Том 1. Прочность (1041446), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Допускаемые напряжения для ссновного металла 'принимают равными минимальному из следукщих соотношений: Ы = о,/п,; Ы = о,/и,; Ы = ст, „/и,; Ы = оп/п„где сг„ сг„о, п и о„— гарантированные при температуре эксплуатации соответственно временное сопротивление, предел текучести, предел длительной прочности и предел ползучести (для весьма точных узлов). Коэффициенты запаса п„п„пз, п4 прин!!мают в соответствии с табл. 6.2. В зависимости от рабочей температуры характеристиками для расчета на прочность являются: при температуре ниже 250 'С (для углеродистых сталей и стали 12Х1МФ) — временное сопротивление о,; при температуре 260 — 420 'С (для углеродистых сталей) и ниже 550 'С (для стали 12Х18Н10Т) — предел текучести о,; при температуре выше 420 'С (для углеродистых сталей), выше 470 'С (для стали 12Х1МФ), выше 550 пС (для сталей 12Х18Н10Т и 12Х18Н12Т) — предел длительной прочности о, „. Допускаемые напряжения для сварных соедйнений 1о'1 определяют умножением допускаемых напряжений для основного металла 1гу) на коэффициент прочности ц~, учитывающий отрицательное влияние сварки.
При полном проваре по всей толщине, проведении в необходимых случаях термической обработки и контроле качества шва по всей длине неразрушающими методами тр = 1 для углеродистой, низколегированной марганцовистой и хромомолибденовой сталей, сталей типа 12Х18Н10Т и им подобных; тр = 0,8 для хромомолибденова нади евой и высокохромистой сталей.
Коэффициент прочности стыковых соединений углеродистой и низколегированной марганцовистой сталей, контроль качества которых неразрушающими методами производится не по всей длине, принимается в зависимости от способа сварки: тр = 0,85 при автоматической двусторонней сварке под флюсом, электрошлаковой сварке, контактной сварке, односторонней ручной и автоматической сварке под флюсом на подкладке или с подваркой корня шва, ручной сварке в СО, или аргоне; гр = 0,7 при всех других, не указанных выше видах сварки. Для других сварных соединений и новых марок сталей допускаемые напряжения должны устанавливаться по результатам испытаний сварных соединений. ГЛАВА 7 СОБСУВЕННЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ СВАРКЕ й 1.
Основные понятия В теории сварочных деформаций и напряжений принято использовать расположение осей координат, показанное на рис. 7.1. Ось Ох направлена вдоль шва, Оу — поперек шва в плоскости пластины, Ог — поперек шва в направлении толщины. Соответственно различают напряжения о„п ор, о„, т и, тр., т,, деформации е„, е„, е„т„„, 7„„7, и перемещения точек тела и — по оси Ох, о — по оси Оу, гсг — по оси Ог. Расширение и сокращение металла от неравномерного нагрева или охлаждения, а также от структурных превращений образуют так называемые собственные, или внутренние деформации и напряжения при сварке. В отличие от напряжений и деформаций, создаваемых нагрузками, собственные напряжения и деформации существуют в теле при отсутствии каких-либо нагрузок.
186 Собственные напряжения — зто такие напряжения, которые существуют в теле при отсутствии приложенных к нему поверхностных или объемных (ггнерционных, гравитаиионных~ сил. Чтобы более ясно понимать причины образования собственных напряжений, рассмотрим различные виды деформаций металла. 1.
Температурные деформации е„вызваны изменением размера частиц тела при изменении температуры. К температурным деформациям условно относят также деформации, возникающие в процессе структурных превращений: е„= иТ, (7.1) где я — средний коэффициент линейного расширения в интервале изменения температуры от 0 до Т, включающий в себя и влияние структурных превращений, 'С-', Т вЂ” изменение температуры в какой-либо точке тела, 'С.
Сдвиговые температурные деформации у„ в изотропных телах ,Г не возникают. о 2. Наблюдаемые деформации еп и 7. характеризуют изменения - 1 р размеров тела — линейных и углоРис. 7.1, Расп л ж ватных осей в пластине вых, которые можно зарегистрировать измерительными приборами. В теории упругости и пластичности их называют деформациями, не присваивая им никакого индекса. 3. Собственные (внутренние) деформации состоят из упругих е пр, т пр и пластических еп„, упп Указанные виды деформаций связаны между собой следующими соотношениями: Ен = Еупр ~' епп 1 еа1 (7,2) "г ="уу р+ "упп. (7.3) Если до процесса нагрева или охлаждения в точке тела возникли НаЧаЛЬНЫЕ ПЛаСтИЧЕСКИЕ ДЕфОРМаЦИИ Е,„п И У0„0, ВЫЗВаННЫЕ ПРЕД- шествующими деформациями, то формулы (7.2) и (7.3) примут следующий вид: н Еупр :': г-~впп + ах+ Еппаю (7.4) Уп = 7упр -~- "-'7пп -~ 70пп~ (7.5) где Лепи и Лу„п — приращения пластических деформаций на стадии рассматриваемого процесса.
