Том 1. Прочность (1041446), страница 43
Текст из файла (страница 43)
После максимального сближения в точке О кромки на стадии охлаждения отходят в обратном направлении, пока металл находится в жидком состоянии или имеет низкий предел текучести. В некоторой точке г металл приобретает достаточную прочность, и величина 2пн обозначается как поперечная усадка Лп,„ = 2он <." с" 2о „. В зависимости от усло вий и способа сварки Л„,„ имеет разные значения: Л„,„=А ~ '~, (8.9) с со где А — эмпирический коэффициент. При электрошлаковой сварке У' А =- 1,6; при электродуговой сварке с полным проплавлением пс А ж 1,0 †: 1,2.
Абсолютное значение Л„,„изменяется в широких пределах в Х зависимости от вводимой при свар- 0 ке энергии. При дуговой однопроходной с ар и оходной сварке стыкового со- Рис. 8,5. Перемещение кромок плаединения металлов толщиной до стины в стыковом соединении с за- 3 — 5 мм Лп,„составляет обычно зором десятые доли миллиметра, до 5— 20 мм Л„,„= 0,5 —: 1,5 мм, при электрошлаковой сварке Лп,п = = 3 —:8 мм и более. Поперечная усадка в случае неполного проплавления листа„например в нахлесточных и тавровых соединениях, также имеет большое практическое значение.
Коэффициенты А, входящие в формулу (8.9), для случая неполного проплавления приведены в справочнике [8). При определении Л„,„ по формуле (8.9) д — это эффективная мощность, вводимая в пластину, для которой находят поперечную усадку. Для нахлесточных и тавровых соединений определение эффективной мощности д„, вводимой в лист толщиной в„, к которому приваривают другой лист толщиной вр, приближенно можно проводить по формуле д„= 2дз„/(2в„+ зр), (8. 10) где д — полная эффективная мощность источника нагрева.
Поперечная усадка может быть определена экспериментально путем измерения баз, расположенных погерек шва с одной и другой сторон пластины. Размер измеряемых баз должен быть больше ширины зоны, которая нагревалась до 150 С (для сталей). Величина Л„,„находится как полусумма значений, полученных на лицевой и обратной сторонах. 209 Я Г, А, Николаев и лр. 208 3.
Н е р а в н о м е.р н ы е п о т о л щ и н е и о н-е р е чные пластические деформации, образующие у г л о в о е п е р е м е щ е н и е р в з о н е с в а.р и- о г о с о е д и н е н и я. Неравномерные по толщине или неравномерные по сечению многослойного шва поперечные пластические деформации в„вызывают поворот одной части пластины отноаил.ост сительно другой на угол р (рис. 8.6). При проплавлении целой а/ д/ д/ щины листа ви и катета шва К. Уменьшение ~3з при малых з„вы'звано ростом относительного проплавления Н/8„(см.
рис. 8.7). Аналогичный вид имеют кривые ~х и для алюминиевых сплавов АМг5В, АМг6, АМг61 (рис. 8.9) при сварке двух угловых однопроходных швов. На рис. 8..9 показано также перемещение Л края полки при /. = 180 мм (Л = ~х/,). ,пт 0,08 Рис. 8,6. Угловое перемегценне при сварке стыковых (а, о), нахле- сточных (в), тавровых (г — е) соединений пластины или выполнении углового шва угол Р зависит от отношения НН глубины провара к толщине пластины, формы провара и его ширины. Характер зависимости р (Н/8) показан на рис.
8.7. При малой глубине провара непроваренная часть сопротивляется усадке проваренной части. При большой глубине провара эпюра и„ достаточно равномерна по толщине. В обоих случаях вил.ост угол р мал. Однако и при полном проваре часто возникает угол поворота р (пунктирная линия на схеме рис. 8.7). При сварке двух однопроходных швов (см. рис, 8,6, е) угол ~3в определяется суммой углов ~, от неравномерной усадки листа Ь„при сварке шва /, ~а от неравномерной усадки шва 2 и Р,„от усадки собственно шва .2 в направлении его гипоч тенузы.
Угол Р'„,мал по сравнению с примерно одинаковыми р, и ~,. Поэтому угол Рт. ~ 2~,. При К = 0,58„(рис.8.6, е) угол и ~~ в радианах для сталей можно прибли- 8 женно вычислить по формуле Рис. 8.7. Характер зави- симости Р от Н/а Я = 0,1 (К/8„— 0,1). (8.11) Шов с одним и тем же катетом К можно выполнить с большим или меньшим проплавлением листа. Поэтому зависимость (8.11) справедлива при эффективной погонной энергии, вводимой в лист, ди/о, = .16 000 К' для К/8„..== 0,5, ди/и, = 10 500 К~ для К/8„: —.
