СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ

ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ В ТОЧКАХ ЛИСТА, ВОЗНИКАЮЩИЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ЗАВАРКИ ЗАКЛЕПОЧНОГО ОТВЕРСТИЯ

Теоретическое решение задачи

В этом случае отверстие относительно малого радиуса зава­ривается по кругу электродом, диаметр которого сравним с ра­диусом отверстия. Поэтому здесь температурное поле, вообще говоря, будет аналогичным температурному полю неподвижного источника длительного действия. Если а, — начальный радиус отверстия, а — радиус изотермы Тк предельного состояния на­грева, то ясно, что а > ах. В предельном состоянии нагрева, т. е. в момент окончания заварки, часть листа, содержащаяся внутри изотермы Тк, будет иметь активную пластическую деформацию сжатия, главное значение которой будет равно а (Тк — Т0). Другими словами, если часть листа, содержащуюся внутри изо­термы Тк, в момент выравнивания ее температуры до Тк при осты­вании освободить от ее остальной части, то она к моменту полного остывания получит относительное уменьшение своих размеров в плоскости на величину а (Тк — Т0) = е(/']. При этих условиях задачу определения приближенных значений деформации и на­пряжений листа после заварки отверстия и остывания, исполь­зуя второй метод, можно свести к определению деформаций и на­пряжений составного листа, получающегося в результате сши­вания листа с отверстием радиусом а с диском радиусом а' = = а [1 —а (Тк— Т0)1. В результате сшивания в упруго-пла­стическом деформированном состоянии могут оказаться как диск,

так и некоторое кольцо с внешним радиусом b вокруг отверстия листа, а остальная часть листа останется в упругом состоянии. Рассмотрим эти задачи. Используем первый способ уточнения, а именно, примем, что в предельном состоянии нагрева диск ра­диусом с получил активную пластическую деформацию сжатия ег = а (Тк— Т0), где с— радиус окружности, являющейся средней между изотермами Тк и Ту (п. 31). При этом задача све­дется к сшиванию диска радиусом сх = с [1 — а (Тк—Г0)] с листом с круговым отверстием радиусом с.

Диск 0 г ^ сх. Обозначим через of* предел текучести материала диска. Диск после сшивания будет находиться в одно­родном напряженном состоянии

„(і) _ „(і) _ п(і)

Ог — 00 — us •

Считая материал диска несжимаемым из соотношений Генки:

■°е);

— — (2о0 — аг)

Єг=^г(2ог-

(8.70)

6 G

получим

(1)

„(і)

о{ 1)

6 G

и, следовательно,

ы<0

(8.71)

6 G

При этом уравнение совместности деформаций

dee,

dr ^

ев -

(8.72)

0

даст

фі = const.

Кольцо с с г sS b. Здесь можно использовать полученное в п. 30 решение. В этом случае, как показали опыты, средний предел текучести металла диска о'1' = 3750 кГ/см2, а предел теку­чести рассматриваемой стали типа CXJ1 сг.‘2) = 3440 кГ/см2.

а( 2)

Формула (7.35) в этом случае при о0 = of*, k а = с =

V з

= 2,9 см для радиуса пластической зоны дает b = 4,65 см.

Условия сшивания (7.22) в соответствии с (7.23) и (8.71) на­пишется в виде

3D

(1 + р) bc exp J^~2— (arcsin

4-)]

ф1а<1)с

6 G

2k

— са(Тк — Т0).

Последнее в точности совпадает с уравнением (7.36), получен­ным для этой же задачи методом мгновенного охлаждения. Урав­нение (8.73) при Е = 2-Ю6 кГ/см2, ц = 0,3, с = 2,9 см, b = = 4,65 см для модуля пластичности дает фх = 3,81.

Для радиальной деформации в отдельных зонах в соответствии с формулами (8.71), (7.37) получим:

^,= (‘ + ^'°-1>, О^с;

2 (1 + р) 6 (ст<2))3/2 ехр [— (гр — л + arc sin

КЗ

(2) _

е

3 сЕ

е

Ь^-Г^ОО.

ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ В ТОЧКАХ ЛИСТА, ВОЗНИКАЮЩИЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ЗАВАРКИ ЗАКЛЕПОЧНОГО ОТВЕРСТИЯ

КЗ Е

Рис. 35

(3) _ 1 + р „(2)

На рис. 35 приведена кривая теоретических значений ег (0), подсчитанных по этим формулам.

