СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ

СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ КРУГОВОГО ДИСКА, ВЫЗВАННЫЕ НАПЛАВКОЙ ВАЛИКА НА ЕГО КРОМКУ

Теоретическое решение задачи

Рассмотрим сначала теоретическое решение этой задачи на базе основной гипотезы. Возьмем сплошной круговой диск по­стоянной толщины и достаточно большого радиуса R с тем, чтобы в процессе наплавки валика его начальную равномерную тем­пературу Т0 можно было считать неизменной. При этих условиях каждый элемент, содержащийся внутри изотермы Тк, к моменту достижения температуры Тк внутри него при остывании в на­правлении перемещения источника получит пластическую де­формацию сжатия, приближенное значение которой определится величиной а (Тк — Т„).

Если этот элемент в указанный момент освободить от осталь­ного диска, то к моменту остывания до начальной температуры Г0 он получит относительное уменьшение своих начальных размеров в указанном направлении "на'величину а (Тк— Г0). Освобождая аналогичным образом последовательно все элементы в моменты достижения температуры Тк при их остывании в процессе про­хождения электрода по всей кромке диска, вместо начального диска пулучим сплошной диск радиусом Ri <С R, где R г — радиус диска, контур которого соприкасается с подвижной изотермой Тк предельного состояния нагрева, и круговое кольцо с наружным радиусом R' = R (1 — е[р)) +6' и внутренним радиусом R2 = = R]_( 1—ег), где б' — толщина наплавленного металла. При этих условиях, если использовать второй метод, задача опреде­ления приближенных значений сварочных деформаций и напря­жений начального сплошного диска сведется к нахождению де­формаций и напряжений составного диска, получающегося в ре­зультате сшивания диска с кольцом.

Другими словами, задача определения приближенных зна­чений сварочных деформаций и напряжений исходного диска
сведется к определению 00 из условия:

I up т I + «г2) (Rz) = RAp)- (8.58)

Рассмотрим эту задачу.

Сплошной диск. Диск будет находиться в условиях однород­ного напряженного состояния

О г — 00 = 0О

и в силу его большой геометрической жесткости по сравнению с геометрической жесткостью кольца, он, как увидим ниже,

будет находиться в упругом состоянии. При этом будем иметь

= —U-^-0or. (8.59)

Кольцо. Это кольцо в силу его малой геометрической жест­кости будет находиться в условиях полярно-симметричного упруго-пластического деформированного состояния. Решение этой задачи дается формулой (7.51). Металл этого кольца по его ра­диусу не будет однородным. С известным основанием можно счи­тать, что при действии 0„ оно будет деформироваться лишь по мере деформации жесткого металла крупнозернистой зоны. По­этому примем, что это кольцо целиком состоит из металла крупно­зернистой зоны. Для металла этой зоны имеем os = 5340 кГІсм2,, т = 13 (п. 31). С целью некоторого упрощения расчетов примем т= 12,82.Тогда соотношение(7.51) в этом случае перепишется в виде:

СіУ = „ , , , ,10,624У • (8-6°)

— Y ~t exp (о,969 arctg * j

(t + 0,619)‘/‘ (<2 + t + l)0-'

Так как 0e > 0, a, <i 0 во всех точках этого кольца за исключе­нием точки г = R', где 0Г = 0, то отсюда следует, что в рассма­триваемой области переменная

t=*L-

ог

везде отрицательная и, как увидим ниже, удовлетворяет условию

— —25.

Для каждого значения t, заключенного в этом промежутке, функция

(t 0,619)v* = tu = |^i |‘Л (cos п j 1 я + і sin п~^-- ,

п = 0, 1, 2, 3

будет иметь два комплексных значения (п = 0; п = 2), одно вещественное отрицательное значение (п = 3) и одно мнимое зна­чение (п = 1). Так как отношение -^-вещественно, то, как это

сдедует из (8.60), комплексные значения t/l должны быть отбро­шены. Остальные два значения /'/* будут отличаться друг от
друга лишь постоянным множителем, в силу чего вместо (8.60)

примем

Cl у —

(8.61)

V 11 exp ^0,969 arctg j

|6 |V.(^ + /+ 1)0.624 *

Эта функция может быть аппроксимирована соотношением

Р

(8.62)

t+ 1

Сі У —

В табл. 14 приведены значения функций Сху для некоторых значений t, найденные по формулам (8.61) и (8.62) при р = 0,224. Нетрудно проверить, что аппроксимирующая функция (8.62)

2 R

в весьма узкой зоне вблизи t = —100 дает максималь­ную погрешность 14% и вне интервала —150 sS < t —50 — менее 5 %. Подставив теперь значе­ние t из (8.62) в соотно­шение (7.53) и проинте­грировав, получим

7*

Г =

_Р_

V Cj

где Сх и С2 — постоянные интегрирования. Отсюда получим

f 21/:

Р'

2С<

Таблица 14

Значения функций Сху при изменении аргумента в интервале —400 ^ t ^ — 25

— t

сху

(8.61)

(8.62)

25

0,00934

0,00934

36

0,00640

0,00640

64

0,00329

0,00355

100

0,00198

0,00223

200

0,00110

0,00112

400

0,000551

0,000561

Определив С] и С2 из условий:

<*г (Яа) = —«V.

