ОСНОВЫ СВАРКИ СУДОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ОБРАЗОВАНИЕ УГЛОВЫХ СВАРОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ

Угловые сварочные деформации являются, но существу, разновид­ностью поперечных деформації!!. Как отмечалось в иодразл. 16.3, не­равномерный прогрев металла но толщине в зоне сварного соединения обусловливает неодинаковые по толщине пластические деформации металла в поперечном направлении, что, соответственно, уменьшает не только величину пластического обжатия металла, но и, в спою очередь, является причиной образования угловых деформаций.

В момент I* (см. рис. 16.5. о) происходит бет повое пластическое обжа­тие металла области 1. Только в рассматриваемом случае неравномерного

нагрева по толщине (рис. 16.8) пластическое обжатие металла в попе­речном направлении в верхних слоях будет больше, чем в нижних, что обусловит не только перемещение сечений тт и пп внутрь области 1, но и некоторый их поворот, характеризуемый углом р.

Поскольку после полного охлаждения все элементы, которые не на­гревались выше Т*, должны вернуться к исходной форме прямоуголь­ников, кроме элементов участка области 1, происходит поворот плос­ких элементов балки-полоски, характеризуемый тем же углом р.

Аналитически оценить величину угловых деформаций, обусловлен­ных неравномерным прогревом металла по толщине, крайне затрудни­тельно, так как расчетная оценка действительной температурной ситу­ации в области металла, близкой к источнику, очень сложна.

В практических расчетах угловые деформации Р рекомендуется опреде­лять по эмпирическим зависимостям, предложенным С. А. Кузьмпновым

Я а

(рис. 16.9). Эти зависимости р от ~ и г справедливы для случаев как

сквозного, так и нескво. шої о крої рева но н> пциие, когда. юна пласіи - чсскпх деформаций охватывает не всю толщину свариваемых алемеп - гов.

Чп

от удельной шшишон энергии снарки ~ и скороСш снарки v

s~

j Угловые деформации могут быть обусловлены и другой причиной,

s связанной с неравномерным сокращением металла шва в поперечном

| направлении по толщине при охлаждении (литейной усадкой), встре-

j! чающейся при сварке элементов с разделкой кромок.

I Например, при сварке листов толщиной s встык с разделкой кромок

(' (0 - угол разделки) (рис. 16.10, а) угловая деформация р может быть

| определена ид следующих соображений.

| Ширина шва у верхней поверхности

В = 2.stg-.

Укорочение верхнего слоя в поперечном направлении при охлаж­дении

ЛД = а7'*й = 2а'Г s tg-.

2

где Т* - температура, при которой металл восстанавливает своп упру­гие свойства. Полагая, что у нижней поверхности поперечное укороче­ние пренебрежимо мало, получаем

/SB „ 0

Р = — = 2аГ tg~. (16,26)

В частности, угловые швы тавровых соединений без разделки кро­мок свариваемых элементов ассоциируются с выполнением швов в раз­делку 90°. для которых (S = 2аТ*== 0,02 рад.

В качестве более сложного примера на рис. 16.10, б показан фраг­мент таврового соединения с односторонним угловым швом, для кото­рого изменение угла между полкой и стенкой происходит вследствие двух причин: неравномерного нагрева гюлкп и сокращения металла шва.

Если считать нижнюю точку полки под стенкой жестко закрепленной, первая причина определит излом полки, характеризуемый углами справа Pi

и слева, равными — • Значение р определяют по графику (см, рис, 16,9), "

где в параметр — подставляется не полное значение погонной энергии

ш

сварки, а только ее часть, идущая на нагрев полки: </„ „=<У„-———> а

' ^ А,+а

вместо 5 - s,. Вторая причина обусловит поворот стенки в сторону уг­лового шва на угол р^ = 0,02 рад.

В случае двустороннего шва выполнение второго углового шва на той же поюнной анергии, что и первого, обусловит увеличение излома полки в два раза за счет повторного неравномерного нагрева полки. А литейная усадка второго шва, которой препятствует металл первого шва, вызовет появление растягивающих напряжений в швах, которые обусловят:

• незначительный дополнительный прогиб (излом) полки, кото­рый можно определить по формуле

Р. =0.02

где k - катет шва;

• незначительный поворот стенки в обратном направлении, но с углом р,', значительно меньшим, чем угол Р,. Этим наклоном мож­но пренебречь, считая р,' « 0.