СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ

НАЧАЛЬНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЛИСТОВ, ПОЛУЧАЕМЫХ НАПЛАВКОЙ, И УПРАВЛЕНИЕ ИМИ [118]

В некоторых отраслях новой техники наплавке подвергаются готовые изделия. В этом случае, кроме указанного в п. 36, на­чальные деформации будут обусловлены также активной частью пластических деформаций сжатия от местного нагрева наплавлен­ным металлом. Рассмотрим для простоты случай наплавки нержа­веющего слоя на узкую, достаточно тонкую полоску. Предпо­ложим, что наплавка Производится фронтально на всю ширину полосы с постоянной скоростью по ее длине при такой начальной равномерной температуре Т0 основного слоя, что биметалличе­ская полоса после остывания оказывается в упруго-деформиро­ванном состоянии (см. п. 28).

При одновременной наплавке валика на всю ширину основного СЛОЯ внутренность изотермической поверхности Тк с этой полосы из-за наличия жесткого металла спереди и сзади фронта наплавки в соответствтсии с основной гипотезой получит активную пласти­ческую деформацию сжатия

еї = осс(Тк. с~Т0) (8.52)

в продольном направлении. Кроме того, из-за неравенств ак>ас. Тк н >> Тк с при остывании зоны нагрева основного слоя от Г = Тк н до Т = Тк с эта зона получит дополнительную пластическую деформацию сжатия

е2 = (а„ — <у-с) (Тк. н — Тк, с) (8.53)

в том же направлении. Таким образом, суммарная активная пластическая деформация сжатия основного слоя в продольном направлении, возникающая при его нагреве и последующем осты­вании до Т = Тк с, определится формулой

При дальнейшем остывании от Г — Тк. с до нормальной темпера­туры Го ^ 0 возникнут напряжения (деформации) от взаимо­действия слоев, обусловленные различием коэффициентов ли­нейного расширения их металлов. Таким образом, правая часть уравнения (3.69) представится выражениями (8.48), а постоянные Сі и Са в соотношениях (3.81) и (3.84) определятся формулами (8.49), где величина ер в данном случае определена равенством (8.54). Например, для Сг имеем

с, - - g§г IK - «О (2Г«. е - ТКш н) -а С(ТК. С - То)) (h2 - h). (8.55)

Интегрированием уравнений Коши для прогиба получим

v(x, 0) = -*£f-. (8.56)

Отсюда ясно, что в зависимости от значения начальной равно­мерной температуры Т0 основного слоя, при которой произво­дится его наплавка, постоянная С t может оказаться как положи­тельной, так и отрицательной, т. е. в зависимости от этого биме­таллическая полоса после остывания может оказаться изогнутой (8.56) как в сторону основного, так и в сторону плакирующего слоя. Другими словами, путем изменения начальной равномерной температуры Г0 основного слоя, при которой производится его наплавка, можно управлять деформациями (напряжениями) би­металлической полосы после ее остывания. Например, если на­плавка производится при нормальной температуре, то можно принять

Тк. с Т0і=&ТК'С. (

При этом С, < 0, v (х, 0) > 0, т. е. биметаллическая полоса после остывания окажется изогнутой в сторону основного слоя.

Отметим, что в отличие от способа пол учении ^биметалличе­ского листа путем прокатки, где начальные^напряжения^могут быть уменьшены лишь за счет подбора Зметалловїдля "основного и плакирующего слоев’ со специальными характеристиками ан, ас, Тк с, Тк н, способ получения биметаллических листов путем наплавки замечателен тем, что здесь в каждом конкретном случае по заданным характеристикам ан, ас, Тк „, Тк с можно подобрать оптимальный термический режим наплавки, в результате осуще­ствления которого биметаллический лист после остывания прак­тически не будет иметь начальных деформаций (напряжений). Действительно, прогибы по (8.56) после остывания будут отсут­ствовать, если Сх =0. В соответствии с (8.55) имеем, что они бу­дут отсутствовать, если наплавка основного слоя проведена при его равномерной температуре, определяемой формулой

т.=М]-(^—0(2Чfe-)]- <8-57>

Как нетрудно убедиться, полоса при этом будет свободна от начальных напряжений. Из (8.57) ясно, что чем больше ан по

сравнению с ас при фиксированных Тк н и Тк с, тем меньше Го - Так как пластические деформации от местного нагрева наплав­ленным металлом и пластические деформации сжатия, обуслов­ленные разностью Тк н — Тк с, вызывают начальные деформации одного знака, то при фиксированных ан и ас чем ближе Тк_ н к Тк с, тем меньше Т0. Другими словами, для наиболее важных для практики случаев сочетания металлов основного и плакирую­щего слоев будем иметь Т0 <С Тк с, и получение биметаллических листов, не имеющих практически начальных деформаций (на­пряжений), путем наплавки на основной слой, имеющий началь­ную равномерную повышенную температуру Т0, при соответствую­щей механизации процесса наплавки не может вызвать технологи­ческих и других трудностей.