НАПРЯЖЕНИЯ И ДЕФОРМАЦИИ ПРИ СВАРКЕ

Общие сведения. Причины возникновения сварочных напряжений и деформаций

При приложении к какому-либо телу механической нагрузки происходит изменение его формы и размеров — деформация, В твердых телах различают упругую (исчезающую после устра — йения вызвавшего ее воздействия) и пластическую (остающую- ся после удаления нагрузки) деформации.

Под воздействием нагрузки и в зависимости от ее характер ра внутри материала возникают напряжения сжатия или растя­жения. Напряжение — это величина, выраженная отноше­нием силы к площади, на которую эта сила воздействет. В соответствии с характером напряжений могут происходить дефор­мации удлинения и укорочения.

Возможно возникновение напряжений внутри материала и без приложения внешнего усилия, если по тем или иным при­чинам этот материал испытывает неравномерное термическое воздействие. Напряжения возникают прежде всего вслед гвие того, что материалы обладают свойством изменять свои разме­ры пропорционально изменению температуры.

Если внутренние напряжения в отдельных зонах превос.. )дят называемый пределом текучести уровень, когда начинаются плас­тические деформации, то после устранения причины, вызвавшей эти изменения, и из-за неравномерности пластических деф1 ма — ций в объеме тела останутся напряжения, но изменится •’ак­тер их распределения. В одних зонах всегда будут напряж* чия растяжения, в других — сжатия. Уравновешивая друг друга эти остаточные напряжения приводят к возникновению остаточных деформаций.

Любая сварка связана с неравномерным термомеханичс. им воздействием на материал (интенсивный нагрев погранично.’ зо­ны, приложение внешних усилий к заготовкам). В пос_е:се сварки все время меняются условия термомеханического вс ■ ей — ствия на материал в отдельных зонах, поэтому характер распре­деления деформации и напряжений во время сварки также і у* дет меняться (сварочные деформации и напряжения). Эти на*

жения могут привести к разрушению материала (горячие jpenwHbi) там, где под воздействием термического цикла сварки ослаблена его прочность.

Рис. 14.1. Характер изменения предела текучести стали в за­висимости от температуры

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 деформиру­йся (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 оказыва­

ется 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 трещины) или даже общее разрушение сварной конструкции сразу же после охлаждения либо спустя какое-то время.

Другой причиной появления остаточных напряжений и де­формаций могут быть сопровождающиеся изменением объема изменения в структуре материала. Поскольку они неравномерны по объему свариваемой заготовки, так как происходят под воз­действием термического цикла сварки, это приводит к появлению остаточных напряжений.

С ростом температуры снижается предел текучести материа­ла (рис. 14.1), что облегчает осуществление пластических дефор­маций в нагретых зонах.

Возникновение напряжений приводит к изменениям формы изделия Если эти изменения велики и недопустимы, то их умень­шают термическим, механическим или термомеханическнм спо­собом. Процесс сварки организуют так, чтобы использовать за­кономерности появления напряжений и с помощью специальных технологических приемов снизить или устранить деформации.

}

Рис. 14.2. Виды сварочных деформаций:

S)

а, б — линейные, в, г — угловые, (г — «грибовидность» балки, д — «серповндность» балки); і—сварной шов, 2, 3 — формы изделия до н после сварки, 4.,.7 — последовательность наложения швов; f — стрела прогиба

На рис. 14.2, а…д показаны виды сварочных деформаций некоторых конструкций.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

plazmorez.com