СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ

0 НАЧАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЯХ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЛИСТОВ, ПОЛУЧАЕМЫХ ПРОКАТКОЙ

Известно, что после прокатки и остывания биметаллический лист имеет форму поверхности двоякой кривизны с вогнутостью в сторону плакирующего (нержавеющего) слоя. Будем рассматри­вать лишь те деформации (напряжения), которые возникают с мо­мента окончания прокатки к моменту полного остывания. Эти начальные деформации обусловлены различием в коэффициентах линейного расширения металлов основного и плакирующего слоев и, как будет показано ниже, различием температуры, при которой металл этих слоев теряет способность сопротивляться пластическим деформациям.

В работе [ 1 ] дается исследование начальных напряжений (деформаций) двух - и многослойных полос без учета температур­ного режима прокатки, различия в величинах Тк металлов слоев и в их коэффициентах линейного расширения. Представляет практический интерес как количественная оценка начальных де­формаций с учетом этих факторов, так и вопрос — какими должны быть значения Тк< н и ТКщС (п. 30), а также температурный режим прокатки биметаллического листа с неравными коэффициентами линейного расширения ан =h clc для того, чтобы после прокатки и остывания этот лист имел возможно минимальные начальные деформации (напряжения).

Для простоты рассмотрим случай прокатки достаточно тонкой полосы [118]. Так как ан и ас отличаются друг от друга незначи­тельно и их пределы текучести достаточно высокие [96], то по­лоса после прокатки и остывания окажется в упруго-деформи­рованном состоянии. Напряжения (деформации) биметаллической

полосы возникают в результате ее остывания от температуры Т момента окончания прокатки до Т0 ^ 0.

Если прокатка окончена при Т — Тк. с, то для правой части уравнения (3.79) имеем:

Т = — аСЕТК_ с, — hx < h;

К. С» ' Ч У '

Т = —анЕТк. н, -h-^y^—hx.

Если же прокатка окончена при Т = Тк. н, то при остывании от Т = Тк. н до Т = Тк. с металл основного слоя получит пласти­ческую деформацию сжатия

= (ан — ac)(TK. n — ТКшС) (8.47)

и вместо (8.46) будем иметь:

—Лі < г/«с/г; )

к. с, —h^y^—hi. )

В этом случае для постоянных интегрирования Сх и С2 в форму­лах (3.81) и (3.84) получим:

£ / ^2 ^2

Cl = 8/|з К«« — ас) тк. С-ЄР];

С2=- y |(ан + ас) ТКш с + єр + [(ас — а„) ТКш с + **]}.

При этом по формулам (3.81), (3.84) будем иметь:

3(Л2 —Л2)

Е (а„ — ас) (2ТКш С—Тк. н)у-

Щ+^)*стк. с+(-)*нтк. с+

+ ( 1 Ч /р) К ас) (^к. к ' П. с)] ^

з (л2-а2)

(а„ — ас) (2ТК. е — ТК' н) Xі +

8А3

+ (1 + р) | аТ dy,

где Т определена формулами (8.46), а для аТ имеем:

аТ = — асТк с — еР, —/і! ss^y^h]

аТ——анТк. с, —h^y^ — hx.

Из формул (8.50) и (8.51) следует, что при окончании прокатки при Тк. н деформации (напряжения) оказываются значительно меньшими, чем при ее окончании при Т = Тк - с. Например, в слу­чае биметаллической полосы, для которой I = 150 см, 2h = = 0,88 см] hi. = 0,18 см] Тк. н = 850° С; Тк. с = 700° С; а„ =

= 18,6-10 6; ас = 14,4-10 6; Е =2-10е кГ/см2; вторая из фор­мул (8.50) дает:

при Т=ТКшН v = (l/2, 0) = —9 см;

при Т = ТК. С v= (1/2, 0) = —11 см.

Следует отметить, что уменьшения начальных деформаций и напряжений биметаллической полосы можно добиться подбором металлов для основного и плакирующего слоев со специальными значениями параметров Тк н и Тк с. Действительно, из (8.50) следует, что если при ан Ф ас можно подобрать металлы, для которых Тк н «=* 2Тк с, то после прокатки и остывания биметал­лический лист практически не будет иметь начальных деформаций и напряжений.