Деформации, перемещения и напряжения при сварке

Деформации, перемещения и напряжения при сварке [c.76]

Существуют экспериментальные методы определения остаточных напряжений рентгеновский, магнитный, ультразвуковой и механические. Чаще используют механические методы, которые основаны на измерении деформаций металла при освобождении его от остаточных напряжений. Сварочные напряжения определяют, например, для анализа напряженного состояния при исследовании выносливости соединений, сопротивляемости разрушению при наличии трещин, коррозионной стойкости, а также в целях установления эффективности использованных методов снижения собственных напряжений при сварке, после сварки или термической обработки и для определения усадки и возникающих при этом перемещений. В качестве измерительных преобразователей перемещений часто используют механические приборы и тензорезисторы, значительно реже — индуктивные и пневматические преобразователи. Рассмотрим пример определения одноосных остаточных напряжений Ох в сварной [c.198]

Снижение внутренних напряжений может быть осуществлено за счет конструктивных и технологических мероприятий. Конструктивные мероприятия должны быть направлены на рассредоточение сварных швов в узле, введение гибких элементов конструкции, которые обеспечивают свободную деформацию, подбор наиболее приемлемых материалов для качественной сварки. Технологические мероприятия направляются на устранение излишнего закрепления деталей при сварке, на обеспечение равномерного остывания их после нее, выбор рационального порядка наложения сварочных швов, обеспечивающего свободное перемещение при усадочных явлениях, повышение теплоотвода из зоны сварки и т. д. [c.286]

При сварке слои материала, расположенные ближе к шву, будут стремиться удлиниться больше, чем отдаленные от него. Но более холодные слои сдерживают это перемещение, что приводит к сжатию сильнее нагретого слоя —он пластически деформируется (укорачивается). При охлаждении этот же слой будет стремиться укоротиться на ту же величину, на которую должен был удлиниться при нагреве в том случае, если бы это происходило свободно. Однако соседние слои, так же, как и в предыдущем случае, препятствуют осуществлению этих перемещений в полной мере, поэтому охлажденный слой оказывается растянутым, а соседние — сжатыми. Это явление и является одной из главных причин появления остаточных напряжений и деформаций. Под воздействием остаточных напряжений могут происходить локальные разрушения в зоне соединений (холодные [c.239]

Если оставить на некотором участке незавершенными поясные швы, которые ограничивают перемещение соединяемых деталей (поясов и стенки) и в таких условиях производить сварку стыковых швов монтажного стыка (в последовательности, указанной, например, для случая на фиг. 77,6), то реактивные напряжения будут значительно уменьшены. При этом величина уменьшения напряжений будет зависеть от длины свободного участка I. Сварка поясных швов может производиться в последнюю очередь потому, что продольное укорочение от них незначительно и реактивными напряжениями от них можно пренебречь. В этом случае реактивные напряжения можно характеризовать эпюрой фиг. 77, в. Однако при такой последовательности сварки возможно появление нежелательного изгиба незакрепленных поясов из-за местных угловых деформаций, возникающих при сварке стыковых швов. С целью предупреждения таких деформаций поясам можно придать соответствующий предварительный упругий выгиб, который будет способствовать также еще большему снижению величины остаточных напряжений. [c.128]

ДЕФОРМАЦИИ, НАПРЯЖЕНИЯ И ПЕРЕМЕЩЕНИЯ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ СВАРКЕ КОНСТРУКЦИЙ [c.142]

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]

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]

Жесткое закрепление изделий. Одним из способов уменьшения деформаций является также жесткое закрепление частей конструкции при сварке. Жесткое закрепление деталей препятствует перемещению их в процессе сварки. При этом усилия от внутренних напряжений расходуются на пластическую деформацию нагретого металла шва и зоны сварки. Внутренние напряжения в швах при жестком закреплении увеличиваются, и с этим явлением следует считаться. По окончании сварки и снятии закрепляющих приспособлений деформации хотя и появляются, но значительно меньших размеров, так как наличие швов препятствует свободному перемещению частей изделия. [c.187]

Сварные конструкции обладают более высокой жесткостью по сравнению с клепаными. Это исключает возможность смещения отдельных элементов узла, когда напряжение ниже предела текучести металла. Из-за этого в данном случае уменьшается возможность перераспределения напряжений между отдельными элементами. Жесткие конструкции очень чувствительны к температурным изменениям. Поэтому при ремонте сварных конструкций и вообще при выполнении сварки и наплавки необходимо обеспечивать по возможности более свободное перемещение свариваемых или наплавляемых частей, прибегая к обратным деформациям и прогибам перед сваркой. Это особенно важно для деталей, изготовленных из малопластичного металла. [c.40]

