ТЕОРИЯ сварочных процессов

Характер распределения временных напряжений и деформаций при сварке

Первоначальные представления о формировании напряжений и деформаций в процессе сварки основывались на упругих ре­шениях.

Более точные представления о напряжениях и деформациях при сварке основаны на упругопластических решениях, простей­шее из которых графорасчетный метод, используемый для опреде­
ления продольных деформаций и напряжений при наплавке валика на кромку полосы и при сварке пластин встык. На рис. 11.17 в качестве примера представлено распределение продольных напря­жений ох и упругопластических деформаций &х в продольном се­чении на расстоянии у= 2 см

Рис 11 17 Распределение продоль ^ ОСИ ШВЭ при Сварке ПЛЗСТИН

ных напряжений и упругопластиче - ИЗ КОрроЗИОННО-СТОЙКОЙ СТЭЛИ

ских деформаций 12Х18Н10Т. На стадии нагрева в

шве и околошовной зоне развиваются продольные собственные упруго пластические деформации укорочения, достигающие мак­симальных значений приблизительно при максимальных темпе­ратурах Ггаа[8]. На стадии охлаждения изменяется знак прира­щений деформаций гх, т. е. участки металла претерпевают деформации удлинения в продольном направлении. Происходя­щая на стадии охлаждения пластическая деформация удлинения меньше по абсолютной величине, чем пластическая деформация укорочения на стадии нагрева, поэтому остаточная пласти­ческая деформация представляет собой деформацию укорочения.

Продольные напряжения сх на стадии нагрева сжимающие (см. рис. 11.17). На этой стадии они резко возрастают, достигая максимальных значений, близких к пределу текучести сваривае­мого материала при данной температуре. После достижения максимальных температур ох уменьшаются и на стадии охлаж­дения переходят в растягивающие, достигая предела текучести материала при комнатной температуре.

Представленные на рис. 11.17 кривые ох и гх рассчитаны с использованием схематизированных диаграмм идеального упру­гопластического материала, в свою очередь, полученных изотер­мическими испытаниями образцов при постоянной скорости на­гружения. Более точные значения временных напряжений опре­деляют расчетами с использованием свойств материала, зада­ваемых термодеформограммой (см. п. 11.3) вместо изотермиче­ских характеристик (кривая с'х на рис. 11.17). Результаты приб­лиженного (ох) и уточненного (а’х) решений задачи указывают на одинаковый характер изменения продольных напряжений при сварке, однако значения напряжений в этих решениях различны. Значения напряжений на стадии нагрева уточняются незначи­тельно, тогда как на стадии охлаждения уточнение решения весьма значительное. Процессы разупрочнения, ползучести, эф­фект Баушингера* на стадии охлаждения приводят к снижению

продольных напряжений на 25...50% по сравнению с результа­тами приближенного решения, выполненного на основе схемати­зированных свойств материала.

Таким образом, для более точного количественного опреде­ления временных напряжений следует использовать в расчетах свойства материалов, определенные при воспроизведении термо - деформационных сварочных циклов.

При сварке реальных конструктивных элементов возникают не только продольные, но и другие компоненты деформаций и напряжений. Их можно определять расчетами на основе теории пластичности (см. п. 11.4) или экспериментами для сложного напряженного состояния (см. п. 11.5).