СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ
Деформации, вызываемые изменением ширины стыкового шва при остывании
|
Рис. 98. Схема определений поперечных деформаций, вызванных остыванием шва. |
Для определения перемещений полосы в результате изменений ширины шва необходимо установить характер и величину тех деформаций, которые произошли бы в шве, если бы каждый участок шва мог изменить свою ширину в соответствии со степенью'его остывания. На рис. 93 изображена кривая относительных удлинений участков шва, расположенных в различных расстояниях от дуги. Так как на участке длиною хг металл шва находится в пластическом состоянии, то ширина шва будет определяться только положением привариваемой полосы. При увеличении длины шва температура течек, расположенных больше чем хх от дуги, будет ниже 600°. Соответственно понижению температуры ширина отдельных участков шва будет уменьшаться. Так, если при длине шва xt начало шва имело температуру 600°, то при длипе шва хг та же точка шва (начало шва) будет иметь
более низкую температуру и относительное уменьшение ширины в этой части шва будет (как это следует на рис. 98)
^600 /
Соответственно, при увеличении длины шва до х3 относительное уменьшение ширины в начале шва (в предположении возможности свободного уменьшения ширины соответственно понижению температуры) составит
*>600° —
Таким образом, если каждый участок шва мог уменьшать свою ширину в соответствии со степенью его остывания, то
|
Рис. 99. Схема определения суммарных деформаций от изгиба полосы и от уменьшения ширины стыкового шва. |
|
начальное положение кромки ПОЛОСО! ^ Направление сварки Середина шва шшшшш х, |
/
относительное уменьшение ширины по длине шва представилось бы эпюрой, заштрихованной на рис. 98. Не изменяясь сама по себе, эта эпюра перемещалась бы вместе с перемещением дуги. Если принять, что шов по всей своей условной ширине нагрет равномерно, то уменьшение Adx полуширины d в точке шва, находящейся в расстоянии х от дуги, определится как &d>x = (Лвоо — Кг) d = (0,0088 — )~х) d.
Действительные деформации шва и связанные с ними перемещения привариваемой полосы определятся в результате сопоставления деформаций искривления полосы и деформаций шва, определенных без учета влияния их друг на друга.
Для некоторого момента времени, когда дуга находится в расстоянии / от начала шва, линия прогибов полосы fz (в соответствии с установленным выше) изобразится некоторой кривой / (рис. 99), а линия уменьшения ширины шва представится кри-
вой /Л Если бы кривая / изменялась по тому же закону, что и кривая //, то при перемещении кривой / параллельно самоіі себе на величину bdl кривая / совместилась бы с кривой II и, следовательно, деформации (уменьшение ширины) шва могли бы произойти в полном соответствии с остыванием отдельных участков шва, а полоса, не из - < меняясь, переместилась бы вниз на величину Дdt. Так как в об - .* щем случае кривая I отличается ^ от кривой //, то после перемещения на Дdt кривая / займет положение /', не совпадающее с кривой //. Для возможно более полного совмещения кри - • вых / и II необходим поворот кривой /' на угол а'— сх", после чего положение нижней кромки полосы будет определяться кривой Г. Так как возможное изменение ширины шва, определяемое положением кривой I", не совпадает с тем изменением ширины, которое диктуется изменениями температуры отдельных участков шва и которое характеризуется кривой II, то в отдельных участках шва возникнут напряжения, пропорциональные разности действительных и тепловых относительных деформаций ширины шва. При этом, очевидно, что сумма всех внутренних сил на всей длине шва и сумма моментов этих сил относительно любой точки должны быть равны нулю.
|
Рис. 100. Перемещения конца полосы, вызванные изменением ширины стыкового шва. |
Ординаты кривой I" могут быть получены из ординат кривой / (рис. 99) после соответствующего учета перемещений от* параллельного смещения всей полосы на величину Д, (рис. 99) и от поворота полосы как жесткого целого на угол а' *—а". В окончательном виде ординаты Дх кривой Г (рис. 99) могут быть выражены как:
Дл =Л — z • tg(a' — ос"),
где Z — l — X.
Ординаты кривой II могут быть получены из графика на рис. 98, учитывая, что:
dx = (0,С088 — Хх) d.
Напряжения в отдельных точках по длине шва выразятся как
== (Ajt -).
Если проследить за изменением перемещения ц конца кромки полосы в процессе сварки вследствие поворота и параллельного смещения полосы, вызванных изменениями ширины шва, то нетрудно установить, что в начале сварки линия прогибов полосы (кривая /) представляет собою достаточно плоскую кривую, тогда как кривая II—изменения ширины шва — является довольно выпуклой кривой. По мере увеличения длины шва кривая / становится более выпуклой, тогда как кривая II — более плоской (рис. 100). В связи с этим в начале сварки, когда длина выполненного участка шва будет такова, что часть наплавленного металла уже будет находиться в упругом состоянии, перемещения р. полосы будут направлены вверх (рис. 100, а), в некоторый момент сварки дополнительные перемещения от изменения ширины шва будут равны нулю, после чего перемещения р станут отрицательными, т. е. конец полосы под влиянием шва будет перемещаться вниз либо только за счет смещения полосы на Д, (рис. 100, б), либо за счет смещения и поворота полосы (рис. 100, б). Таким образом, общая картина изменения перемещений конца полосы в зависимости от положения дуги (от расстояния/) представится кривой, изображенной на рис. 100, г.
