СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ

ПРОЦЕССЫ ОБРАЗОВАНИЯ СВАРОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ И ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

В основе явления образования сварочных деформаций и пере­мещений лежат те же причины, которые приводят к образованию сварочных напряжений. Под понятием «сварочные деформации» обычно понимают перемещения отдельных точек или даже эле­ментов сварных соединений и конструкций.

Классификация сварочных деформаций. Также, как и напря­жения, сварочные деформации могут быть временные и остаточ-

ные. Например, деформации тавра на рис. 54, а и б условно называют временными, а деформации после полного остывания на рис. 54, в, — остаточными. Такое разделение в определенной мере является условным, так как в одно и то же время часть деформаций может иметь временный характер, а часть деформа­ций уже завершит процесс изменений и будет являться остаточ­ной. Деформации удобно разделить на несколько видов.

1. Деформации в плоскости свариваемых деталей, когда пе­ремещениями в направлении третьей оси можно пренебречь. Такие деформации, например, возникают при сварке пластин, которые не теряют устойчивости и не выходят из плоскости из-за неравно­мерной по толщине пластины поперечной усадки (рис. 55, а).

2. Деформации в плоскости, перпендикулярной шву, напри­мер деформации грибовидности и углового поворота (рис. 55, бив).

3. Деформации изгиба конструкций типа балочных (рис. 55, г). В этом случае продольная ось балки искривляется вследствие усадки швов в продольном или поперечном направлении.

4. Деформации потери устойчивости листовых элементов кон­струкций (рис. 55, д и е). Под действием сжимающих остаточных напряжений происходит коробление, форма которого может иметь самый разнообразный вид. Общими являются значительные по величине перемещения листовых элементов в направлении из плоскости листа.

5. Деформации скручивания относительно продольной оси (рис. 55, ж).

6. Деформации оболочковых конструкций от заварки кольце­вых и продольных швов, а также от заварки круговых и криволи­нейных швов на поверхностях вращения (рис. 55, з и и).

7. Деформации сложных конструкций типа рам, станин, бло­ков двигателей и т. п., когда возникающие деформации состоят из нескольких видов, влияют друг на друга и вызывают специфи­ческие для каждой конструкции искажения ее форм.

В большинстве случаев возникает сразу несколько видов де­формаций.

Принцип одновременности укладки шва по всей длине. Дефор­мации некоторых видов (особенно временные) определяют последо­вательно. В некоторых случаях определение остаточных деформа­ций также требует учета накопления их во времени, например при электрошлаковой сварке деталей с зазором. Однако в боль­шинстве случаев остаточные деформации находят, исходя из прин - 80

ципа одновременности заварки шва по всей длине. Это возможно в тех случаях, когда образование напряжений и деформаций на отдельных участках шва мало зависит от деформаций и напряже­ний, возникающих в процессе сварки на других участках сварного соединения.

Например, деформация изгиба продольной оси тавра от усадки продольного шва (см. рис. 54, в) возникает от поворота отдельных сечений тавра на небольшие углы. Эти повороты отдельных сече­ний в процессе сварки практически не влияют на незаверенные еще участки шва и остаточные деформации оказываются примерно такими, как если бы поворот всех сечений происходил одновре­менно.

Для расчетного определения остаточных перемещений кон­струкций можно условно предположить, что остаточные пласти­ческие деформации металла возникают одновременно по всей длине, но при этом их величину и распределение следует принимать такими, какими они фактически образуются при неодновременной заварке шва.

Не следует отождествлять принцип одновременности заварки шва по всей'длине, используемый как формальный расчетный прием, с заваркой шва на большой скорости. Принцип одновре­менности заварки шва по всей длине означает лишь, что пласти­ческие деформации во всех сечениях одинаковы, но при этом не устанавливается их распределение по поперечному сечению свар­ного соединения. Остаточные деформации металла, найденные в предположении, что шов заварен мгновенно, будут существенно отличаться от фактических деформаций металла, которые обра­зуются при сварке с конечными скоростями. Принцип одновре­менности заварки шва по всей длине можно применять лишь для вычисления перемещений сварных конструкций; при этом по су­ществу подразумевается, что в процессе сварки достигается ква - зистационарное поле упруго-пластических деформаций.

Сварочные остаточные деформации появляются как результат протекания пластических деформаций металла при нагреве в про­цессе сварки. Если бы процесс сварки осуществлялся без пласти­ческих деформаций металла, то остаточные деформации (перемеще­ния) сварных конструкций не имели бы места.