Конспект (3 часть) (Конспект лекций 4302), страница 4

Местный концентрированный нагрев отдельных зон применяют, чтобы вызвать усадку металла в месте нагрева и создать, напря­жения сжатия в соседних зонах. Как средство регулирования напряжений он находит ограниченное применение, но для правки Конструкций такой прием используют широко.

Отпуск сварных конструкций применяют для изменения струк­туры и свойств металла и снижения остаточных напряжений. При­менение отпуска для снижения остаточных напряжений целесо­образно, если предъявляются повышенные требования к прочности сварной конструкции и точности ее размеров при последующей эксплуатации. Кроме того, иногда целесообразно восстановить пластические свойства в зонах, где концентрировались пластиче­ские деформаций при сварке, а также повысить сопротивляемость хрупким разрушениям. В остальных случаях применение отпуска

Рис. 9.4. Снижение интенсивности напряжений а,- (сплошные кривые) и трехосных напряжений в сварном соединении большой толщины (пунк­тирная кривая)

Основное достоинство отпуска как метода сни­жения остаточных на­пряжений в том, что он не вызывает пластиче­ских деформаций, кото­рые бы уменьшали пла­стичность металла.

Операция отпуска со­стоит из четырех стадий: нагрева, выравнивания температур, выдержки и остывания. В основ­ном напряжения снима­ются на стадии нагрева (рис. 9.4). Степень сни­жения напряжений за­висит в основном от до­стигнутой температуры процессе выдержки про­исходит дополнительное некоторое снижение напряжений ко­торое происходит в соответствии с формулой

(9.3)

где — напряжение в начале выдержки, т. е. в конце стадии нагрева; t — время выдержки, мин; — постоянная, равная 10 мин; — коэффициент, зависящий от марки стали и температуры, из­меняется в пределах от—0,08 до —0,16.

Длительная выдержка как средство снижения напряжений не рекомендуется. Более эффективно несколько повысить темпера­туру отпуска. Нужно назначать такую температуру отпуска для снижения напряжений, чтобы исключить возможность охрупчивания стали.

Как указывалось выше, при сварке и термической обработке массивных деталей в глубине металла возникают объемные напря­жения. Их уменьшение происходит в значительной мере из-за пластических деформации и релаксации напряжений в приповерх­ностных слоях, а не в глубине металла. Ползучесть металла на по­верхности вызывает перераспределение напряжений, и происходит их снижение во всем объеме тела. Следует, однако, иметь в виду, что максимальные напряжения в областях с объемным напряженным состоянием все же в 2—2,5 раза выше (рис. 9.4), чем при одно­осной или двухосной схеме напряжений. Увеличение продолжи­тельности выдержки в этих случаях не дает положительного эф­фекта, так как замедление релаксации напряжений на поверх­ности является причиной такого же замедленного снижения на­пряжений в глубине. Температуры отпуска (°С), обеспечивающие снижение остаточных напряжений до уровня (0,05 0,2) для различных металлов находятся в следующих пределах:

Магниевые сплавы 250—300

Конструкционные стали 580— 680

Алюминиевые сплавы 250—Й00

Аустенитные стали 850—1050

Титановые сплавы 550—600

Ниобиевые сплавы 1100—1200