СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОТЕКАНИЯ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ СВАРКЕ

В настоящее время используются различные приближенные спо­собы определения остаточных напряжений. В большинстве слу­чаев они исходят из предположения, что металл при нагреве ис­пытывает температурную деформацию аТ, которая и приводит к образованию напряжений. Известные экспериментальные дан­ные [48, 63] косвенно указывают на то, что значительная часть температурной деформации не участвует в образовании напряже­ний — остаточные напряжения оказываются меньше предела те­кучести, хотя по упрощенным представлениям они должны быть значительно выше от или при идеально пластичном металле рав­ными от. Причина такого несоответствия заключается в том, что нагретый металл окружен упругой средой — ненагретым или слабо нагретым металлом, который в процессе сварки заметно деформи­руется и не обеспечивает жесткой заделки нагретых волокон, как это часто предполагается.

Второе обстоятельство, которое также, как правило, не учиты­вают, — это наличие значительных касательных напряжений и сдвиговых пластических деформаций в зоне нагрева при сварке. Касательные напряжения в значительной мере определяют картину распределения нормальных напряжений. Касательные напряже­ния могут быть получены лишь при решении задачи образования напряжений с учетом неодновременности сварки шва по его длине. Между тем в упрощенных методах в явном или неявном виде пред­полагается мгновенная сварка шва по всей длине. Такое допуще­ние не позволяет определить временные касательные напряжения, возникающие в процессе сварки.

К числу общих закономерностей относится закон изменения объема тела при его нагреве. Абсолютное изменение объема сво­бодного тела независимо от характера распределения температур

За

в нем и его размеров прямо пропорционально величине — Q

су

как при упругих, так и пластических деформациях металла 16

(Q — количество введенного тепла). Указанный закон справедлив при условии, что величина не зависит от температуры. Исполь-

г С у

зование этой закономерности удобно при объяснении механизма образования деформаций металла. Доказательство этого закона приведено в работе [91].

Важное следствие, которое вытекает из этого закона: измене­ние объема всего тела от собственных напряжений равно нулю. Иными словами, объем тела не изменится, если остаточные напря­жения, имеющиеся в теле, снимутся вследствие пластической де­формации. Указанным следствием удобно объяснять некоторые особенности релаксации напряжений при отпуске массивных свар­ных конструкций.