СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕФОРМАЦИЙ В ПРОЦЕССЕ СВАРКИ

В зависимости от целей приемы измерения дефор­маций в процессе сварки могут быть разнообразны. Следует отличать измерение деформа­ции металла от измерения перемещений отдельных точек.

Особенностью измерения деформаций при сварке является, как правило, то, что они производятся в зоне высоких температур. Поэтому приходится использовать либо термостойкие электриче­ские тензометры, либо механические тензометры с охлаждаемыми ножками (рис. 117, а и б). Если изменение деформаций происхо­дит медленно, то деформации металла можно измерять периоди­чески неохлаждаемыми съемными тензометрами (рис. 117, в).

Перемещения отдельных точек удобнее всего измерять относи­тельно какой-либо точки, принадлежащей свариваемой детали, так как вследствие некоторых перемещений всей конструкции возмож­ны ошибки. В этом случае базовую точку необходимо выбирать вне зоны значительных перемещений. В схемах на рис. 117, а и б базовые точки отсчета вынесены на холодный металл. Базовая точка отсчета может быть на приспособлении, как это описано в работе [93], в которой исследовали перемещения кромок пло­ских листов в вертикальном направлении (рис. 117, е), или на под­кладном кольце для измерения перемещения кромок оболочки в радиальном направлении (рис. 117, ж). В последнем случае при­бор перемещается вместе с вращающимся кольцом.

Для регистрации перемещений могут применяться механичес­кие устройства, а также датчики с использованием электричес­кого тока (индуктивные, емкостные, сопротивления).

Деформации металла, вызванные внутренними силами, опре­деляют дифференциальным методом [88]. В этом методе различают полные деформации, или деформации формоизменения, и две составляющие полной деформации — свободные температурные деформации и деформации от внутренних сил. На рис. 117,6 прибор регистрирует деформацию формоизменения еф, которая слагается из температурной деформации еа и деформации металла е:

еф — &а "Ь е - (203)

Одновременно в методе определяют термический цикл металла на базе измерения (см. рис. 117, 6). Измеряя гф в процессе сварки,

а затем определяя еа на дилатограмме металла, снятой при том же термическом цикле, можно найти разность этих величин е. Величи­на є позволяет, во-первых, судить о деформациях металла, а во-вто­рых, если известны механические свойства металла при повышен­ных температурах, определять величину временных и остаточных напряжений. Сказанное можно иллюстрировать примером. До­пустим, что кривая 1 на рис. 118, а является кривой формоизмене­ния, а кривая 2 представляет дилатограмму металла, кривая ег на рис. 119, б показывает изменение деформации, соответствующей пределу текучести при конкретной температуре:

где ат — предел текучести металла при данной температуре и данном термическом цикле;

Е — модуль упругости металла при рассматриваемой темпе­ратуре.

Вычитая из величины еф (кривая 1) величину е„ (кривая 2), на­ходим кривую деформации е (рис. 118, в); кривая гу показывает величину упругой составляющей деформации є. Зная модуль уп-

°с

900

О -0,0 -0,8 -1,2 % 0 0,0-0,0 0 0,0 0,8 1,2 %.

Деформация

а) 5} 8)

Рис. 118. Определение деформаций с помощью дифференциаль­ного метода 182]

ругости Е при соответствующих температурах, находим временные напряжения

а = еуЕ., (205)

До начала структурного превращения кривая упругих дефор­маций гу соответствует значениям ет, так как прирост є превышает прирост гт (в противном случае может оказаться, что гу <1гт). После начала структурных превращений знак деформации еу ме­няется на отрицательный, но величина деформации еу не достигает гт при охлаждении вплоть до комнатной температуры.