Сварка в машиностроении.Том 3 (1041440), страница 75
Текст из файла (страница 75)
29. Перемещения и в зоне кольцевого шва цилиндрической оболочки из алюминиевого сплава: и — временные в проиессе сварки, источнин тепла находится в точке оч б — остаточные; 2 и г — места установки индикаторов и кривые, соответствующие их показаниям мент сваривания взаимное смещение Ь фиксируется швом и обнаруживается после полного остывания.
В случае непропорционального введения тепла в сва- Л с риваемые элементы смещение Лл может уменьшаться или увеличиват, В чина х составляет несколько десятых долей миллиметра для металла толщиной Перемещения при сварке конструкций 373 372 (45) 10 00 00 0,4 .ср 4 8 12 10 01 Ра (б) в зависимости Деформации, напряжения и перемещения при сварке 5 — 10 мм. Взаимные смещения Лк могут возникать при контактной точечнои или шовной сварке внахлестку вследствие смещения одного листа отнобительно другого в результате силового воздействия электродов или роликов, Рис.
30. Схемы искривления поперечных сечений пластин при сварке.' а — но середине; б — по краю Перемещения элементов конструкций. Перемещения и деформации в зоне сварных соединений являются причиной перемещений элементов конструкций. Наиболее существенны в практическом отношении следующие виды перемещений: !) временные перемещения свариваемых пластин в их плоскости; 2) изгиб и укорочение балок от продольных и поперечных швов; 3 ск чивание балок относительно продольной оси; Г 1 ) ру 4) искривление поверхностей, образованных листовыми элементами, вследствие угловых перемещений 5) потеря устойчивости листовых элементов в результате действия сжимающих остаточных напряжений; 6) перемещения в оболочках.
Существуют также многочисленные другие виды искажений формы и размеров сварных конструкций. Временные перемещения в плоскости пластин, В процессе сварки пластин встык вследствие продольных н поперечных перемещений может возникать расхождение или сближение сварнваемых кромок, особенно существенное при электрошлаковой сварке. Указанные перемещения формируются под воздействием следующих основных процессов: а) поперечная усадка металла позади сварочной ванны, образующаяся постепенно и неравномерно по мере отдачи тепла в воздух, вызывает поступательное сближение пластин опас и угловой поворот 6, закрывающий зазор впереди ванны; б) структурные у -+ а-превращения в сталях в процессе охлаждения шва и околошовной зоны (заштрихованный участок на рнс.
31), сопровождающиеся расширением этого участка, вызывают поступательный отход пластин друг от друга и угловой поворот их, создающий вначале закрывание, а в последующем откРывание зазора впереди ванны; в) продольный изгиб узких пластин в следствие нх неравномерного нагрева по ширине при сварке вызывает увеличение зазора, особенно значительное на большом расстоянии впереди ванвь. ы. Сочетание трех перечисленных выше процессов может создавать самые разнообразные изменения зазора при сварке, На рис, 32, а представлена номограмма для определения поступательного сближения при сварке от края пластины а'в (44) псу ис а на рис, 32, б — номограмма для определения углового поворота а'а Р 8 2~йб где а' — коэффициент линейного расширения без учета структурных превращений; для низкоуглеродистых и низколегированных сталей а = (16,5 + 17) Х Х 10«1/иС, 0 2 Ф 0 Ю 10 14 10 0 1 2 У а1 Рис. 32.
Номограммы для определения функций Р (а) и Ь«а и И от теплоотдачи — «и длины заваренного шва с ио 2а Функции Рд и Ра определяют по номограммам на рис. 32 в зависим от Ь,а исй безразмерной теплоотдачи — и безразмерной длины заваренного шва ос 2а ' Ь1а Номограмма для определения ~ представлена на рнс. 33. Если на некоторой ос длине шва Й угловые перемещения устраняли путем закрепления пластин или «сухарямик, вставленными в зазор, или действием силы, то для определения углового перемещения Ь6, возникшего на участке шва от й1 до Ь~, необходимо из 6э вычесть 6т, Перемещения при сварке конструкций Деформации, напряжения и перемещения при сварке 374 продольное укорочение (48) где г,20 У2Х 070 0,20 Рис.
33. Номограмма для оп- Ь,и ределения теплоотдачи "с в низкоуглеродистых и низколегированных сталях 0,И '0 0002 0,000 О010 00Я0~г смз/се чтобы предотвратить пластины следует скреплять между собой на конце, расхождение концов, Изгиб и укарочение балок, Перемещения в балках от ных швов определяют раздельно. продольных и попереч- рус руа 0) 6) а) Рис.
