ТЕОРИЯ сварочных процессов

Понятие о термодеформационном цикле при сварке

Термодеформационный цикл сварки характеризует изменение температуры и напряженно-деформированного состояния точки тела в процессе сварки. При его воспроизведении на образце можно создать такое же температурное и напряженно-деформи­рованное состояние, какое существует в процессе сварки. Для этого необходимо выполнить следующие требования: 1) образец изготавливается из металла свариваемого объекта; 2) термиче­ский цикл образца должен совпадать с термическим циклом при сварке; 3) характер деформирования образца определяется ком­понентами деформаций, возникающими при сварке, и упругими свойствами металла.

Наиболее удобно и просто воспроизводить термодеформа­ционный цикл закручиванием тонкостенного цилиндрического трубчатого образца, так как в этом случае дилатометрические эффекты в металле образца не будут влиять на угол закручива­ния. Для определения закона изменения эквивалентного компо­нентам деформаций в свариваемом объекте угла закручивания трубчатого образца в общем случае объемного напряженного состояния є*,..., угх используется математический аппарат теории неизотермического пластического течения. Приращение полной угловой деформации тонкостенного образца па шаге деформиро­вания от состояния (k —- 1) до состояния (k) определяется выра­жением:

= /Ґ + 3(de:(fc))2 +-^—F. (11.7)

0(4 - I) г V. 0(4 - I) / 0(t _ I)

Здесь

F = dzXk oX{t _ ,j —... - b dyZXlTzx:(k _ [) 3decpi 0cp(fe _ l)( (11.8)

где t — касательные напряжения при кручении образца; G — мо­дуль сдвига металла; deXl,..., dyZXt — приращения компонентов деформаций в свариваемом объекте на рассматриваемом шаге деформирования; dzcPk = (dzXk + dzPt + dzZt)/3 — приращение

средней деформации; dzlt — ()/^?3)— dz^)'2 + {dzVl— dz^2"-^

+ (dzZi — dzXif -+- (3/2Xdyly, + dyyzt + dyf**) — интенсивность при­ращения деформаций; aX(i TZX(t _ „ — компоненты напря­

жений в начале шага деформирования; оср =(ох + + ay, t _ j, + % _ і,)/3 — среднее напряжение. (6 ~ 0 {к ~ 0

Анализ формулы (11.7) показывает, что программа закручива­ния образца по времени не может быть определена по заданным приращениям полных деформаций dzXu...,dyZXi а должна форми­роваться на очередной шаг от состояния (k — 1) до состояния (k) в соответствии с напряженным состоянием в начале рассматри­ваемого шага деформирования. Это означает, что в момент вре­мени (А — 1) следует выполнить вычислительные операции для определения компонентов напряжений по приращениям компо­нентов деформаций в соответствии с теорией пластического тече­ния. Такая процедура испытания может оыть осуществлена только на специальных установках, способных вести непрерывный анализ состояния образца и быстрые вычислительные операции.

Практически воспроизведение термодеформационного цикла осуществляется методом последовательных приближений, исклю­чающим необходимость выполнения вычислительных операций непосредственно в процессе воспроизведения цикла, т. е. отпа­дает необходимость использования ЭВМ в установке.

В результате таких испытаний определяется зависимость ин­тенсивности напряжений от интенсивности приращений пласти­ческих деформаций и от температуры ог==аг((^єшл, Т) (так назы­ваемая термодеформограмма), которая характеризует истинное сопротивление металла деформированию в условиях сварочного термического и деформационного цикла и отражает совокупное воздействие основных явлений, сопровождающих процесс сварки.

Использование термодеформограмм вместо изотермических характеристик металла в расчетах сварочных деформаций и напря­жений обеспечивает высокую точность решения, в особенности для компонентов временных деформаций и напряжений.