СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ

Влияние термической обработки на сварочные деформации

Влияние последующего отжига на напряжение сварных изде­лий было исследовано многими авторами. Вопрос же о влиянии отжига на деформации оставался до последнего времени не уточ-^ ненным. Исследование этого вопроса проф. Николаевым Г. А. [11]' позволило притти к выводу о том, что влияние отжига на умень­шение величины остаточных деформаций зависит от той последова­тельности, в которой будет происходить нагрев отдельных ча­стей изделия, имеющего внутренние напряжения.

Этот вывод в полной мере согласуется с результатами при­веденных выше исследовании и легко может быть проиллюстри­рован при помощи построенных в предыдущем параграфе кри­вых изменения конечных деформаций полосы при разрезке ее на две части.

lit

Действительно, если предположить, что при отжиге нагрев всей полосы с наплавленным валиком будет происходить равно­мерно, и температура 600° будет достигнута всеми точками полосы одновременно, то после равномерного остывания полоса будет иметь ту же кривизну, что и до отжига.

Если же допустить, что в первую очередь до температуры 600° нагреется кромка с валиком, то это будет равносильно отрезке нагретой до 600е части полосы, так как, находясь в пла­стическом состоянии, эта часть не будет оказывать какого-либо сопротивления деформациям остальной части, находящейся в упругом состоянии. Пользуясь кривыми на рис. 87 и 91, не­трудно установить, что к тому моменту, когда до 600° нагреется примерно 5О°/0 (рис. 87) или 30% (рис. 91) ширины полосы, кривизна оставшейся (правой; части, а с ней и всей полосы, будет равна нулю.

Дальнейшее распространение нагрева не приведгт к измене­нию деформаций, т. е. все напряжения при этом будут сняты: в левой части—приведением ее в пластическое состояние, а в правой части — в результате произошедших деформаций. Таким образом, в рассматриваемом случае отжиг привел не только к исчезновению напряжений, но и к исчезновению деформаций.

Если в первую очередь будет нагреваться кромка без валика, то, в соответствии с кривыми (рис. 87 и 91), конечные деформа­ции после отжига могут оказаться больше первоначальных (до отжига), могут остаться равными первоначальным (рис. 91) и, наконец, могут даже изменить свой знак (рис. 87).

Кроме того, необходимо учесть, что в практической обста­новке на конечные результаты окажут свое влияние те условия, в которых будет находиться изделие во время отжига (возмож­ность деформаций или отсутствие их вследствие закреплений; влияние собственного веса и дополнительной нагрузки других изделий; преимущественная возможность проявления деформа­ций в одном или нескольких отдельных направлениях и др.).

Таким образом, из приведенного следует, что отжиг не может быть использован для уменьшения деформаций, которые при нормальных условиях проведения отжига (равномерный нагрев и равномерное остывание) останутся без изменения. Это поло­жение может быть подтверждено и некоторыми эксперименталь­ными данными. В частности, в исследованиях Мельхера [23] отжиг одной из полосок, полученный после разрезки полосы с наплавленным на кромку валиком, не изменил стрелки про­гиба этой полоски. Отжиг полос с наплавленными на кромку валиками, произведенный Гарольдом и Дроздом [24], хоти и привел к изменению продольных деформаций, но на весьма малую величину, что может быть полностью отнесено за счет некоторой неравномерности нагрева при отжиге. Поэтому основное значение отжига остается лишь в снятии напряжений.

Однако возникает вопрос, всегда ли можно снимать напря­жения и как влияют эти напряжения на прочность и работоспо­собность сварной конструкции. Исследования, проведенные

Тумом и Эркером [25], показали, что снятие напряжений посред­ством отжига (выдержка в течение пяти часов при температуре 600°, охлаждение с печыо) практически не отразилось на пре­деле усталости образцов, который остался таким же, как и у образцов, не подвергавшихся отжигу для снятия напряжений после сварки. Биретт [26], на основании сопоставления величины сужения при разрыве образцов с продольными валиками, выпол­ненными различными режимами (часть которых подвергалась отжигу для снятия напряжений, а часть испытывалась в неотож - женном состоянии), пришел к выводу, что при правильном выполнении сварки даже относительно жесткой стали (St 52) можно и без отжига получить хорошие результаты, в некото­рых случаях даже превосходящие те, которые имеют место при применении отжига для снятия напряжений.