Возникновение напряжений и деформаций при сварке

Назовите причины возникновения напряжений и деформаций при сварке. [c.515]

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]

Для уяснения механизма возникновения напряжений и деформаций при сварке рассмотрим случай нагрева до высокой температуры средней полосы стальной пластины. Условно расчленим эту пластину (рис. 146, б) на три стержня — I, II и III. До нагрева длина всех стержней одинакова и равна 1 . [c.219]

ВОЗНИКНОВЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ ПРИ СВАРКЕ [c.77]

Причины и механизм возникновения сварочных напряжений и деформаций. Для уяснения причин возникновения тепловых напряжений и деформаций при сварке рассмотрим несколько примеров. [c.36]

Внутренние напряжения в детали (узле) возникают, при наличии препятствий свободной деформации нагреваемой детали. Основными причинами возникновения на пряжений и деформаций при сварке являются неравномерный нагрев основного металла, литейная усадка и структурные изменения металла. [c.164]

К неизбежным причинам, способствующим возникновению напряжений и деформаций, относятся такие, без которых процесс обработки происходить не может. К этим причинам при сварке относят неравномерный нагрев, тепловую усадку швов, структурные изменения металла шва и околошовной зоны и т. д. [c.86]

К с о п у т с т в у ю щ И.М причинам, способствующим возникновению напряжений и деформаций, относятся такие, без которых процесс сварки может происходить. К таким причинам при сварке относят неправильные решения конструкции сварных узлов (близкое расположение швов, их частое пересечение, неправильно выбранный тип соединения и т. д.), применение устаревшей техники и технологии сварки (неверно выбраны способы наложения слоев и диаметр электрода, не соблюдаются режимы сварки и т. д.), низкая квалификация сварщика, нарушение геометрических размеров сварных швов и т. д. [c.86]

Нагрев места соединения при сварке может производиться до различной степени ослабления связи между частицами металла. Во многих случаях достаточно нагреть металл до пластического (тестообразного или сварочного состояния, которое характеризуется почти полной потерей металлом упругих свойств и возникновением значительных пластических деформаций при небольших напряжениях. Металл переходит в пластическое состояние в определённом температурном интервале, носящем название сварочный жар". Температурный интервал сварочного жара является физической константой для каждого сорта металла. Для малоуглеродистой стали температурный интервал сварочного жара находится в пределах 1100—1300° С, что соответствует белому калению. При температуре сварочного жара металл имеет состояние, подобное воску при комнатной температуре. [c.271]

Причинами возникновения сварочных напряжений являются неравномерность распределения температуры при сварке и жесткость свариваемых элементов, препятствующая свободному развитию тепловых деформаций и вызывающая возникновение пластических деформаций. При сварке закаливающихся сталей на развитие сварочных напряжений влияют также структурные превращения в шве и зоне термического влияния, сопровождающиеся изменением объема. В сварных соединениях разнородных сталей проведение термической обработки приводит к появлению нового вида термических внутренних напряжений, обусловленных разностью коэффициентов линейного расширения свариваемых деталей (п. 5 главы II). [c.59]

При определении характеристик трещиностойкости сварных соединений необходимо учитывать структурно-механическую неоднородность соединений, обусловленную локальностью процессов термомеханического поведения металла при сварке. Такая локальность Приводит к образованию полей остаточных напряжений и деформаций, изменению структуры и фазового состава, возникновению микро- и макродефектов [1-2]. [c.79]

Предельные состояния, виды и критерии разрушения. Традиционные инженерные расчеты на прочность деталей машин и элементов конструкций при однократном нагружении основаны, с одной стороны, на номинальных напряжениях, определяемых по формулам сопротивления материалов, теории упругости и пластичности, теории пластин и оболочек и, с другой стороны, на характеристиках прочности материалов при однократном нагружении,, определяемых при стандартизированных или унифицированных испытаниях лабораторных образцов из применяемых конструкционных материалов [16]. В зависимости от большого числа конструктивных (вид нагружения, размеры и форма сечений, наличие концентрации напряжений), технологических (.механические свойства применяемых материалов, вид и режимы сварки, термообработки, упрочнения) и эксплуатационных (скорость нагружения, уровень нагрузок, температура, среда) факторов при однократном нагружении возможно возникновение трех основных видов разрушения — хрупкого, квазихрупкого и вязкого 16]. Каждый из этих видов разрушения существенно отличается по уровню номинальных и местных разрушающих напряжений и деформаций, скоростям развития трещин и времени живучести деталей с трещинами, внешнему виду поверхностей разрушения. Применительно к этим видам разрушения выбирают те или иные критерии разрушения из трех основных групп — силовых, деформационных и энергетических. [c.9]

