Сварка и свариваемые материалы Т.1

Под ред. Э.Л. Макарова

Металлургия, 1991 г.

4.2.1. Изменение размеров разделки кромок при сварке

Перемещения кромок свариваемых деталей в направлении поперек шва происходят за счет местного расширения металлавблизи сварочного источника и поперечной усадки уже заваренного и остывающего участка шва. В случае электрошлаковой сварки, когда поперечная усадка составляет несколько миллиметров, а шов до нескольких метров длины, перемещения кромок могут привести к прекращению процесса сварки либо за счет увеличения зазора и вытекания сварочной ванны, либо за счет полного закрывания зазора и невозможности подачи присадочной проволоки. В тех случаях, когда не происходит полной остановки сварочного процесса, возможно существенное изменение качества сварки, так как при изменении сварочного зазора изменяются состави свойства шва. При дуговой сварке возможно также появление непроваров и натеков металла в корне шва. Продольная усадка часто вызывает искривление свариваемых пластин в плоскости (серповидность) и потерю устойчивости. При этом взаимные перемещения кромок в плоскости свариваемых пластин и в направлении толщины суммируются с погрешностями формы свариваемых кромок и погрешностями при сборке и могут приводить к невозможности сварки и снижению качества сварного шва. Значительные перемещения кромок в направлении толщины пластин наблюдаются при сварке тонколистовых конструкций малой жесткости.

4.2.2. Изменение формы и размеров конструкции

Искажения, вызванные наложением сварных швов, ухудшают внешний вид, а иногда и снижают работоспособность конструкции. В листовых конструкциях причиной перемещений являются угловые деформации и потеря устойчивости при продольной усадке. Балки от наложения продольных и поперечных швов испытывают укорочение, изгиб и закручивание (рис. 4.8). Оценить величину перемещений можно с помощью методов, приведенных в 4.3.1.4.

4.2.3. Остаточные напряжения

Остаточные растягивающие напряжения создают в металле запас энергии, который может способствовать разрушению металла. Они также способствуют ускорению коррозионных процессов. Связанные с ними пластические деформации приводят к уменьшению пластичности соединения. Складываясь с рабочими напряжениями, остаточные напряжения ухудшают работоспособность конструкции: сжатые элементы могут потерять устойчивость; в элементах, работающих при переменных нагрузках, снижается предел выносливости; в элементах, работающих на изгиб, уменьшается жесткость сечения за счет перехода части сечения в пластическое состояние. Остаточные напряжения существенно влияют на точность и стабильность размеров сварных деталей. При механической обработке за счет перераспределения остаточных напряжений происходит изменение формы и размеров детали. Под действием остаточных напряжений возникают деформации ползучести, особенно при повышенных температурах. При первом приложении рабочей нагрузки рабочие напряжения, складываясь с остаточными, могут в отдельных местах превысить предел текучести и вы-. звать пластические деформации. Происходящие под действием остаточных напряжений деформации обычно не превышают долей процента.

4.3. Определение сварочных деформаций, напряжений и перемещений

4.3.1. Расчетные методы

4.3.1.1. Основные этапы расчета. Расчет сварочных деформаций и напряжений состоит из определения:

1) температурных полей при сварке;

2) свободных температурных деформаций и деформаций от структурных превращений, механических свойств материала, зависящих от температуры;

3) собственных деформаций, напряжений и перемещений. Для проведения расчета необходимы следующие исходные

данные:

1. Характеристики сварочного источника нагрева, условия теплоотвода и теплофизические свойства материалов (коэффициенты теплоемкости ср. теплопроводности теплоотдачи с поверхности ). Справочные данные и методы расчета температурных полей приведены в главе 2.

2. Дилатометрические характеристики материалов, образующих сварное соединение. В случае сварки разнородных материалов или применения присадочного материала …