СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ
0 НАЧАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЯХ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЛИСТОВ, ПОЛУЧАЕМЫХ ПРОКАТКОЙ
Известно, что после прокатки и остывания биметаллический лист имеет форму поверхности двоякой кривизны с вогнутостью в сторону плакирующего (нержавеющего) слоя. Будем рассматривать лишь те деформации (напряжения), которые возникают с момента окончания прокатки к моменту полного остывания. Эти начальные деформации обусловлены различием в коэффициентах линейного расширения металлов основного и плакирующего слоев и, как будет показано ниже, различием температуры, при которой металл этих слоев теряет способность сопротивляться пластическим деформациям.
В работе [ 1 ] дается исследование начальных напряжений (деформаций) двух - и многослойных полос без учета температурного режима прокатки, различия в величинах Тк металлов слоев и в их коэффициентах линейного расширения. Представляет практический интерес как количественная оценка начальных деформаций с учетом этих факторов, так и вопрос — какими должны быть значения Тк< н и ТКщС (п. 30), а также температурный режим прокатки биметаллического листа с неравными коэффициентами линейного расширения ан =h clc для того, чтобы после прокатки и остывания этот лист имел возможно минимальные начальные деформации (напряжения).
Для простоты рассмотрим случай прокатки достаточно тонкой полосы [118]. Так как ан и ас отличаются друг от друга незначительно и их пределы текучести достаточно высокие [96], то полоса после прокатки и остывания окажется в упруго-деформированном состоянии. Напряжения (деформации) биметаллической
полосы возникают в результате ее остывания от температуры Т момента окончания прокатки до Т0 ^ 0.
Если прокатка окончена при Т — Тк. с, то для правой части уравнения (3.79) имеем:
Т = — аСЕТК_ с, — hx < h;
(8.46) |
К. С» ' Ч У '
Т = —анЕТк. н, -h-^y^—hx.
Если же прокатка окончена при Т = Тк. н, то при остывании от Т = Тк. н до Т = Тк. с металл основного слоя получит пластическую деформацию сжатия
= (ан — ac)(TK. n — ТКшС) (8.47)
и вместо (8.46) будем иметь:
Т = —асЕТКшС — еР, Т = — а иЕТк |
(8.48) |
—Лі < г/«с/г; )
к. с, —h^y^—hi. )
В этом случае для постоянных интегрирования Сх и С2 в формулах (3.81) и (3.84) получим:
£ / ^2 ^2
(8.49) |
Cl = 8/|з К«« — ас) тк. С-ЄР];
С2=- y |(ан + ас) ТКш с + єр + [(ас — а„) ТКш с + **]}.
При этом по формулам (3.81), (3.84) будем иметь:
3(Л2 —Л2)
4Л3 |
Е (а„ — ас) (2ТКш С—Тк. н)у-
Щ+^)*стк. с+(-)*нтк. с+
(8.50) |
+ ( 1 Ч /р) К ас) (^к. к ' П. с)] ^
з (л2-а2)
v(x, 0) = |
(а„ — ас) (2ТК. е — ТК' н) Xі +
8А3
+ (1 + р) | аТ dy,
где Т определена формулами (8.46), а для аТ имеем:
(8.51) |
аТ = — асТк с — еР, —/і! ss^y^h]
аТ——анТк. с, —h^y^ — hx.
Из формул (8.50) и (8.51) следует, что при окончании прокатки при Тк. н деформации (напряжения) оказываются значительно меньшими, чем при ее окончании при Т = Тк - с. Например, в случае биметаллической полосы, для которой I = 150 см, 2h = = 0,88 см] hi. = 0,18 см] Тк. н = 850° С; Тк. с = 700° С; а„ =
= 18,6-10 6; ас = 14,4-10 6; Е =2-10е кГ/см2; вторая из формул (8.50) дает:
при Т=ТКшН v = (l/2, 0) = —9 см;
при Т = ТК. С v= (1/2, 0) = —11 см.
Следует отметить, что уменьшения начальных деформаций и напряжений биметаллической полосы можно добиться подбором металлов для основного и плакирующего слоев со специальными значениями параметров Тк н и Тк с. Действительно, из (8.50) следует, что если при ан Ф ас можно подобрать металлы, для которых Тк н «=* 2Тк с, то после прокатки и остывания биметаллический лист практически не будет иметь начальных деформаций и напряжений.