Температура, при которой производится сварка, оказывает серьезное влияние на величину остаточных напряжений и деформаций. Избежать возникновения повышенных остаточных напряжений позволяет сварка с повышенной погонной энергией. При понижении температуры на каждые 10°С рекомендуется повышать величину погонной энергии на 4—5% по сравнению со сваркой при температуре 10—20°С. [c.124]

Рис. О. Схемы, иллюстрирующие возникновение остаточных сварочных напряжений и деформаций в металле а — кривая распределения максимальных температур в соединении при дуговой сварке, б—металлическая пластина, нагреваемая и незакрепленная, в—пластина, нагреваемая и закрепленная с обоих концов, г—лист с плотно вставленным стержнем, 6 —лист, изготовленный за одно целое со стержнем, е —лист, нагреваемый на участке Т

Недостатком газопламенной наплавки является более низкая производительность по сравнению с дуговой и увеличенная зона нагрева основного металла, что может привести к возникновению остаточных напряжений и деформаций в деталях. В связи с этим газопламенную наплавку применяют для деталей небольших габаритов. При газопламенной наплавке на предварительно нагретую поверхность направляют пламя, но не доводят основной металл до расплавления. Затем дают присадку и, расплавляя ее, наплавляют металл, добиваясь его растекания по нагретой поверхности. Для очистки наплавляемой поверхности от окислов применяют флюсы, как при сварке и пайке. [c.259]

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]

Общие сведения. Величина и распределение напряжений и деформаций зависят от жесткости свариваемых конструкций и изделий при этом большое значение имеет толщина металла. При сварке металла толщиной до 3 мм проявляются преимущественно большие деформации, а напряжения ничтожны. Сварка металла толщиной от 4 до 16 — 18 мм сопровождается значительными деформациями при этом с увеличением толщины в большой степени начинают проявляться остаточные напряжения. При сварке металла толщиной от 18 до 50—60 мм основным фактором является возникновение значительных остаточных напряжений деформации при этом невелики. [c.221]

Чем вызывается возникновение деформаций и напряжений в металле при сварке [c.133]

Для предотвращения возникновения чрезмерных деформаций при сварке замкнутых конструкций, например баков из тонкостенного материала толщиной до 1,2 мм, на деталях выполняют зиги (рис. 28). Из-за нагрева при сварке они выпрямляются, что способствует уменьшению деформаций и напряжений в сварном соединении. [c.82]

Наличие сосредоточенного источника тепла (сварочное пламя, электрическая дуга), перемещающегося вдоль шва с какой-то скоростью и вызывающего неравномерное нагревание металла при сварке, является основной причиной возникновения внутренних напряжений и деформаций в сварных изделиях. [c.124]

Закономерности формирования химического состава металла шва изложены в разд. III Физико-химические и металлургические процессы при сварке . Материал первых двух разделов дает описание тех физических и температурных условий, которые создаются над поверхностью металла и в самом металле в процессе сварки. В этом плане материал первых двух разделов представляет собой как бы описание того физического фона, от которого зависит протекание реакций, переход различных легирующих элементов в металл шва или их удаление и окисление. Вопросы защиты металла шва и массообмена на границе металл— шлак и металл — газ — центральные в разд. III. Эти процессы предопределяют химический состав металла шва, а следовательно, во многом и его механические свойства. Однако формирование свойств сварного шва, а тем более сварного соединения, определяется не только химическим составом металла. Характер кристаллизации шва во многом влияет на его свойства. Свойства околошовной зоны и в определенной мере металла шва существенно зависят от температурного и термомеханического циклов, которые сопровождают процесс сварки. Для многих легированных сталей и сплавов эта фаза формирования сварного соединения предопределяет их механические свойства. Процесс сварки может создавать в металле такие скорости нагрева и охлаждения металла вследствие передачи теплоты по механизму теплопроводности, которые часто невозможно организовать при термической обработке путем поверхностной теплопередачи. Образование сварного соединения сопровождается пластическими деформациями металла и возникновением собственных напряжений, которые также влияют на свойства соединений. Эти вопросы рассматриваются в IV, заключительном разделе учебника — Термодеформационные процессы и превращения в металлах при сварке . [c.6]

