Сварка в машиностроении.Том 3 (1041440), страница 15
Текст из файла (страница 15)
1, 1. Механические свойства основного металла и металла сварных соединений П р и м е ч а н н е. о — предел пропорциональности, т Начальные участки диаграмм статического растяжения основного металла и металла сварных соединений приведены на рис. 1. Наибольшим сопротивлением возникновению пластических деформаций обладает металл шва (П, 7П) и металл зоны термического влияния после электрошлаковой сварки (У). Наиболее высокий О О,ь Об 57 йб Е,аУа Рис.
1. Кривые статического деформирования металла сварных соединений (обозначения см. в табл. 1) предел прочности получен у металла сварного электрошлакового соединения (Щ, У). Наиболее высокая пластичность эР у металла ручного шва после термообработки (П), а наименьшая у металла шва после электрошлаковой сварки. Схемы кривых циклического деформирования при мягком (постоянная амплитуда напряжений ао = сопз() и жестком нагружении (постоянная амплитуда деформаций сто = сопз() и основные обозначения приведены на рис.
2*. Ширина петли Ь" при мягком нагружении у основного металла (!) и металла шва электрошлакового сварного соединения (П, У) оставалась постоянной (цик- Напряжения н деформации на рис. 2 отнесены соответственно к пределу пропорциональности о и деформации предела пропорциональности ат при статическом растяжении. Прочность при малоиикловом нагружении лическая стабильность), а У металла шва сварного соединения, выпо. е ого ручнои сваркои (П 7У) Увеличивалась (циклическое разупрочнение) дтя иссле дававшихся циклически анизотропного основного металла (!) и металла сварных соединений (П вЂ” У) ширина петли в полуциклах растяжения (четные полуциклы) отличается от ширины петли в полуциклах сжатия (нечетные полуциклы).
Разность Л'ь' между шириной петли в полуциклах растяжения и сжатия определяет скорость накопления односторонних пластических деформаций е( ) Максимал(е) ные напряжения цикла Я~ах в координатах 5 — е, так же как и амплитуда напряжений при мягком нагружении, не изменяются (5(~) = 2а ). шах а ° Рис. 2. Форма кривых циклического деформирования при мягком (а) и жестком (б) нагружении При жестком нагружении (ет = сопз() ширина петли б'"' для циклически стабильного металла (7, П7, У) не изменяется, у циклически разупрочня1ощегося металла (П, 7П) увеличение ширины петли по числу полуциклов сравнительно невелико и не превышало 10%. Максимальные напряжения цикла Вшах у циклически стабильного металла (ь) (7, П7, У) не изменяются, а у циклически разупрочняющегося уменьшаются (на 10 — 15% к моменту образования макротрещины), Зависимость ширины петли б'ь' от числа полуциклов (т при заданной деформации е'о' нулевого полуцикла для основного металла (/), металла швов (П, 7П) и зон термического влияния (7У, У) показана на рис.
3. Зависимость между вели« чинамн б'е' и 77 можно записать в виде б'")=б(')Р(Ц, (1) гдето' — ширвна петли в первом полуцикле; Г (и) — функция числа полуциклов. 84 Для циклически разупрочняющихся и циклически упрочняющихся металлов по экспериментальным данным соответственно г (й)=ехр [р (й — 1)Я; г(к)=к и, (рис, 4): (4) (2) (3) (5) где () и сь — постоянные материала, зависящие от деформации и напряжения нуле- вого полуцикла, (6) Л 0 50 йб бб бб 100 110 1йО 1бО 100 х— Рис, 3. Связь между шириной петли и числом полуциклов при мягком нагружении (обозначения см. в табл. 1) Для циклически стабильного материала (!, 111, И) р = О, для циклически разупрочняющегося (11, 111) р ) О; для циклически упрочняющихся металлов В 10 1б 0,5 О ба 1 2 й б б 10 а 1й 10 10 г"- — ' 2 Рис.
4. Связь ширины петли в первом полуцикле и пара- метра циклического разупрочнения с деформацией в нулевом полуцикле (обозначения см. в табл. 1) с( ~ О. Ширина петли 6'и в первом полуцикле и параметр () (для циклически разупрочняющегося материала) линейно связаны с деформацией е'е' нулевого полуцикла 10 У б 7 б 5 Прочность сварных соединений при переменных нагрузках Прочность при мало((икловом нагружении (и где А, В и С вЂ” постоянные материала; Бт — предел пропорциональности в первом полуцикле (см.
рис. 2), При малоцикловом мягком нагружении как основного металла, так и металла сварных соединений ширина петли в полуциклах растяжения была больше, чем в полуциклах сжатия, т. е. Л'ь' ~ О. Величина Л'ь' в соответствии с (1), (2) и (4) может быть записана как функция числа к полуциклов в виде о~ ~ Л(~1=(А — А*) г(") — — ) ехр 1р(й — 1)), где А — Ае — постоянная материала, характеризующая его циклическую анизотропию.