34. Сварная балка таврового профиля под действием усадочной силы Р„„вызывающей изгиб и укорочение Продольные швы 1 (рис. 34, а) создают усадочную силу Ру„которая вызывает изгиб и укорочение балки. Максимальный прогиб 8Е3' (48) угловой поворот концов Р ар 1~поп. ср Р > М)с О=— Е) [ (47) (50) Эона структурных превращений ширин А,, = " 'з, определяющей зону стр с.ср= ой ) на рис. 31 ограничена изотермой уктурных превращений при нагреве, н изотермами Т„и Т„, соответствующими температуре начала и конца структурного превращения при охлаждении. При расположении зоны превращений па расстоянии пс ниже середины заваренного участка шва О зазор закрывается, ',а при расположении ее выше О— открывается.
Численное оп. ределение пРиведено в работе [5]. Для определения изгиба узких полос от неравномерного нагрева расчетных формул и номограмм не имеется. Для устранения этого вида перемещений свариваемые М=Р,„е . (49) Величину усадочной силы определяют по формуле (19) в соответстнин с рекомендациями, Которые изложены в работе [5). Эксцентриситет е, силы Р относительно оси 1 — 1, проходящей через центр тяжести сечения балки (рнс. 34, б), ус тнаходится из условия, что сила Ртс приложена примерно на стыке стенки и пояса.
В формулах (46) — (48) l — момент инерции сечения относительно осн 1 — 1; Р— площадь поперечного сечения. При последующей укладке продольных швов 11, например для.присоединения еще одной полки к тавру с целью образования двутавра (рис. 34, в), прогибы и укорочения от швов П определяют отдельно, находя новые эксцентриситет е„ момент инерции сечения 1 относительно оси 2 — 2 и площадь поперечного 6 д) с) а) Рис. 35, Схемы изгиба балки вследствие поперечной усадки поперечных швов 1и2 сечения двутавра Р,.
Прогибы суммируют с учетом их знака: в данном примере они направлены противоположно. В случае, если балка, состоящая из нескольких элементов (рис.34, в), вначалесобрана на прихватках, а затем сваривается швами 1 и 11, то при вычислении прогибов и укорочений предполагают, что швы обеспечивают достаточно жесткую связь между элементами, и в расчет вводят момент инерции У и площадь Р всего поперечного сечения, а также эксцентрнситетее для усадочной силы от швов 1 и эксцентриситет е, для усадочной силы от швов П.
Иногда в расчетах во внимание принимают последовательность укладки, чтобы учесть влияние напряженного состояния металла на усадочную силу. В этом случае необходимо использовать формулу (34) для определения усадочной силы. Поперечные швы, расположенные перпендикулярно к продольной оси балки н присоединяющие различные элементы, вызывают укорочение балок и, если они смещены относительно центра тяжести поперечного сечения балки, их изгиб. Для определения перемещений балки вначале необходимо определить усадку Ьс„п в зоне уложенного шва. На рис. 35, а и б показан простейший пример приварки полосы угловыми швами 1 н 2. От шва 1 усадку в направлении х — х испытывает верхний пояс на участке площадью Р, = )бс (рис.
35, б). Величина асса может быть определена по формуле (38) с учетом тепла, вводимого в полку, по формуле (39). Если поперечный шов пересекает участки, к которым приварены стенки, как это показано на рис. 34, в, то средняя поперечная усадка Л„с„.ср должна быть определена по формулам (40) или (41) с учетом разъяснений, дайных к рис. 21. После определения средней поперечной усадки находят продольное укорочение балки ог одного шва 377 Перемещения при сварке конструкций 376 а) д) Рис.
37. Закручивание сварных балок (53) Л,(. ф ю <ок (52) (54) Деформации, напряжения и перемещения при сварке где г, — площадь поперечного сечения части элемента, где расположен шов, равная 1бп на рис. 35, б или 1,6п на рис. 35, в, см'1 г" — площадь поперечного сечения балки, смп. Продольные укорочения балки от отдельных швов суммируются. Для определения прогиба балки от поперечных швов необходимо найти угол поворота двух частей балки относительно друг друга от каждого шва в отдельности (рис. 35, г) по следующей формуле: Я ф=Лпоп.
пр (51) где ф — угол поворота, радианы; Я вЂ” статический момент части сечения, где расположено сварное соединение, см; для случая на рис. 35, б Я = (е~ + —" ~ 15п; и. / ~б~ / ры. ЗБ В = (~,+ — ~1„6„; Х вЂ” мы~ терцы о е~юю б бп г 2) по~ относительно оси г' — 'г", см4. а) д) д) Рис. 36. Схемы изгиба балки, имеющей ребра, приваренные к вертикальной стенке и верхнему поясу На рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