Рассмотрим еще один пример возникновения нарастающей с каждым циклом односторонней деформации при повторных воздействиях движущегося источника тепла. Представим себе бесконечную пластину и два симметрично расположенных относительно ее срединной поверхности точечных источника тепла, обеспечивающих равномерный по толщине локальный нагрев (это возможно, например, при сварке). Значительные сжимающие напряжения, возникающие в результате интенсивного нагрева, при соответствующих условиях приведут к пластическому обжатию материала внутри окружности некоторого радиуса, чему способствует также соответствующее уменьшение предела текучести. Если периодически включаемый источник тепла неподвижен, результатом повторных нагревов, вследствие возникновения при охлаждении остаточных напряжений растяжения, будет знакопеременное течение. Положение изменится при нере-мещении источника тепла относительно пластинки по некоторой траектории. В этом случае деформация, реализуемая за проход, может оказаться кинематически возможной. Тогда каждый последующий проход будет оказывать действие, не отличающееся [c.224]

В отличие от этого, при сварке между собой дисков ротора (фиг. 29, б) деформация шва в процессе сварки затруднена вследствие жесткости примыкающих к шву дисков. В результате после сварки в перемычках между дисками неизбежно возникновение реактивных тангенциальных и осевых напряжений растяжения и изгиба. Подобно этому при вварке сопловой коробки во внутренний цилиндр (фиг. 29, в) также неизбежно возникновение реактивных тангенциальных и радиальных напряжений растяжения, обусловленных жесткостью стенки цилиндра. Появления реактивных напряжений следует ожидать, например, при сварке замыкающих стыков паропроводов и в ряде других случаев. Величина их обычно тем больше, чем меньше расстояние между закреплениями. [c.62]

Чем выше теплопроводность, тем больше величина зоны термического влияния. Следовательно и тем больше возможность возникновения деформации и напряжений при сварке. [c.467]

Применение ранее рассмотренных условий образования напряжений и деформаций при наплавке валика на к15омку полосы к случаю сварки двух полос в стык позволяет установить общие закономерности возникновения напряжений и деформаций при сварке стыковых соединений. Но учитывая, что при выполнении стыковых соединений возникают как деформации в плоскости свариваемых листов, так и деформации из плоскости соединяемых элементов, сначала рассмотрим деформации в плоскости свариваемых листов. Для этого полагаем, что на соединяемые в стык кромки действует линейный источник тепла, характерный тем, что листы прогреваются по всей толщине равномерно. Для упрощения считаем, что сварка соединения производится быстродвижущимся источником тепла и поэтому с небольшой погрешностью можно принять, что шов по длине охлаждается равномерно. Принятые допущения позволяют нам полнее применить процессы, наблюдаемые при наплавке валика на кромку полосы, к случаям сварки стыковых соединений. [c.210]

Свойства бронзы, в том числе ее свариваемость, определяются основными легирующими добавками. Газовая сварка оловянистых бронз затруднена из-за выгорания некоторых компонентов, особенно олова. Олово из состава бронзы выделяется при нагреве до температуры 500—600°С, которое при сгорании на поверхности ванны расплавленного металла образует пену, в результате чего шов получается пористым со сниженными механическими характеристиками. Бронза теряет вязкость и становится хрупкой при нагреве выше 500°С. Появление больших внутренних напряжений и возникновение трещин может произойти от неравномерного. нагрева изделий при сварке. Поэтому для понижения или полного устранения сварочных напряжений и деформаций при сварке изделий из литой бронзы необходим местный или общий подогрев до температуры 500—600°С. Не рекомендуется поворачивать и поднимать изделие в процессе сварки, так как в нагретом состоянии изделие может разрушиться. В связи с окислением олова в процессе сварки в присадочной проволоке олова долж1НО (быть на 1—2% больше, чем в основном металле. Наличие в составе проволоки раскислителей, например фосфора, улучшает свойства сварного шва. В качестве такого присадочного металла рекомендуется бронза Бр.ОФ 6,5—0,4. [c.138]