О, (R') = о,

(8.63)

будем иметь:

2ст„

Од = •

Ш’- *

Найдем теперь uf]. Для этого используем соотношение

efi2> = (2о0 — аг).

°0

г1!

5

1

1

f

«г1

to

1

1 I-

j m—1 [

г[* + (^)Т

т-1

О?

( R. )

m

1 r

6Ga'” -1 [

m 1

~ «Л3 + ( ' ) ] ’

Имея в виду, что в этом случае: 2ае — а, =

т-1

е(2>= “г Г* уА^7ЛХ*^(КЛ*Гг~

SHAPE * MERGEFORMAT

СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ КРУГОВОГО ДИСКА, ВЫЗВАННЫЕ НАПЛАВКОЙ ВАЛИКА НА ЕГО КРОМКУ

получим

... . ( а0 rn-l т—1

(8.65)

Подставив последнее вместе с (8.59) и (8.58) и полагая Rlt

будем иметь

т-1

1 1 + P 1

Js+I

Ґ-

l я,

гЛІ

>+(

•I

Г

1 3(1-p) |-

( R' ’

V So

f-

]m

£е<Р)

Ч" = (Т=^.<8.66)

а0

где Г) =—!5-

Последнее уравнение определяет (Т0.

Опытная проверка

На кромку диска стали типа CXJI был наплавлен валик, по­казанный на рис. 32, а, где X — термопары; □ — датчики (на обратной стороне датчики наклеены симметрично); заштрихован­ный прямоугольник — образец для микрошлифа; —> — направ­ление наплавки. Температура в зоне валика контролировалась четырьмя термопарами. Замеры показали, что изотерма Тк = = 600° С отстоит от кромки диска на расстоянии 6 мм. На рис. 32, б приведена схема зон термического влияния и кривая микротвердости, характеризующая неоднородность механиче­ских свойств металла зоны валика. Дадим здесь уточненное ре­

шение с учетом пластических деформаций зоны, где температура нагрева в предельном состоянии была меньше Тк. Используя второй способ (п. 31), можем принять, что зона, где в результате нагрева и остывания произошли изменения механических свойств основного металла, получила пластическую деформацию сжатия а (Тк— Т0) — е[р).

СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ КРУГОВОГО ДИСКА, ВЫЗВАННЫЕ НАПЛАВКОЙ ВАЛИКА НА ЕГО КРОМКУ

Тогда в соответствии со схе­мой нарис. 32, б для внутрен­него и наружного радиусов кольца 'получим R2^ R і =

= 18,8 см, R' = 20,25 см.

При этих условиях, подста­вив в уравнение (8.66)

Е = 2-10® кГ/см2, os =

= 5340 кГ/см2 (п. 31),

р, = 0,3, m = 12,82, [.sip) =

= 125-10“7-600° С, в резуль­тате решения получим Г] =

—0,0832, т. е. а0=444кГ/см2.

В)

НцпГ/мм2

СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ КРУГОВОГО ДИСКА, ВЫЗВАННЫЕ НАПЛАВКОЙ ВАЛИКА НА ЕГО КРОМКУ

Из этого следует, что внутренний диск, как это было принято выше, будет находиться в упру­гом состоянии. Зная 0О, по формулам (8.59),

(8.64) и (8.63) можно определить деформации и напряжения внутрен­него диска и кольца.

На рис. 32, в приведен график^изменения теоре­тических значений ра - диальной’деформации ег.

(U

1 ?' 3 400 ОҐ О? У 200

-

oR

о 6

і і і

"O'

fSO wo 50

0

60

WO

150 г, мм

Рис.

32

Там же значками О обо­значены 'значения по­лученные путем заме­ров соответственно с одной и с другой сто­роны диска, причем дат­чики 4, 5, 5' не дали по­казаний. Сравнение по­лученных теоретических и экспериментальных

значений ет показывает их удовлетворительное соответствие — среднее экспериментальное значение ег превосходит полученное теоретическое значение в пределах внутреннего диска не более чем на 18%.

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.