СВАРКА И СВАРИВАЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Возникновение деформаций и перемещений
|
Рис. 4.1. Схема действия усадочной силы в сварном соединении |
4.1.2.1. Продольные деформации и перемещения. В процессе сварки шов и околошовная зона разогреваются до высоких температур Т (рис. 4.1), что вызывает их расширение еа и
|
Рис 4 2 Схема образования поперечной усадки при однопроходной стыковой сварке: |
Vo — зазор перед сваркой, V — перемещение свободной кромки, исв— скорость
сварки
удлинение детали в направлении оси шва. При этом со стороны менее нагретой части детали на высокотемпературную зону действует реакция, вызывая в ией собственные деформации укорочения ес<0. Высокотемпературная зона составляет небольшую часть от поперечного сечения детали, и возникающие в ней собственные деформации укорочения существенно больше, чем деформации удлинения вне зоны шва. Значительная часть собственной деформации укорочения в зоне шва
переходит в пластическую деформацию епл- После полного остывания пластическая деформация зоны шва, возникшая при нагреве, вызывает сокращение длины детали по сравнению с исходным размером до сварки Апр, называемое продольной усад
кой. При этом со стороны шва на деталь действует усадочная сила РуС. На рис. 4.1 показан вид эпюр остаточных упругих и пластических деформаций в шве. Формулы для расчета Рус приведены в 4.3.1.4.
4.1.2.2. Поперечные перемещения. Расширение зоны1 шва
|
|
при сварке происходит также в направлении, перпендикулярном к оси шва. Свободное расширение металла в этом направлении возможно лишь при сварке с зазором, равным сумме максимальных свободных перемещений кромок 2отах (рИС.
4.2) . При меньшей величине зазора расширению зоны шва препятствует закрепление детали и заваренная часть шва. Происходит расширение всей детали на величину 2 ораСш< <2 Umax. Сокращению металла при остывании зоны шва также препятствуют закрепление и жесткость сваренной детали, поэтому 2 иСокр<20тах.
Рис. 4 3. Схемы образования РаЗНИЦЗ ПЄРЄМЄЩЄНИЙ ПРИ ОСТЫВЭ-
угловых перемещений р НИИ И НЭГреве ДЗЄТ ПОПЄрЄЧИуЮ уСЭД-
ку:
А поп = 2уСОкр 2урасш = Avm ах - (4-3)
Значение коэффициента А зависит от наличия зазора, условий закрепления, условий сварки, формы и размеров детали. Формулы для расчета отах и А приведены в 4.3.1.4.
4.1.2.3. Другие виды перемещений в зоне шва. При сварке происходят одновременно продольные и поперечные перемещения в зоне шва. Их взаимодействие вызывает различные виды сварочных перемещений. Угловое перемещение р (рис. 4.3) происходит вследствие неравномерного по толщине детали поперечного перемещения при асимметричном расположении шва или неодинаковых условиях усадки отдельных частей шва. Смещение в направлении толщины детали Дг может быть связано с неодинаковым продольным расширением свариваемых цилиндрических деталей при наложении кольцевого шва. или с потерей устойчивости листов от расширения в направлении оси шва. Смещение деталей вдоль оси шва Ах связано с их неодинаковым удлинением при нагреве. Например, при сварке тавровых соединений, даже при одинаковой толщине сваривае
мых пластин, удлинение стенки примерно в 1,5 раза больше, та^ как полоса нагрева в полке расположена в середине пластины, а в стенке — на краю.