Использовать сборочно-сварочные приспособления и кондукторы, способствующие получению заданной точности сборки швов равномерного сечения. Придерживаться определенной последовательности сварки. Зажимы кондукторов, допускающие перемещение деталей при усадке, снижают напряжения. При жестком закреплении свариваемых деталей остаточные напряжения после сварки и снятия детали с кондуктора снижаются вследствие того, что в процессе сварки металл шва получает необходимую пластическую деформацию при расплавлении и остывании. [c.50]

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]

Ниже рассмотрены основные случаи отрицательного влияния сварки на точность и прочность сварных конструкций, а также даны рекомендации по уменьшению влияния факторов, которые могут быть учтены на стадии проектирования. При сварке возникают собственные напряжения, пластические деформации, а также искажения размеров и формы (изгиб, укорочение, потеря устойчивости), которые называют перемещениями. Они могут влиять на технологичность, точность и работоспособность сварных конструкций. [c.30]

ОБРАЗОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИЙ, НАПРЯЖЕНИЙ И ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ПРИ СВАРКЕ [c.139]

Эти требования позволяют найти положение сечения пп после сварки, которое определит величины остаточных напряжений и общих деформаций, изгиб пластины в зависимости от величины поворота сечения и ее продольную усадку, определяемую поступательным перемещением. При изгибе (как и при продольных деформациях) при сварке элементов из малоуглеродистых сталей в зонах швов и околошовных образуются остаточные деформации, [c.147]

Алюминиевые сплавы отличаются высоким коэффициентом линейного расширения (примерно в 2 раза больше, чем у малоуглеродистой стали). Это приводит к тому, что при сварке возникают значительные остаточные напряжения и деформации. Особенно сильно они проявляются в угловых и тавровых соединениях. Алюминиевые сплавы, особенно литейные, обладают низкой прочностью при высоких температурах, что затрудняет получение надежных сварных соединений. В связи с этим необходимо тщательно выполнять сварочные операции. В частности, нельзя допускать перемещения деталей при сварке. [c.72]

Уравнения упругопластического деформирования. При сварке в каждой точке детали возникают в общем случае 6 компонент напряжения, 6 компонент деформации и 3 компоненты перемещения. На рис. 4.12 показано расположение координатных осей Xi — вдоль шва, Х2 — поперек шва в плоскости свариваемых пластин к Хз — в направлении толщины пластины. Соответствующие компоненты деформации и напряжений обозначим e,j, er,/, а перемещений — . Индексы i, j могут принимать значения от 1 до 3. Нормальные компоненты деформации и напряжений имеют оба индекса одинаковые еи, 822, езз — нормальные деформации вдоль осей Хи Х2, Хз, Оц, 022, (Тзз — нормальные напряжения вдоль тех же осей координат. Деформации сдвига и касательные напряжения имеют разные индексы ei2, 823, езь O12, 023, Оз1. Для каждой компоненты деформации можно выделить наблюдаемые, собственные и свободные температурные деформации согласно формуле (4.1). При этом для изотропного материала, имеющего одинаковые свойства по всем направлениям [c.86]

Важность и сложность решения проблем прочности и ресурса несущих элементов атомных реакторов типа ВВЭР обусловлена широким диапазоном конструкторских, технологических и эксплуатационных факторов при длительном времени безопасной работы температурами до 350°С, скоростями теплоносителя до 11 м/с (при механических, тепловых, гидравлических и сейсмических нагрузках), интегральным потоком нейтронов до 10 н/м и других продуктов распада, значительными габаритными размерами с толщинами стенок до 300 мм, применением большого числа конструкционных материалов, биметаллов, композитов, сварки. Базовыми данными для обоснования прочности и ресурса являются нагрузки, перемещения, деформации, напряжения в элементах, а также критериальные характеристики деформирования и разрушения материалов при соответ- [c.5]

Независимо от разнообразных конструктивных особенностей установок они укомплектованы следующим оборудованием сварочным, к которому относятся источник питания и сварочный аппарат с приборами управления и регулирования процесса механическим и вспомогательным, предназначенным для установки и перемещения изделия перед сваркой или в процессе вьшолнения щва, а также обслуживания зоны сварки оснасткой для принудительного формирования металла шва, а также системой охлаждения сборочно-сварочными приспособлениями, позволяющими осуществлять быструю и точную сборку заготовок, удерживать их в требуемом положении во время работы и предотвращать или уменьшать при этом деформации и внутренние напряжения в свариваемых изделиях. [c.145]