Параметры диаграмм циклического деформирования А, А — А*, С и 3т" приведены в табл. 2. 2. Параметры диаграмм циклического деформироеания Величина односторонне накопленной за й полуциклов пластической деформации 0(е> для циклически стабильных состояний металла (1, !11, р) при () = О получается из (6) суммированием по й — го г(е) г~о) п(0)„+(А АФ) ( г(о) т (8) для циклически разупрочняющихся состояний (11, 111) при р ) О г(ь) г(о) о(о(+(А Ае) ' г(о) г ~ (ехр ян (й — !) — Ц Кривые одностороннего накопления пластических деформаций по числу полуциклов для исследовавшихся состояний металла по уравнению (9) и соответствующие экспериментальные данные показаны на рис. 5. 11анболее интенсивное накопление пластических деформаций происходит в циклически разупрочняющемся металле шва ручной сварки (111, наиболее медленно в металле шва электрошлакового сварного соединения (1!1, )1), 87 е !е'С 1// е ° 1! йо (14) С !оз а ) и кгс/мм' Марка злсктрода Мариа стали Материал сварного соединения 0,945 1,648 1,665 1,гб! Основной металл Металл шва Переходная зона Сварное соединение гб,б 40,2 31,'г ЗО',9 45,6 57,5 52,4 45,6 52,0 19,0 17,6 52,0 0,945 1,сто 1,667 1,267 о,ооо 1,32 0,72О 1,4О О 2!1 1,57 0,275 1,45 ЕСтзся УОНИ-13/45 0,000 1,62 0,2!О 1 1,54 1 Основной металл Сварное соединение 34,5 40,0 50,6 50,5 69,6 69,6 0,666 0,834 0,662 0,826 09Г2С УО НИ-13/45 О,ООО 1,52 0180 , '1,90 41,! 47,7 44,6 45,8 58,6 63,8 69,4 58,6 58,6 52,1 9,3 58,6 1,667 0,890 0,622 1,1!О Основной металл Металл шва Переходная зона Сварное соединение 1,667 0,%1 0,605 1, 103 10ХСНД УОНИ-13/55 0,036 1,68 0,070 1,76 2а =С Л/ а а (15) 65,5 75,0 65,5 43,7 56,2 45,2 65,2 38,8 65,2 1,000 0.960 0,800 0,981 0,923 0,7з9 0,162 0.850 0,3! О Основной металл Металл шва Сварное соединение 1,40 1,62 1,52 16Г2АФ УОНИ-!3/66 с!л1 шах В/а'~ Вра+ ееа = гра+ —, 2Е А — А* 2 ° 10 в — 1,3; 1 1 — 0,7А С= 1,5.
10 а — 2 1 1 — о,,/а, (16) (12) (13~ В * — 0,3 ° 103С. Прочность сварных соединений при переменных нагрузках Для сварных соединений из ряда конструкционных сталей характеристики статического и циклического деформирования приведены в табл. 3 Я. —,/л/ 1а~ 1!7' 1рг 10~ К Рис. 5.
Зависимость односторонне накопленной пластической деформации от числа полуциклов нагружения (обозначения см. в табл. 1) 3. Параметры диаграмм статического и циклического деформирования Для других сварных соединений указанные выше характеристики определяются экспериментально на лабораторных образцах (при статическом и малоциклоном нагружении). В качестве первого приближения для расчетной оценки параметров диаграмм циклического деформирования можно использовать следующие уравнения [8): А=0,16 1+ (10) Прочность при малоцинловом нагружвнии Как следует из (1О) — (13), параметры диаграмм циклического деформирования определяются в основном отношением !гв,в/ав предела текучести к пределу прочности, Материалы, имеющие ар,в/а, < 0,5, склонны к циклическому упрочнению; при величинах аа,в/ав > 0,5 материалы склонны к циклическому разупрочнению, Опыты на основном металле и металле сварных соединений при повышенных температурах, когда деформациями ползучести можно пренебречь, показывают применимость уравнений (10) — (13) для определения параметров диаграмм циклического погружения.
СОПРОТИВЛЕНИЕ МАЛОЦИКЛОВОМУ РАЗРУШЕНИЮ Сопротивление сварных соединений малоцикловому разрушению зависит от механических свойств основного металла, металла шва и переходных зон и от режима нагружения. В качестве критериев малоцнклового разрушения металла сварных соединений используют амплитуды упругопластических деформаций в, [4, 17) при нагружении с заданными размахами деформаций (жесткое нагруженне) и амплитуды напряжений аа [10] прн нагружении с заданными размахами усилий (мягкое нагружение). Зависимость между разрушающими амплитудами деформаций е/ и числом циклов А/с до образования трещины для сварных соединений по данным работы [131 выражается степенным уравнением Мэнсона [211 где Сгш Ср, — постоянные материала, зависящие соответственно от пластичности и прочности металла сварного соединения; тсш тр, — постоянные материала, условий нагружения и дефектности швов.
Уравнение (!4) описывает условия возникновения макротрещины в сварном соединении при жестком нагружении в предположении равномерного распределения упругопластических дсформаций по длине нагружаемого элемента в зоне сварного шва. Кроме того, упругие и пластические составляющие деформаций в зоне шва предполагаются не изменяющимися по числу циклов (циклическая стабильность). Результаты испытаний сварных соединений при мягком нагружении для чисел циклов более 103 аппрокснмнруются степенной функцией вида где С вЂ” постоянная металла зоны сварного соединения с минимальным значением предела прочности; та — постоянная, зависящая от условий испытания; /т/ — число циклов до разрушения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
