СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ

Деформации изгиба свариваемых полос

Как отмечалось выше, кривизна полосы на протяжении ближайшего к дуге участка шва / остается такой же, как и для свободной полосы с наплавленным на кромку валиком, так как металл шва, находясь на этом участке в пластическом состоянии, не препятствует полосе занимать такое положение, которое определяется только состоянием нагрева полосы. На участке шва //, где наплавленный металл уже приобрел упругие свойства, уменьшению кривизны (распрямлению полосы) будет препятствовать сопротивление шва, и действительную кривизну полосы на этом участке можно рассматривать как сумму кри­визны С свободной полосы и кривизны С0, вызванной упругой реакцией шва (рис. 95).

Кривизна С(, может быть приближенно- определена следую­щим образом. up

Если наибольшие напряжения а в шве длиной / и толщи­ной Зшс, переданные полосой, находящейся под действием постоянного по длине момента М, приближенно принять (как это сделано Г А. Николаевым [29]) равными:

о в —W - Ошв/3

а действующий в полосе изгибающий момент М выразить через кривизну полосы

г — м Ч £г >

то при отсутствии в шве пластических деформаций (с = gs) кри­визна полосы С0, вызванная упругим сопротивлением шва, может быть представлена в сле­дующем виде:

U0— 8Я Шв j~

Действительная кри визна полосы С' при дли­не упругого участка шва равной I (рис. 95) опре­делится как сумма

С' = С - f - С0,

С увеличением длины упругого участка шва ве­личина С0 растет, тогда

как действительная кривизна С’ уменьшается (вследствие уменьшения кривизны свободной полосы). Однако, если взять достаточно большую длину упругого участка шва 1и то сумма С - j— С0 окажется больше, чем таковая для меньшей длины /, что означало бы появление нарастания кривизны под воздействием усилий шва и, следовательно, активное воздействие шва на полосу. В действительности же шов может оказывать лишь ре­активное сопротивление: может препятствовать распрямлению полосы (уменьшению кривизны), но не может вызвать увеличе­ния кривизны. Поэтому действительная кривизна привариваемой полосы будет уменьшаться до некоторого предела С'„р, после которого кривизна будет оставаться постоянной; это будет означать, что напряжения в шве меньше предела текучести.

Таким образом, можно различать три участка шва и соот­ветственно три участка кривой изменения кривизны С':

1) первый участок кривой С', совпадающей с кривой С для свободной полосы, охватывает часть полосы, лежащую перед дугой и участок шва /, на протяжении которого наплавленный металл находится в пластическом состоянии;

2) второй участок кривой С' (переходный участок) охваты­вает - участок //, на протяжении которого в шве имеют место

как упругие напряжения (под действием давления распрямляю­щейся полосы) так и пластические деформации;

3) третий участок кривой С (постоянной кривизны С'пр) соответствует участку ///, на котором напряжения в шве, вызванные полосой, ниже предела текучести.

Соответственно изменяются и деформации отдельных воло­кон при сварке встык. На рис. 96 приведены изменения отно­сительных удлинений Д0 и ДА внутренней и наружной кромок полосы при сварке встык и ири наплавке на кромку и соответ­ствующие им кривые С и С.

Пользуясь кривой изменения кривизны С, нетрудно опре­делить деформации изгиба двух свариваемых полос, подобно тому как это делалось при определении деформаций полосы, на кромку которой наплавлялся валик.

В качестве примера на рис. 97, а приведены кривые измене­ния прогиба конца и середины кромки одной из свариваемых полос, вычисленные без учета перемещений и поворота полосы в результате изменений ширины шва: Характер изменения стрелки прогиба полосы представлен на рис. 97, б. Изменение стрелки прОгиба в процессе сварки и остывания, представлен­ное на рис. 97, б, остается без изменений и при учете переме­щений полосы в результате изменений ширины шва, так как при этом полоса перемещается как жесткое целое.