой задачи. Советские физики А.Ф. Иоффе и Я. И. Френкель предложили сперва переохлаждать шар (из каменной соли) до температуры, значительно более низкой, чем температура окружающей атмосферы, а затем нагревать его в воздухе до комнатной температуры ). Более высокая температура на поверхности вызывает расширение в материале шара. Термические напряжения в нем сводятся к сжимающим напряжениям в окружном направлении в его внешних частях, из условия же равновесия следует, что центральная часть шара должна быть растянута. Таким образом, в центре шара создается состояние равномерного всестороннего растяжения. Нетрудно найти термоупругие напряжения в шаре в период процесса теплообмена. Эти напряжения определяются центрально симметричным распределением температуры (задача, рассмотренная в классической теории теплопроводности для сферы). Я. И. Френкель определил максимальные значения термических растягивающих напряжений в центре шара и установил, что в каменной соли, переохлажденной в жидком воздухе, они должны достигнуть высоких значений, которые никогда не наблюдались при испытаниях этого материала на простое растяжение или изгиб (шары из каменной соли при повторном нагреве не дают трещин). Найденные таким путем очень высокие значения сопротивления трехосному растяжению во внутренней точке тела для такого слабого материала, как каменная соль, следует считать сомнительными. Внешние части шара из каменной соли, находящиеся в основном под действиел двухосного сжатия, должны получить пластические деформации, так как этот материал обладает низким пределом текучести. Поскольку высокие значения растягивающих напряжений были вычислены на основании теории упругости, влияние пластической деформации внешних слоев шара, приводящее к уменьшению сжимающих напряжений во внешней оболочке, не было учтено, вследствие чего величина растягивающих напряжений в центральной части оказалась значительно завышенной. [c.201]

Недостатком этого способа закалки является то, что в результате большой разницы между температурой нагретого металла и температурой охлаждающей среды в закаленной стали наряду со структурными возникают большие термические напряжения, ведущие к образованию трещин, короблений и других подобных дефектов. Для уменьшения термических напряжений применяют закалку с подстуживанием при этом виде закалки нагретое изделие перед погружением в закалочную среду некоторое время выдерживают на воздухе (подсту-живают). При этом необходимо, чтобы температура изделия не понижалась ниже точки Аг, для доэвтектоидной стали и ниже точки Аг, для заэвтектоидной. [c.186]

Например, для калибров из хромистой шарикоподшипниковой стали типа ШХ15 или X рекомендуется следующая термическая обработка подогрев до 300°, нагрев до 850° и закалка путем осторожного погружения калибров в масло с температурой около 30° (для уменьшения напряжений и получения твердости около R = 65) немедленный отпуск при 150° в течение 1 часа с последующим охлаждением до —80°. Далее проводят искусственное старение посредством шестикратного отпуска при 150° и шестикратного охлаждения до —80°. Этим способом стабилизируют размеры калибров, предназначаемых для самых точных измерений, и сообщают им твердость в пределах R = 65,5-ь-67. Стабилизация размеров проверяется 24-часовым кипячением калибров в воде. После этого измерительный инструмент доводят до требуемых размеров. [c.342]

Присадочный чугунный пруток специального состава расплавляется пламенем горелки и, растекаясь по нагретой поверхности под пленкой флюса, образует прочное и плотное соединение с основным металлом. К особенностям этого способа сварки относятся значительное уменьшение внутренних напряжений, сохранение состава осиовпого металла в зонах термического влияния, хорошая обрабатываемость соединения по всему сечению. [c.68]

Сварка выполняется ацетилено-кислородны Г пламенем с использованием нормальной аппаратуры. Можно применять в качестве горючего пропан-бутановую смесь (как заменитель дефицитного ацетилена). Указанный способ сварки характеризуется значительным уменьшением внутренних напряжений сохранением состава основного металла в зонах термического влияния хорошей обрабатываемостью соединения по всему сечению. Тепловой режим сварки с невысокой температурой нагрева основного металла создает благоприятные условия для равномерного распределения тепла в переходных зонах. Опытные наплавки на детали большой толщины показывают, что закалка переходных зон почти отсутствует. [c.155]

Вопросы точности и стабильности размеров конструкции, конечно, не исчерпываются выбором способа сварки. Существенным является учет сварочных деформаций и напряжений, назначение технологических мероприятий по их уменьшению. Эти вопросы решают на стадии рабочего проектирования как с целью обоснования значений допусков и припусков, так и с точки зрения целесообразности проведения термообработки. Применение термообработ1Ш, с одной стороны, улучшает механические свойства и структуру сварных соединений, способствуя повышению их работоспособности. С другой стороны, многие весьма ответственные изделия вполне надежно работают после сварки без ка-кой-либо термической обработки. Неоправданное назначение операции термообработки может существенно увеличить трудоемкость изготовления изделия, в особенности в условиях серийного производства. Вопрос о необходимости термообработки после сварки решают, принимая во внимание химический состав свариваемого и присадочного металла, способ сварки, конструктивное оформление соединений и узлов, требования к механическим свойствам, условия эксплуатации и т.д. [c.432]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...