Опытная проверка

Для проверки полученных выше результатов был взят лист отожженной стали типа' CXJI, размера 50Х50ХІ см, имеющий центральное отверстие диаметром 22 мм. Отверстие заваривалось по кругу при помощи электрода. В процессе заварки произво­дились замеры температуры при помощи восьми термопар путем одновременных отсчетов. Схема установки термопар приведена на рис. 36, а. На рис. 36, б приведена температурная кривая предельного состояния нагрева. При расчетах принято Тк =

ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ В ТОЧКАХ ЛИСТА, ВОЗНИКАЮЩИЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ЗАВАРКИ ЗАКЛЕПОЧНОГО ОТВЕРСТИЯ

б)

115. 41

41

41

О

Гг7^Сечеиие11

’ZZZ&X

-га-

2 П 3 Рис. 36

= 600° С, То — 0 и, как нетрудно подсчитать, Ту = 160° С.
При этом рис. 36, б дает с = 2,9 см. Для определения деформа-
ций, возникающих в результате заварки заклепочного отверстия,
применялись проволочные датчики сопротивления, которые при-

клеивались после заварки
и остывания по сечениям /
и II в соответствии со
схемой рис. 36, в. Замеры
деформаций производи-
лись в двух взаимно пер-
пендикулярных направле-
ниях с двух сторон листа.

После сушки и контроля
их показаний в течение
нескольких дней снима-
лись начальные замеры.

Последующие замеры сни-
мались после вырезки дат-
чиков. Все замеры произ-
водились прибором ИД-2.

Данные замеров приве-
дены в табл. 15 и 16 для
сечений I—I и II—II со-
ответственно и полученные
значения радиальной де-
формации нанесены на
рис. 35, где Д — опыт-
ные значения для сечения

. /—I сверху, V — для '
сечения I—I снизу, X,

-1 то же для сечения

/ /—II соответственно
сверху и снизу. Датчики /
и 2 приклеены в зону
упруго-пластических де-

формаций и применяемый
здесь способ замеров поз-
воляет получить лишь
упругую деформацию в
каждой из этих точек. При
о*1* = 3750 кПсмй, ц = 0,3

теоретическое значение упругой Тчасти радиальной деформации
в точке 1 (датчики 1, рис. 36, в) равно 1,31-10”3, т. е. она
равна среднему опытному значению деформации ег в этой точке.
Если к опытным упругим радиальным деформациям в точках
1 и 2 прибавить соответствующие теоретические радиальные
пластические деформации в тех же точках, то получим практи-
чески полное совпадение теоретических и опытных значений ег.

Остаточные деформации по сечению 1—I в результате заварки заклепочного отверстия

Датчики

Показания прибора ИД-2

Относительная

деформация

«Я-1*

после

сварки

после

вырезки

датчиков

д

Р

д

р

і

3

1810

3

410

— 1400

у

4

2210

4

930

— 1280

2

6

1150

6

590

—560

2'

4

950

4

270

—680

3

6

820

6

480

—340

3'

5

1460

5

1190

—270

4

6

800

6

610

—190

4'

7

1320

7

1170

—150

Остаточные деформации по сечению II—II в результате заварки заклепочного отверстия

j Датчики

Показания прибора ИД-2

Относительная

деформация

после

сварки

после

вырезки

датчиков

Д

р

д

р

1

8

1150

7

660

— 1490

V

5

1770

5

570

— 1200

2

3

1380

3

650

—730

2'

4

490

3

880

—650

3

2

1610

2

1420

—190

3'

5

1080

5

730

—350

4

7

1170

7

1000

— 170

4'

7

1280

8

1220

—60

Необходимо отметить, что примененный здесь способ уточне­ния теоретического решения обеспечивает хорошее совпадение теоретических и экспериментальных данных несмотря на то, что в данной задаче имеем источник длительного действия, создаю­щий широкую зону между изотермами Тк и Ту. Этот способ уточ­нения дает не менее хорошие результаты и при подвижном источ­нике. Необходимо отметить, что экспериментальное исследова­ние температурных полей и остаточных деформаций при дуговой заварке отверстия в плоском стальном листе дано и в работе [6], где указывается, что тензометрические измерения подтвердили возможность расчета остаточных напряжений по ранее предло­женному методу [7]. Вместе с тем в работе [17] отмечается, что результаты решения этой задачи по методу [7] существенно от­личаются от опытных данных.

СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ

Сварка монтажных стыков

Как отмечалось выше, при стыковании на монтаже двух сек­ций конструкции условия для выполнения сварки являются наиболее тяжелыми. Выполнение сварки всего сечения одно­временно— совершенно невозможно, а поэтому после наложения части швов …

Влияние методов выполнения шва

Если на общие деформации сварных конструкций большое влияние оказывает последовательность наложения отдельных швов, то на местные деформации и деформации из плоскости свариваемых листов существенное влияние оказывает метод выполнения каждого шва. …

Влияние последовательности наложения швов

Как отмечалось выше, при сварке сложных составных сече­ний и конструкций характер возникающих деформаций зависит от порядка наложения швов. Поэтому одним из основных средств борьбы с деформациями при изготовлении сварных конструкций …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.