Механизм коррозионных разрушений сварных соединений определяется приложением энергии в месте соединенияз тепловой энергии при сварке термического класса (дуговой, газовой, электрошлаковой, электроннолучевой, лазерной, плазменно-лучевой) давления и тепловой энергии при сварке термомеханического класса (контактной, диффузионной, дугопрессовой, газопрессовой и др.) механической энергии и давления при сварке механического класса (холодной, взрывом, магнитно-импульсной, ультразвуковой, трением). При этом происходят необратимые физико-химические изменения металла в зоне соединения вследствие процессов плавления и кристаллизации полимерные превращения распад пересыщенных твердых растворов старение, рекристаллизация усложнение напряженного состояния в связи с возникновением собственных напряжений и деформаций. [c.494]

Запасы по разрушающим нагрузкам (при изготовлении, монтаже и эксплуатации конструкций) назначаются в пределах 1,5—2, а запасы по коэффициентам интенсивности напряжений и деформаций — в пределах 1,7—2,2. Большие из указанных запасов выбирают для циклически нагружаемых элементов конструкции, изготовляемых из хладноломких малоуглеродистых сталей или сталей повышенной прочности и низкой пластичности, чувствительных к концентрации наг яжений, скорости деформирования и обладающих повышенным разбросом характерисгик сопротивления разрушению. Повышенные запасы прочности принимают для элементов конструкций, определение эксплуатационной нагруженности которых затруднено в силу сложности конструктивных форм, наличия высоких остаточных напряжений (например, от сварки и монтажа), возникновения нерасчетных статических и динамических перегрузок. Для таких элементов конструкций обычно затруднено проведение надлежащего дефектоскопи ческого контроля при их изготовлении и эксплуатации. В этом случае запасы по нагрузкам должны быть более высокими — до 2,5. [c.77]

Развитие сварочного производства, внедрение прогрессивных методов сварки, видов сварочного оборудования в народном хозяйстве страны повышают требования к профессиональной подготовке электросварщиков. В процессе работы электросварщику при-лодится часто сталкиваться с самыми различными сложными техническими вопросами. Квалифицированный электросварщик должен прекрасно знать технологию электродуговой сварки. Он должен уметь правильно выбрать нужную марку электрода, необходимый режим сварки, знать свойства электродных покрытий, классификацию электродов, причины возникновения внутренних напряжений и деформаций в сварных конструкциях и мероприятия по их предупреждению, наиболее рациональные способы сборки конструкций под сварку, основные способы контроля качества сварки и многое другое. [c.70]

При газовой сварке имеют место менее сосредото ченный нагрев и более широкая зона термического влияния, чем при дуговой сварке, что вызывает возникновение более высоких термических напряжений и деформаций. [c.329]

Возникновение собственных сварочных деформаций и напряжений обусловлено неравномерным распределением температуры при сварке, фазовыми превращениями, протекающими с изменением удельного объема, и жесткостью свариваемых элементов, препятствующей развитию деформаций. В отличие от тепловых процессов, процессы изменения полей внутренних деформаций и напряжений первого рода при сварке изучены в меньшей степени, и расчеты их, как правило, весьма сложны. В настоящее время инженерные расчеты, разработанные в СССР В. П. Вологдиным [80], Н. О. Окербломом [81, 82], Г. А. Николаевым [83], Н. Н. Ры- [c.44]

В ряде работ [71, 72] подчеркивается, что в люмент образования горячих трещин наличие жидких межкристаллитных прослоек не обязательно. Исследованием процесса кристаллизации металла шва на низкоуглеродистой конструкционной стали с применением модифицированного микроскопа с горячими столом и камерой [101] установлено, что горячие трещины в металле таких швов возникают после того, как затвердевание закончилось. Указывается, что при нагревании такого шва под микроскопом плавление зоны сегрегации серы и фосфора при температуре ниже 1460° С не наблюдалось. В работе [8] расчетным путем установлено, что при однопроходной автоматической сварке нержавеющей аустенитной и углеродистой конструкционной сталей толщиной 2,5 и 10 мм на режимах, обеспечивающих сквозное проплавление, возникновение растягивающих напряжений в шве до завершения кристаллизации может быть только в высоколегированной стали толщиной 10 мм (при температуре 1450° С примерно за 2 с до завершения кристаллизации). Во всех остальных случаях швы начинают испытывать растягивающие напряжения и деформироваться только через несколько секунд после окончания кристаллизации и при значительно более низкой температуре, чем температура солидуса. Отмечается, что чем толще свариваемый металл, тем при более высокой температуре шва возникают в нем растягивающие напряжения и деформации и тем, следователь-но, больше вероятность образования горячих трещин. Склонность к образованию горячих трещин в швах при сварке аустенитных сталей больше, чем при сварке углеродистых конструкционных сталей, так как при одинаковой толщине свариваемого металла температура центра шва, при которой возникают растягивающие напряжения в нем, выше, а время начала возникновения этих напряжений после завершения кристаллизации — меньше в аустенитном металле шва, чем в низкоуглеродистом нелегированном. В этой же работе установлено, что при автоматической сварке с полным проваром аустенитной стали температура в центре шва к началу возникновения растягивающих деформаций выше ( 980° С), чем при ручной сварке (800° С). Следовательно, при использовании одинаковых сварочных материалов (имеются в виду одинаковые химический состав и структура металла шва) вероятность образования в шве горячих трещин при автоматической сварке больше, чем при ручной. [c.285]

