СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ

НАПРЯЖЕНИЯ В УГЛОВЫХ, НАХЛЕСТОЧНЫХ И ТАВРОВЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ

При сварке соединений, представленных на рис. 49, образова­ние напряжений происходит аналогично случаям, рассмотренным выше. Сварка углового шва (см. рис. 49) за один или два прохода вызывает остаточные напряжения, мало чем отличающиеся от на­пряжений при сварке встык.

При многослойной сварке углового шва возникающая попереч­ная усадка оказывает такое же влияние, как и многослойная сварка встык. В случае незакрепленных пластин в корне шва образуются значительные растягивающие напряжения ау. При сварке угло­вого шва в конструкции, когда угловой поворот отсутствует, в корне шва образуются сжимающие напряжения ау.

Рис. 49. Типы сварных соединений с угловыми швами. Штрихов­кой показаны зоны пластических деформаций

Сварку нахлесточного и таврового соединения в отношении образования остаточных напряжений можно рассматривать как наплавку валика на лист и на кромку. Специального анализа тре­бует вопрос о распределении тепла между листами в нахлесточном и тавровом соединениях, а также в угловом соединении при разной толщине элементов. В зависимости от распределения тепла между деталями и их толщины будет изменяться ширина зоны пласти­ческих деформаций в каждом из элементов. В общем случае с по­мощью различных технологических приемов, которые трудно под­даются количественной оценке, тепло может быть распределено между свариваемыми деталями с колебаниями в широких пределах. В особенности это относится к ручной дуговой или газовой сварке. Поэтому соотношения в распределении тепла, предлагаемые раз­личными авторами, следует рассматривать как ориентировочные.

В работе [86] принимается, что тепло между элементами рас­пределяется пропорционально приведенной толщине. Например, для нахлесточного соединения (см. рис. 49) суммарная толщина принимается равной 62= 26х + 6а. Тогда тепло сварочного ис­точника распределяется так:

в нижний лист qH=-jr 26х;

В работе [56] предполагается, что при сварке тавровых со­единений тепло распределяется непропорционально приведенным толщинам, но ширина. зоны пластических деформаций возрастает прямо пропорционально количеству введейного тепла. В ра­боте [10] предлагается использовать опытную зависимость рас­пределения тепла между элементами. Для приближенных расчетов можно принимать распределение тепла между элементами, про­порциональное их приведенной толщине.

При сварке тавровых соединений зона пластических деформа­ций от второго валика 2 (см. рис. 49) на большей своей части пере­крывает зону пластических деформаций первого валика 1. Вели­чина суммарной зоны пластических деформаций в этом случае может приниматься на 15% большей, чем от одного валика. Более точно влияние второго валика на зону пластических деформаций учтено в работе [107].

В качестве примера на рис. 50 приведено распределение на­пряжений в сварном двутавре из низкоуглеродистой стали (а) [82] и в сварном тавре из алюминиевого сплава АМгб (б). Вследствие изгиба сварного тавра от нецентрального по отношению к оси приложения усадочной силы напряжения в стенке тавра дважды меняют знак. Остаточные напряжения в стенке двутавра являются сжимающими, что может послужить причиной потери ее устой­чивости.