СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ

Изменение напряжений в процессе наплавки и остывания полосы

О величине напряжений в каждый данный момент молено судить по величине упругих деформаций соответствующих диаграмм относительных деформаций, приводившихся ранее (рис. 35). Сопоставляя данные об упругих деформациях отдельных волокон для различных моментов времени в процессе наплавки и осты­вания, можно получить картину изменения напряжений в различ­ных частях сечения полосы. Однако, учитывая, что одни напря­жения еще не дают возможности судить о состоянии отдельных частей сечения, и что более полное представление могут даїь кривые изменения как упругих, так и пластических деформации в отдельных точках сечения, на рис. 43 и 44 приведены кривые изменения относительных деформаций в продолжение всего про­цесса наплавки и остывания для крайних волокон двух различ­ных полос.

На рис. 43 приведены кривые для полосы шириною h — 100 мм при наплавке на ее кромку валика тем режимом, для кото­рого были приведены выше данные о распределении температуры (рис. 33) и о деформациях полосы.

Для построения кривы х изменения деформаций по времени из графика на рис. 34 взята кривая X для соответствующих во­локон, а из графика па рис. 36 — кривые Д0 и ДЛ. Сопоставление этих кривых дает возможность установить характер изменений

относительных деформаций по времени. Построения для волокна А (рис. 43, а и б) показывают характер развития пластических де­формаций сжатия, которые приводят к появлению упругих де­формаций сжатия при остывании. Построения для волокна Б по­казывают, что на протяжении всего процесса наплавки и остыва­ния в нем не возникают пластические деформации, хотя действи­тельные деформации достигают значительной величины (пре - 60

восходящей ej. Напряжения в ЭТОМ волокне ИЗМЄНЯЮТС-І и величине и по знаку, но не достигают никогда предела теку­чести.

Несколько иная картина развития деформаций и напряжений в крайних волокнах имеет место при более широких полосах.

На рис. 44 приведены кривые изменения деформаций двух крайних волокон полосы шириною Л = 150 мм. Как видно из рис. 44, а и б. в этом случае возникшие при нагреве пластические деформации сжатия приводят к появлению при остывании упругих и пласти ческих деформаций растя;гения в волокне Л. Характер измеиетгп деформаций и напряжений волокна Б остается таким же, как и при более узкой полосе, с той лишь разницей, что установив­шееся напряженное состояние достигается позже, чем в более узкой полосе (рис. 44, в и г).

То обстоятельство, что напряжения достигают своего предель­ного значения значительно раньше, чем деформации, подтвер­ждает ранее отмеченное положение о том, что деформации, свя­занные с изгибом полосы, приходит к равновесному положению к моменту выравнивания температур, после чего ни изменения деформаций изгиба, ни изменения напряжений не происходит — продолжаются лишь равномерные продольные деформации, свя­занные с остыванием полосы, которые длятся весьма значительное время.

В соответствии с различным характером развития деформа­ций и напряжений характер эпюры конечных деформаций и на­пряжений для двух рассмотренных ширин весьма различен.

На рис. 45 приведены эпюры распределения действительных упругих и пластических деформаций по ширине полосы для обоих рассмотренных выше случаев.

Полученные эпюры упругих деформаций являются одновре­менно и эпюрами напряжений. Как видно, при более узкой по­лосе имеет место сжатие на кромке под валиком, а при более широкой полосе — растяжение. Наличие сжатия на кромке полосы было отмечено автором еще в 1934 г. [1], причем в качестве объя­снения этого явления было выдвинуто предположение о более быстром остывании наружных слоев валика и замедленном осты­вании внутренних слоев, вследствие чего наружные слои оказы­ваются сжатыми. Этого мнения в значительно более поздних ра­ботах придерживаются и проф. Николаев Г. А [11] и проф. Во­логдин В. П. [12]. Однако, как видно из приведенного, наличие на кромке под валиком сжимающих или растягивающих напря­жений определяется размерами полосы и условиями развития П
деформаций в процессе нагрева и остывания. Ускоренное осты­вание наружных слоев по сравнению с внутренними может ока­зать лишь очень небольшое влияние.

Ниже будут более полно отмечены условия, при которых возможно появление сжатия на кромке под валиком.