Конспект (часть 4) (Конспект лекций 4302), страница 6

Прокатка производится стальными роликами шириной 5—15 мм. Поскольку удлинение металла в поперечном направлении невелико, то устраняются деформации, вызванные продольной усадкой.

На рис. 9.6, а показано распределение напряжений в непро-катанном шве, а на рис. 9.6, б- — эпюры после прокатки в разных режимах. Растягивающие напряжения могут понизиться, оказаться близкими к нулю или даже перейти в сжимающие. Оста­точное напряжение в прокатанной зоне зависит от многих факторов. Связь между напряжениями в металле и параметрами

Рис. 9. . Изменение продольных напряжений __Л при различных приемах про­катки зоны сварного соединения

режима прокатки узкими роликами выражается следующей фор­мулой:

(9.4)

где Р — усилие на ролики; — диаметр роликов; — ширина рабочего пояска роликов; s —толщина металла в зоне прокатки; — предел текучести металла в зоне прокатки; Е — модуль упругости; — начальные остаточные напряжения в.металле перед прокаткой.

При известных параметрах режима прокатки и по формуле (9,4). можно определить остаточное напряжение после прокатки. Формула (9.4) справедлива, если

Экспериментально и расчетным путем показано, что для каж­дого-металла при заданных размерах роликов и толщине металла

. .

в. зоне прокатки существует определенное усилие на ролики при котором остаточные напряжения, примерно равные до про­катки пределу текучести,

снижаются после прокатки до нуля. Уто­нение металла при этом составляет около 0,5—1 . На основании формулы (9.4), если , для определения Р₀

_ получена формула

(9.5)

Вычисленное по формуле (9.5) усилие на ролики Р₀ должно уточ­няться при правке конкретного изделия.

Если ширина зоны пластических деформаций, вызванных свар­кой, велика, а ролик узкий, то околошовную зону необходимо про­катывать последовательно (рис. 9.6, д), с порядком положения ро­ликов 1—5. В случае невозможности прокатать всю зону пластиче­ских деформаций (рис. 9.6, ё) необходимо создать перекат в зоне, доступной для прокатки (положение роликов 1 и 2), назначая Р>Р₀, ■ чтобы собственные напряжения были уравновешены в пределах узкой зоны и не передавали сжимающие усилия на остальную часть конструкции. Если в шве нежелательно снижать пластические свойства металла при прокатке (рис. 9.6, ж), то прокатывают при повышенных усилиях только околошовную зону, добиваясь устра­нения деформаций за счет напряжений сжатия в околошовной зоне. Для нахлесточных соединений суммарная толщина при ис-

• пользовании формул (9.4) и (9.5) равна 2s. Прокатка может приме­няться и для устранения деформаций от точечных сварных соеди­нений.

Если прокатка не дает достаточного исправления, то ее можно

: Повторить. Повторная прокатка по одному и тому же месту при не­изменном усилии вызывает затухающую пластическую деформацию, составляющую не более 10—15 от деформации

предыдущего пропуска. Для получения большей пластической деформации при повторных прокатках следует повысить усилие. Механическая правка прокаткой требует высокого качества сборки перед свар­кой и определенной очередности сборки, сварки и правки. Если сварка одного из швов не ухудшает качества сборки второго, то исправление может выполняться после сварки обоих швов.

Устранение деформаций прокаткой осуществляется на элементах толщиной до 8—12 мм, но возможно и на больших толщинах. Для получения равномерной пластической деформации металла по тол­щине отношение dls не следует принимать менее 15—20. Прокатка может применяться на изделиях из сталей, титановых и алюминие­вых сплавов. Не рекомендуется применять

прокатку для конструк­ций из малопластичных материалов. При наличии коррозионной среды требуется проверка влияния прокатки на коррозионную стойкость сварных соединений.

Термические способы также основаны на создании пластических деформаций необходимого знака. При местных нагревах (так на­зываемая термическая правка)

создают пластические деформации укорочения. Это означает, что нагрев, как правило, должен про-

водиться вне зон пластических деформаций, возникших при сварке. Например, в изогнутых балках нагревают более длинную сторону (рис. 9.7, а) и вызывают обычную усадку металла, как при сварке: Усадочная сила после местного нагрева выпрямляет балку. В ли­стах, потерявших устойчивость от напряжений сжатия (рис. 9.7, б), создают нагревы и усадку в зонах сжатия. Сокращение листа в результате термической правки и последующего остывания обес­печивает его выпрямление. Углеродистые стали обычно нагревают газовым пламенем до 600—800 ^СС. Нагрев ведут пятнами или по­лосами. Необходимо стремиться к кратковременному и концентри­рованному нагреву, чтобы соседние зоны оставались ненагретыми и сопротивлялись расширению нагретого металла, вызывая в нем усадку.

5)

Рис. 9.7. Использование местного нагрева для создания усадки

металла

Термическая правка путем общего нагрева детали при отпуске без использования приспособлений невозможна, так как напряжения снижаются как в зонах растяжения, так и в зонах сжатия. Равно­весие сил почти не нарушается, а следовательно, перемещения сохраняются. Если детали с помощью жесткого приспособления придать нужную форму, а затем поместить ее вместе с приспособ­лением в печь, то будет происходить релаксация напряжений до низкого уровня. При освобождении детали из приспособления после отпуска она не деформируется и сохраняет ту форму, которую ей придали. К этому, довольно дорогому способу правки прибегают в тех случаях, когда другими методами не удается добиться необхо­димого эффекта.