СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ

Влияние первого валика на деформации от последующих

Развитие деформаций при наплавке валика на кромку полосы

с наплавленным на противоположной кромке другим валиком можно схематически представить следующим образом.

Если на полосу с наплавленным на кромку валиком № 1, кривизна которой, определяемая углом а, наклона прямой действительных конечных деформаций, равна С1 (рис. 78), на­плавлять второй валик на свободную продольную кромку, то вследствие нагрева части сечения свыше 600° равновесие вну­тренних сил нарушится, и произойдет поворот сечения на угол а'. Соответственно кривизна полосы после нагрева определится углом наклона 04 - fa' вместо Если предположить, что кри­визна С2, вызываемая вторым валиком, выполняемым тем же режимом, что и валик № 1, должна быть та же, что и от
первого валика, но с обратным знаком (т. е. а, = —«)), то конеч­ная кривизна от наложения двух валиков будет определяться углом:

<*i + a' -|-а2 = aj-j-a’—а1 = а',

т. е. после последовательного наложения двух валиков полоса будет иметь остаточную кривизну того же знака, что и от пер­вого валика, равную дополнительной кривизне, вызванной при­ведением части сечеиия в пластическое состояние.

Это схематическое представление о влиянии второго валика может быть уточнено в результате выполнения построений, ана­логичных приведенным выше.

Действительно, если зпюра конечных деформаций Л' полосы после наложения первого валика имеет вид, приведенный на рис. 79,6, где ординаты кривой X', пред­ставляют собою укорочения волокон, Л;А вызванные пластическими деформациями обжатия при наплавке первого валика, то в момент наибольшего нагрева при наложении второго валика отдельные волокна получили бы удлинения Х2 (рис. 79, а) за вычетом тех укорочений X', которые они получили от первого валика. Поэтому, предполагая воз­можность независимых деформаций ка­ждого волокна, деформации отдельных волокон в момент наибольшего нагрева от наложения второго валика изобра­зятся кривой, ординаты которой равны

х2—х;.

Действительные деформации, учитывающие взаимное воздей­ствие волокон друг на друга, изобразятся прямой Д2, которая будет иметь значительно больший угол наклона, нежели анало­гичная прямая Д1д полученная при наложении первого валика и отсутствии деформаций Xj. Пластические деформации при наложении второго валика вследствие увеличения наклона пря­мой Д2 меньше, нежели возникающие при наложении первогб валика. Уменьшение пластических деформаций є2 (рис. 79, а) приводит к уменьшению конечных укорочений отдельных воло­кон Х2, вызванных вторым валиком, по сравнению с укорочениями Xj, вызванными первым валиком (рис. 79, б). В результате прямая конечных деформаций Д.", расположится наклонно, т. е. после

наложения обоих валиков полоса будет иметь кривизну того же знака, что и от первого валика, но несколько меньшую, чем от одного первого валика.

лика, то обе эпюры будут несколько отличаться друг от друга. Эпю­ра от одного второго валика представится в виде пунктирной кривой С. л (рис. 81), ординаты которой обличаются от ординат кривой Сх (от первого валика) на некоторую положительную величину.

Совместное влияние обоих валиков (при последовательном их наложении) может быть получено, если сложить обе эпюры С с учетом того, что второй валик вызывает искривление оси противоположного знака по сравнению с первым валиком. К моменту начала наложения второго валика влияние первого выразится в виде прямоугольника постоянной кривизны Спр (рис. 81, б). Влияние [второго валика определится путем нало-

жения эпюры С., таким образом, чтобы точка 02 эпюры совпала с положением дуги второго валика. Влияние обоих валиков может быть определено по суммарной эпюре, приведенной на рис. 81, в. Так как расстояние между точками Ох иО, настолько велико, что значительно превосходит длину полосы, то к мо­менту начала действия второго валика (когда точка О., войдет на полосу) но всей длине полосы будет кривизна одного знака, совпадающего со знаком конечной кривизны от первого валика.

Пользуясь суммарной эпюрой С, можно построить линии прогибов полосы при наложении второго валика. Для полосы шириною 100 мм линии прогибов для некоторых моментов времени при наложении второго валика приведены на рис. 82. При этом предполагалось, что режим выполнения второго валика остался такой же, как и принятый для первого валика, деформации от которого приведены на рис. 41.