Исследование деформации сварных швов стали Х18Н10Т выявило ту же зависимость более неоднородное протекание деформации при зернограничном расположении второй фазы и разрушение металла в этом случае при меньших напряжениях (табл. 2). Возникновение трещин до момента разрушения наблюдалось в сварных швах, выполненных электрошлаковой сваркой. Микрорентгеноспектральный анализ показал, что при этом способе сварки б-феррит более обогащен хромом, чем аустенит (22% Сг в б-феррите и 17,2 Сг в аустените). Микротвердость феррита также выше, чем аустенита 260 кге/мм и 210 кге/мм со- [c.149]

Накопленный к настоящему времени опыт проектирования, изготовления, испытаний, доводки и эксплуатации атомных реакторов подтвердил в основном правильность принятых конструктивных решений, удовлетворительность подходов к расчетному определению усилий, перемещений, деформаций и напряжений, а также приемлемость запасов прочности, содержащихся в отраслевых руководящих технических материалах и действующих нормах прочности. Вместе с тем этот же опыт показал, что в отдельных случаях на стадии изготовления и эксплуатации возможно образование трещин и других нарушений в конструкциях реакторов [17-22]. Так, при сварке крупногабаритных толстостенных корпусов реакторов наблюдались случаи образования трещин в зонах сварки от действия высоких остаточных напряжений. При изготовлении корпусов реакторов EDF-1 (Франция) с толщиной стенки более 100 мм в зоне сварного шва было отмечено возникновение трещин длиной до 10 м [17, 18]. Трещины технологическо- [c.11]

Сварка используется для соединения элементов конструкций, имеющих самую различную толщину. При сварке тонких сечений материала мало, и если он имеет склонность к возникновению остаточных напряжений, то наблюдающиеся дефекты являются в основном дефектами сварки при сварке толстых сечений наиболее серьезными дефектами являются трещины которые непосредственно вызываются напряжением, возникающим при объемных изменениях, в частности, в зоне термического влияния. В предельном случае сварки за один проход соединение можно получить без использования присадочного металла. В последнее время максимальное сечение, которое могло быть сварено газовой сваркой, было значительно увеличено в результате разработки и внедрения электронно-лучевой сварки, которая позволяет получить локальную зону проплавления глубиной порядка нескольких сантиметров. При соответствующем материале и отсутствии газовыделения электронно-лучевая сварка является прогрессивным процессом, однако для ее осуществления необходимо либо иметь сварочную камеру, которую можно было бы вакууми-ровать, либо обеспечить вакуум в точке сварки. Хотя, в принципе желательно, чтобы сварное соединение обладало такими же свойствами, как основной металл, на практике это не всегда возможно, и поэтому во многих случаях используют сварку с присадочным металлом, который менее склонен к образованию трещин. Примерами применяемых при сварке присадочных металлов, которые отличаются по составу от основного металла, являются сталь с 2,25% Сг и 1% Мо для сварки 0,5% Сг, Мо, V сталей сталь с контролируемым содержанпем феррита для сварки аусте-нитных сталей и специальные электроды типа In o А для никелевых сплавов. Много попыток было сделано, чтобы разработать электроды для 0,5% Сг, Мо, V сталей, однако наплавленный металл этого состава имел очень низкую пластичность и, кроме того, приобретал высокое сопротивление деформации при выпадении карбида ванадия, повышающего склонность к образованию [c.72]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...