ОСНОВЫ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Сварочные напряжения и деформации
Неравномерный нагрев сварных изделий, металлургические процессы, протекающие в сварном шве, приводят к появлению внутренних (без приложения внешних сил) сварочных напряжений и к деформациям в сварных изделиях.
Рассмотрим механизм возникновения сварочных напряжений при сварке двух пластин встык.
При неравномерном разогреве (температурное поле T=f(y)) заготовок 1 и 5 (рис. 1.7, а), начальная грань 2 стремится занять положение 3. Шов и прилегающая к нему зона металла претерпевают необратимую местную пластическую деформацию сжатия. Эта деформация пропорциональна заштрихованной области эпюры деформаций
4. Во время охлаждения температурная деформация шва и прилегающей к нему зоны металла ограничены реакцией основного металла. Происходит равномерное укорочение пластин 1 и 5 (рис. 1.7, б) до положения 6. При этом шов и прилегающая к нему зона металла претерпевают внутреннюю упругопластическую деформацию растяжения, пропорциональную заштрихованной области эпюры деформаций 7. Соответствующие упругой деформации растягивающие напряжения (+) в шве и в зоне термического влияния уравновешиваются сжимающими напряжениями (-) в основном металле (рис. 1.7, в). Наблюдаемые внешние деформации заготовок после сварки не совпадают с внутренними упругопластическими деформациями, а их величины противоположны.
Для предупреждения появления трещин в сварном шве и в зоне термического влияния необходимо снизить внутренние деформации и напряжения (уменьшить реакцию основного металла на разогретые шов и зону термического влияния). Для этого уменьшают геометрическую жесткость свариваемых заготовок, исключают их закрепление при сварке, предварительно подогревают заготовки или после сварки применяют высокий отпуск. Если по техническим условиям недопустимо коробление сварного изделия (внешние деформации), то необходимо наоборот увеличить геометрическую жесткость свариваемых заготовок (постановка ребер жесткости, мембран) или жестко закреплять заготовки при сварке.