Если с помощью штамповки, экспандирования или прокатки края оболочке придать форму, соответствующую характеру и величине деформации после сварки, но с противоположным знаком (рис. 7-10, б), то такая предварительная пластическая деформ-ция может оказаться достаточной для устранения перемещений. Остаточные напряжения при этом имеют примерно такое же значение, какое они имели бы после сварки без применения каких-либо специальных мер борьбы с деформациями. [c.187]

Экспериментальные исследования сварочных деформаций и напряжений проводят на образцах, свариваемом объекте или его модели. Используя различные приемы моделирования, можно добиться воспроизведения процессов образования сварочных деформаций и напряжений на лабораторных образцах небольших размеров вместо реальных сварных конструкций. Правила масштабного моделирования основаны на подобии модели и натуры [4] предусматривается изготовление модели из того же металла, что и исследуемый объект, обеспечиваются подобия геометрических параметров сварного соединения, режимов сварки, температурных полей, деформаций и перемещений модели и натуры. Этими условиями можно пользоваться для моделирования напряжений и деформаций при однопроходной и многослойной сварке, а также для моделирования сварочных деформаций и перемещений, возникающих в процессе электрошлаковой сварки прямолинейных и кольцевых швов. [c.419]

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]

Сварочные деформации и напряжения возникают вследствие локальной пластической деформации отдельных зон сварного соединения из-за неравномерного разогрева при сварке. Металл в зоне максимального нагрева (шов и зона термического влияния), претерпевший пластическую дeфqpмaцию сжатия при нагреве, после полного охлаждения получает остаточное укорочение. Это укорочение приводит к изменению формы и размеров всей сварной заготовки. Абсолютное укорочение (ААВ и ADQ линейных элементов (АВ и D ) пропорционально их длине в зоне пластической деформации (AB D) (рис. 5.58, а, б). В соответствии с этим основные закономерности процесса развития перемещений в сварных изделиях сводятся к следующему 1) абсолютное укорочение возрастает с увеличением зоны пластической деформации, т.е. с увеличе- [c.291]

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]

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]

Прихватки располагают по заранее разработанной схеме в местах последующего наложения проектных швов и наибольших деформаций кромок. Закрепление прихватками пре11ятствует неизбежным при сварке взаимным перемещениям элементов и может привести к возникновению значительных внутренних напряжений в сварной конструкции. Данный способ, как правило, применяют для конструкций из металла небольшой толщины (до 8 мм) или имеющих между сварными узлами сравнительно гибкие связи [c.132]

СВАРКА ТРЕНИЕМ — особый вид сварки давлением, при котором местный нагрев тонких приповерхпостпых слоев металла до температуры, близкой к температуре плавления, осуществляется благодаря работе сил трепия, возникающих при перемещении друг относительно друга соединяемых деталей, сжатых осевой силой. Помимо пагрева металла, трение способствует разрушению поверхностных пленок окислов, а совместное действие нормальных и тангенциальных напряжений при трении облегчает пластическую деформацию в зоне соединения. В простейшем случае С. т. используется для соединения по торцу круглых деталей сплошного или трубча- [c.139]

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]

При легировании металла шва азотом химическая дендритная неоднородность в нем по кремнию (и меди) не уменьшается (см. табл.1У.2). Не замечено также влияния азота на количество и форму высококремнистой малопластичной второй фазы. Практически мало измельчается при этом и структура металла шва [15]. Поэтому положительное влияние азота на стойкость против образования горячих трещин объясняют [15, 16] образованием в твердом растворе группировок атомов, так называемых облаков Котрелла (или атмосфер Сузуки,[109, 12]), блокирующих дислокации и другие дефекты кристаллической решетки и затрудняющих их перемещение в твердом растворе [107, 50, 108] и концентрацию на вторичных границах в остывающем металле шва под действием возникающих и возрастающих сварочных и усадочных напряжений. С ростом количества и плотности указанных облаков уменьшается вероятность перемещения в твердом растворе и концентрации дефектов кристаллической решетки на вторичных границах, что, в свою очередь, благоприятно сказывается на стойкости металла аустенитного шва против образования и раскрытия горячих трещин. Вместе с тем в металлах с гранецентрированной кубической решеткой атомы внедрения (в частности, азота) блокируют только линейные дислокации, оставляя свободными винтовые [79]. С увеличением темпа нарастания сварочных напряжений и деформаций (при увеличении погонной энергии сварки и толщины свариваемого металла) подвижность незакрепленных дислокаций и вакансий и, следовательно, концентрация их на вторичных границах возрастает. Кроме того, достаточно большие сварочные напряжения могут отрывать дислокации от тормозящих их облаков [87], что также способствует развитию физической неоднородности металла шва. [c.308]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...