СВАРКА И СВАРИВАЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Образование напряжений
|
Рис. 4 4. Распределение остаточных сварочных продольных напряжений в пластинах из различных металлов [1]: |
Собственные напряжения в сварном шве могут быть временными и остаточными. Остаточные напряжения в направлении оси шва примерно одинаковы во всех поперечных сечениях, кроме концов швов, где они уменьшаются до 0.
Распределение остаточных Напряжений (Гост в направлении вдоль оси шва в металлах толщиной до 20 мм при элек - тродуговой сварке в 1—3 прохода при отсутствии структурных превращений показано на рис. 4.4.
Максимальные напряжения появляются в шве.
В низкоуглеродистых и аустенитных сталях они близки к пределу текучести ат. В титановых и алюминиевых сплавах они составляют (0,5-—
|
Н — в низкоуглеродистой стали СтЗ толщиной 6=8 мм; А —в аустеиитиой стали 12Х18Н9Т, 6=2 мм; Ті — в титановом сплаве ОТ4, 6=1,5 мм; А! — в алюминиевом сплаве АМгб, 6=10 мм |
0,8) СГт, причем большие значения наблюдаются при увеличении мощности источника и скорости сварки. Зона растягивающих напряжений приблизительно равна по ширине зоне пластических деформаций 2ЬПЛ. Такой же характер имеет распределение продольных напряжений в многослойных швах.
Поперечные растягивающие напряжения при однопроходной сварке достигают значительной величины при сварке швов в жестком контуре (при заварке дефектов). При многопроходной сварке, если происходит взаимный поворот свариваемых деталей, возникают растягивающие напряжения в корне шва. В случае предотвращения углового перемещения в корне шва возникают напряжения сжатия (рис. 4.5).
Трехосные растягивающие напряжения возникают в средней части сечения электрошлаковых швов. Величина компонент
напряжения может превосходить ат. Наибольшее растягивающее напряжение действует вдоль оси шва (рис. 4.6). /
В соединениях с угловыми швами распределение оста/точных напряжений, как правило, аналогично распределению напряжений в стыковом соединении, выполненном тем же способом сварки. Т
|
Рис. 4.6. Напряжения в электрошла- ковом шве: Ог — в направлении толщины; Оу — в направлении ширины пластины; <5Х — вдоль осн шва |
В оболочковых конструкциях продольные прямолинейные швы дают такое же распределение напряжений, как в плоской пластине. В зоне кольцевых швов дополнительно действуют
|
Рис. 4.5 Поперечные остаточные напряжения в многослойном шве: С — при сварке незакрепленных пластин; 3 — при сварке с предотвращением угловых перемещений; <*пов — напряжения на поверхности; б — толщина пластины |
напряжения от сокращения металла в окружном направлении и от изгиба. В результате уменьшаются напряжения вдоль оси шва, а в поперечном направлении напряжения с внутренней стороны оболочки являются растягивающими, а с внешней — сжимающими.
При многопроходной сварке с разделкой наружу оболочки в корне шва образуются поперечные напряжения растяжения, при разделке внутрь оболочки — напряжения сжатия. Круговые швы в плоских пластинах имеют напряжения вдоль оси шва примерно такие же, как в прямолинейных швах. Поперечные (радиальные) напряжения в них тем выше, чем меньше радиус шва.
В точечных и электрозаклепочных соединениях в центральной части компоненты напряжений в плоскости соединения являются растягивающими. В иизкоуглеродистых и аустенитных сталях они равны ат, в титановых и алюминиевых сплавах несколько меньше ат. В основном металле вблизи сварного соединения радиальные напряжения растягивающие, а окружные— сжимающие. В стержнях, сваренных стыковой контакт
ной сваркой, в средней части имеется область трехосного растяжения, возрастающего с увеличением диаметра стержней, иа поверхности — напряжения сжатия.
|
|
Остаточные напряжения достаточно стабильны во времени. Даже при напряжениях, близких к от, релаксация напряжений протекает медленно и составляет лишь несколько процентов. Величина пластической остаточной деформации в бездефектных стыковых соединениях сталей составляет 1—2%.
При наличии концентраторов пластические деформации могут составлять десятки процентов и вызывать разрушение.
