СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ

Деформации при сварке соединений внахлестку и др

К случаю сварки встык двух листов равной или разной ширины может быть приведен ряд сварных соединений. Так, например, в случае соединений внахлестку двух листов примерно одинаковой ширины, при налЛкении первого шва характер де­формаций будеттаким же, как в случае сварки встык полос равной ширины. Вследствие изгиба полос ппи нагреве и невозможности в дальнейшем при остывании их распрямления, из-за сопроти­вления, оказываемого сваренными полосами друг другу, прогиб наружных кромок полос (рис. 171, Доказывается отрицательным (вогнутость). В то же время величина нахлестки s уменьшается к концу шва (sj<s).

Присоединении внахлестку листов разной ширины (рис. 171, б) наружные кромки могут получить прогибы разных знаков: широкий лист А2 может получить выпуклость, тог^а как наруж­ная кромка узкого листа будет вогнутой. Однако и в этом случае величина нахлестки s будет уменьшаться к концу шва.

Для определения деформаций обеих свариваемых полос можно использовать формулы, относящиеся к случаю сварки встык полос разной ширины, пренебрегая при малых размерах нахле - * стки Sj тем обстоятельством, что для одной полосы шов рас­положен не на кромке, а в расстоянии s от нее.

При сварке внахлестку широких листов, когда изгиб листов будет практически отсутствовать и стягивающие силы вдоль шва вызовут лишь местное укорочение основного металла, —подобно тому, как это имеет место при наплавке валика на бесконечную плоскость, — наружные кромки свариваемых листов останутся прямолинейными. На рис. 171, в показан характер деформаций торцевых кромок в конце шва.

Аналогичное влияние оказывает второй шов, накладываемый в то время, когда обе полосы уже представляют собой жесткое целое. В этом случае ширина пластины, на которую накладывается второй шов, примерно равна сумме ширин свариваемых полос. Если эта сумма окажется небольшой, то положение второго шва будет равносильно положению эксцентрично расположенного валика, что приведет и к изгибу и к местным поперечным и продольным деформациям, подобным рассмотренным в § 47. Если суммарная ширина по­лосы будет достаточно велика, то произойдут лишь местные деформации, которые в сумме с деформациями от первого шва дадут общую картину, приведенную на рис. 171, г.

Таким образом, деформа­ции листов при выполнении соединений внахлестку могут быть установлены с помощью соответствующего использо­вания методов определения деформаций в случаях сварки встык и наплавки валика на поверхность листа.

Очевидно, что характер на­пряженного состояния также легко может быть определен, исходя из приведенных выше данных о распределении на­пряжений при сварке встык и наплавке на поверхность.

В качестве второго примера использования приведенных выше методов и приемов опре­деления деформаций и напря­жений можно привести слу­чай приварки ребер к трубе

при изготовлении плавниковых труб для экранов Муррея, иссле­дованный автором совместно с Матус М. М. [41].

Определение деформаций в случае приварки ребра к трубге (рис. 172, а) может в нервом приближении быть проведено, как для случая сварки встык двух элементов разной жесткости. Ввиду того, что жесткость трубы, при принятых в исследовании размерах, достаточно велика по сравнению с жесткостью ребра, деформации ребра будут в основном определяться деформациями при нагреве (172,6), и наружная кромка ребра будет иметь выгнутость. Реакция со стороны ребра приведет к местным де­формациям трубы, на которую со стороны ребра будут действо­вать усилия, распределенные по приведенной на рис. 172, б эпюре, аналогично указанной выше, на рис. 121. Под действием
вертикальных сил, передаваемых ребрами, труба будет изменять свое сечение в соответствии со схемами на рис 172, в и г.

Но так как, кроме воздействий ребер, труба будет подвер­жена поперечным стягивающим усилиям зоны шва, то помимо деформаций, приведенных на схемах рис. 172, в и г, будут иметь место деформации по схеме рис. 172, д.

Деформации трубы в результате приварки двух ребер при­ведены на рис. 173. Деформации трубы под действием верти­кальных силовых воздействий ребра, которые могут быть опре­делены аналитическим путем [41], изобразятся кривой I, пред­ставляющей собою кривую изменения диаметра трубы в сечении iio ребрам, и кривой /', показывающей изменение диаметра трубы

по сечению диаметральной плоскостью, перпендикулярной пло­скости ребер.

Деформации трубы, в связи с поперечным укорочением зоны вдоль шва, представятся в виде кривых II и II'—уменьшения диаметра как в одном, так и в другом диаметральных сечениях. Непостоянное укорочение по длине шва обусловлено неустано- ■вившимся режимом сварки, когда нагрев изделия и ширина зоны нагрева увеличиваются по мере увеличения длины шва. Суммар­ные деформации (изменение диаметров) трубы приведены на рис. 173, и б. В действительности, при экспериментальном ис­следовании деформаций, в рассматриваемом случае были экспери­ментально измерены суммарные деформации; расчетным путем определены деформации / и /', и путем вычитания определены деформации от поперечных укорочений зоны шва.

Деформации ребра в процессе сварки изобразились бы подобно деформациям полосы при сварке встык (рис. 108), однако, в связи с деформациями трубы, наружные кромки будут отражать и деформации изгиба самого ребра и деформации его поворота, вызванного деформациями трубы. В результате вместо увеличе­ния расстояния между концами кромок двух противоположных ребер (кривая 1 на рис. 173, г) это расстояние уменьшается по •мере удаления от начала ребра (кривая 2 на рис. 173, г) и но 186
мере увеличения числа швов, создающих поперечные укороче­ния зоны вдоль швов (кривые 3 и 4). В то же время зогнутостЬ наружных кромок ребер все время сохраняется.

На rfpo в л. сварки

Таким образом и деформации ребер могут быть определены на основании полученных выше данных об элементарных дефор­мациях при выполнении простейших видов наплавки и сварки.