Из приведенных линий прогибов видно, что в начале нало­жения второго валика изогнутая полоса изгибается еще сильнее (хп — 5 ему, затем прогибы в начале валика уменьшаются, а на остальном протяжении растут (л:у/ = 25 см) при дальнейшем уве­личении длины валика прогибы полосы уменьшаются на всей длине (лг/7 = 45 см), пока не достигнут своей конечной величины при полном остывании после наложения второго валика (*„ = 00).

Изменение прогибов конца полосы при наложении второго валика приведено на рис. 83.

Все приведенные данные относятся к случаю наплавки вали­ков одинакового сечения одинаковым режимом. При наплавке второго валика измененным режимом результаты будут иные.

Применение меньших сил тока при наплавке второго валика может уменьшить остаточную кривизну. Наоборот, применение для второго валика более высоких сил тока может привести к увеличению остаточной кривизны. Эти выводы могут быть в каждом частном случае легко сделаны, если известна зависи­мость конечной кривизны полосы от силы тока (подобная при­веденной на рис. 55). Так, увеличение силы тока свыше 155 а (для полосы шириною /і=0мм) должно привести к уменьше­нию конечной кривизны, вызываемой одним вторым валиком, которая еще больше уменьшится из-за наличия начальных пла­стических деформаций от первого валика. Сумма больших конечных деформаций от первого валика и малых отрицательных конечных деформаций от второго валика дает в итоге большие ко­нечные деформации от обоих валиков. Наоборот, уменьшение силы тока до 125 а приведет к увеличению конечных деформаций от второго валика по сравнению с деформациями от первого валика, если не учитывать начальных пластических деформаций. Эти последние снизят величину конечной кривизны от второго ва - 102 лика, но все же она может оказаться близкой к конечной кри­визне, вызванной первым валиком. В результате суммарное влияние обоих валиков может оказаться близким нулю, т. е. остаточная кривизна после двух валиков может оказаться очень малой.

В более общем виде влияние неодинаковых режимов при наплавке обоих валиков можно, пользуясьзависимостями рис. 55, оценить следующим образом.

Если первый валик выполнялся режимом ниже критического, то применение более высоких сил тока для второго валика при­ведет к понижению конечных деформаций от двух валиков, применение же более низких сил тока приведет к увеличению ко­нечных деформаций но сравнению с теми, которые были бы, если бы второй валик выполнялся тем же режимом, что и пер­вый.

Если первый валик выполнялся режимом выше критического, то уменьшение силы тока для второго валика вызовет умень­шение конечных деформаций, а увеличение силы тока — увели­чение конечных деформаций по сравнению с деформациями, которые были бы, если бы оба валика выполнялись одинаковым режимом.

Помимо сделанного общего вывода о влиянии различных режимов при выполнении обоих валиков, можно отметить еще и следующее основное положение.

При наложении второго валика кривизна полосы сперва увеличивается (вследствие приведения части ширины полосы в пластическое состояние), а затем начинает уменьшаться, при­чем в случае выполнения обоих валиков одинаковыми режи­мами конечная кривизна полосы оказывается того же знака, что и кривизна, вызванная первым валиком (рис. 83). Поэтому при последовательном наложении двух валиков по продольным кромкам полосы условие симметричности валиков (относительно линии центров тяжести полосы) еще не обеспечивает прямолиней­ности полосы. При симметричном расположении двух валиков пря­молинейность полосы будет достигнута лишь при одновременном выполнении обоих валиков одинаковыми режимами. При после­довательном наложении двух валиков для достижения прямоли­нейности полосы должны быть соответствующим образом подо­браны размеры валиков и режимы наплавки.

Используя приведенные зависимости, нетрудно понять оши­бочность выводов, которые сделали Шеверницкий иМамонов [21], наблюдая деформации при наплавке валиков на продольные кромки полосы.

Заключение о том, что для того „чтобы уничтожить изгиб от наплавки на первой кромке, необходимо наплавку на вторую кромку производить при большем тепловом режиме", — справед­ливо только в тех случаях, когда наплавка первого валика произ­водится на режимах ниже критического (что имеет место при широких листах). В случае же наплавки первого валика режи­мами выше критического необходимо для наплавки второго

юз

валика выбирать более низкий, а не более высокий тепловой режим.

Таким образом, выводы из результатов экспериментальных исследований не могут являться общими (в особенности если эти исследования ограничивались одним размером образца и двумя примененными режимами). Для получения общих выво­дов необходимо более широкое теоретическое обобщение.