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,
|
Рис. 117. Схемы измерений деформаций и перемещений в процессе сварки: а — поперечных при расположении прибора снизу; б — продольных деформаций; в — поперечных съемным прибором; г — поперечных перемещений края пластины; д — продольных перемещений в околошовиой зоне; е — перемещений из плоскости листов; ж — радиальных перемещений цилиндрической оболочки |
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-
|
ООО |
|
300 |
°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.
