Сварочные деформации напряжения

Талыпов Г.Б.

Машиностроение, 1973 г.

50. О ВЛИЯНИИ СВАРОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ НА ПРОЧНОСТЬ ПРИ УДАРЕ

В настоящее время нет опытных данных, на основании которых можно бы было заключить, что сварочные напряжения не оказывают влияния на прочность сварных конструкций при ударных нагрузках. Имеющиеся опыты проведены или по схеме на рис. 57, где при принятой ориентировке и расположении шва по отношению к ударяющей силе и при условиях, когда зона шва составляет лишь незначительную долю длины образца, сварочные напряжения и неоднородность металла этой зоны не могли оказать какое либо заметное влияние на результаты этих опытов, или, как указал Η. Н. Давиденков [30], поставлены некорректно [69].

В работе [114] испытанием на удар образцов типа Менаже, содержащих по живому сечению надреза только основной металл, только наплавленный металл или только металл зоны термического влияния, показано, что ударная вязкость основного металла зоны термического влияния при принятых размерах образца  из данного металла составляет 60—70 % ударной вязкости того же металла в исходном состоянии. В этих опытах концентрация напряжений в момент удара вызывалась наличием надреза. В сварных соединениях неоднородность металла зоны шва и крупнозернистость основного металла, непосредственно прилегающего к шву, имеют место вместе с достаточно резко выраженной концентрацией напряжений в этой зоне.

Приведенный выше анализ показывает, что в силу неоднородности металла зоны сварного шва и концентрации определенно ориентированных' сварочных напряжений в этой зоне деформируемость и несущая способность сварного соединения при статических, усталостных и ударных нагрузках зависят от ориентировки направления внешней силы по отношению к шву. Учет этого положения в некоторых случаях даст возможность разработки таких сварных конструкций путем рационального расположения сварных швов по отношению к направлениям действий внешних сил, обеспечивающих возможно полное использование пластических свойств основного металла и металла шва, путем выбора металлов, способных использовать свои пластические свойства при данных условиях.

В общем случае металл зоны шва в результате сварки и остывания находится в упруго-пластическом деформированном состоянии. При последующем приложении внешних сил металл этой зоны может оказаться в условиях сложного нагружения. Рассмотрим простейшую задачу о потере устойчивости плоской формы равновесия прямоугольных полос одинаковой ширины в результате их сварки продольным швом и остывания в упрощенном варианте без прямого учета сложности нагружения. Используя приближенную теорию, можно найти остаточные сварочные напряжения в растянутой и сжатой зонах. Это позволяет найти то значение ширины упруго-пластически растянутой зоны (ее критическое значение ε_κ), при котором упруго-сжатые зоны могут потерять устойчивость плоской формы равновесия. м