Собственные напряжения классифицируются по различным признакам. По п р и ч и н е, их вызвавшей, они делятся на напряжения от упругого или пла тического механического деформирования при сборке, монтаже и правке; от упругих и пластических деформаиий из-за неравномерного нагрееа деталей; от неравномерного изменения объема тела при фазовых превращениях. По в р е м е н и 187 с у щ е с т в о в а н и я они могут быть вргменнь7ми, существующими в период выполнения технологической операции или протекания физического процесса, и остаточными, устойчиво сохраняющимися в течение длительного периода. Собственные напряжения бывают одноосяь7ми (линейными), двухосными (плоскостными) и трехоснь7ми (объемными).
В зависимости от о б ъ е м а, в пределах которого напряжения взаимно уравновешены, они называются напряжениями первого рода (макрообъем), етго/7ого рода (зерно) и третьего рода (кристаллическая решетка). 9 2. Свойства металлов при высоких температурах Для вычисления собственных напряжений довольно часто приходится использовать характеристики свойств металлов при высоких температурах. Теплофизические характеристики, такие, как объемная тепло- емкость с7, теплопроводность Х и температуропроводность а, берут обычно средними в необходимом интервале температур.
В табл. 7.1 указаны их значения для случая сварки металлов. Коэффициенты боо т„ тк ЧОО б;% 7,б 7,2 О,б ОЧ О б,% 7,2 О,8 О,Ф Рис. 7.2. Дилатограммы металлов без структурных превращений (а) и со структурными превращениями (б) линейного расширения а также обычно берут средними в некотором диапазоне температур. Однако в ряде случаев приходится пользоваться д и л а т о г р а м м а м и — экспериментально полученными графиками изменения линейного размера образца от температуры (рис.
7.2). В металлах, не испытывающих структурных превращений, изменение длины образца происходит монотонно (рис. 7.2, а), поэтому используют не мгновенное значение а =— = г(в/й, а принимают се = в/Т =- (ц 6. В металлах со структурными преаращениями, например в углеродистых и легированных сталях, график имеет сложный характер (рис. 7.2, б).
При охлаждении металла от максимальной температуры нагрева до точки Л7 — начала структурного превращения — происходит монотонное сокращение образца, а затем, несмотря на снижение температуры, его удлинение. После завершения структурного превращения (точка К) образец вновь начинает сокращаться. Положение точек начала Тн и конца Т„структурных превращений зависит от химического состава !88 металла и термического цикла охлаждения (скорости охлаждения).
Чем выше скорость охлаждения, тем ниже Ти и Т,. От состава металла и скорости охлаждения зависит также деформация ес структурного превращения. Мех еханические своиства металла также зависят от температуры. Мо л т дули упругости Е и сдвига б снижаются с ростом темпер- ауры, в то время как коэффициент Пуассона р несколько возрастает о,~ ~77ц Г, 7 777а г 7О5 .се /,б 70 7,2 7О О,ЗК иоч О,бо 4.7О 4 О,го О 7ОО гбо 3ОО ЧОООООООО тас ~г е Рис 7 4 Диаграмма зависи мости напряжения от деформации для идеального упругопластического мегачла Рис.
7.3. Зависимость модулей упругости Е, 6 и коэффициента Пуассона 15 от температуры для стали 25 (рис. 7.3). Характер зависимости напряжения о от деформации в при растяжении образца изменяется сложно при повышении температуры. Когда материал рассматривают как идеальный упругопластический (рис. 7.4), диаграмма может быть описана лишь двумя характеристиками — модулем упругости Е и пределом текучести о . е, = о,/Е. с Таблица 7,1 Теплофизические свойства некоторых металлов х Втдм. К) Материал су, МДж77мэ К> а, смете для к, су, а 38 — 42 12 — 16; 16,5 — 17* 500 — 6 00 4,9 — 5,2 0,075 — 0,09 Низкоуглеродистые и низколесированные стали Аустенитные хро мо никелевые стали Алюминий Технический титан 600 25 — 33 16 — 20 4,4 — 4,8 0,053 — 0,07 270 17 23 — 27 8,5 300 700 2,7 2,8 1,0 0,06 " Средний коэффициент линейного расширения а' в диапазоне температур 0 — 7000'С, вращения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