0,7, а при д„/и, = 7500 К'для Кй„--.= 1, где К выражено в см, а О„/о,— в Дж/см; д„можно определить по формуле (8.10). Для случая д„/и, = 10500 К' на рис. 8.8 показана зависимость ~х от тол- 210 0,02 0 ~0 20 И ~0 80 80 70 Ю„мм Рис. 8.8. Зависимость ~х от а и К прн сварке сталей и Аналитических зависимостей углов р для широкого изменения условий сварки нет. Значения р несложно получить экспериментально, используя профилограммы в перпендикулярном шву направлении.
Ят а,мм 4. Перемещени я в зоне шва в на- дт /0 правлении пер- 000 пендикуляра к по- 8 верхности свари- с=/80 ваемых листов ы, 8 которые образуют /('- /2 смещение Л,. Пере- 002 /(=8 )(= /0 мещения в возникают ча- /(=8 ще всего при сварке ме- 2 талла небольшой толщи- а ны. Нагрев металла, со- 0 /0 20 80 80 8„, мм провождающий сварку, вы- Рис. 8.9. Зависимость р и Л от а„и К при зывает его расширение и сварке алюминиевых сплавов образование временных напряжений сжатия. В тонком (до 1 мм) металле может возникнуть потеря устойчивости — одна кромка смещается относительно другой, и это положение фиксируется швом. Возникает смещение Л,. Неравномерный нагрев по толщине вызывает изгиб листа в процессе сварки. Если один лист по этой причине перемещается, а другой —.
нет, то также возникает смещение Л,. Наиболее закономерный характер имеют перемещения ыг при сварке кольцевых 211 м,мм Рис. 8.10. Перемещения в зоне кольцевого шва цилиндрической оболочки (5 = 6 мм) из алюминиевого сплава кромки арли швов оболочек. Вследствие расширения при нагреве значительная зона вблизи кромки оболочки. удлиняется в направлении окружности, возникают радиальные перемещения свариваемых кромок. .Радиальные перемещения кромок ге будут разные, если оболочки имеют разную жесткость, как, например, показано на рис. 8.10, а, когда одна из оболочек представляет собой часть шпангоута, а другая не имеет дополнительных жесткостей.
Эти перемещения по длине развертки части периметра показаны кривыми 1 и 2. Они регистрировались на расстоянии 6 мм от свариваемых кромок. Шов зафиксировал относительное перемещение кромок, и на рис. 8.10, б показано их положение после полного остывания. Возникло смещение Л„которое снижает прочность и устойчивость оболочек. Перемещения в могут быть вычислены, но обычно их определяют экспериментально. га И П В ~ О ~ 8 И си 5.Сдвиговые деформации у,.„,которые образуют в сварном соединении смещение Л„. При сварке в зоне нагрева точки свариваемых пластин перемещаются в направлении оси х.
Впереди источника нагрева они движутся в одном направлении с ним, а позади него — в противоположном. Максимальные перемещения и различны — наибольшие у кромок, они убывают с увеличением координаты и. Возникают сдвиговые упругие и пластические деформации. При прочих равных условиях и — ~ , т. е.
зависит от удельной погонной ~7 оса ' энергии, вводимой в каждую из свариваемых пластин. В практическом отношении интерес представляет то обстоятельство, что при одинаковых температурных полях максимальное перемещение и„края пластины, наблюдаемое примерно в точке положения источника, в 1,5 раза больше, чем максимальное перемещение и, середины пластины (рис. 8.11).
Такое явление обычно наблюдается при сварке нахлесточных или т авровых соединений. Разница в перемещениях и„и и, может. оказаться еще больше, если в привариваемый лист вводится теплоты больше, чем в полку. Разница ав перемещениях Л, = и„— и, зафиксируется швом и сохранится как остаточная. Привариваемое ребро или нахлестка переместятся после полного остывания в направлении сварки. Значение Л„ прн нормальном ведении сварки металла толщиной 5 — 10 мм составляет несколько десятых долей миллиметра, но может быть и более миллиметра при сильном разогреве привариваемого элемента. При контактной точечной или шовной сварке нахлесточных соединений также могут возникать смещения Л в результате сдвига электродов относительно друг друга или сильного сопротивления вращению одного из роликов. Рис.
8.!1. Перемещения и впереди источника теплоты при его движении по середине пластины (а) или краю (б) Рассмотренные выше деформации и перемещения в зоне сварных соединений, особенно Р, и Л„,„, будут в дальнейшем неоднократно использованы для ойисания и вычисления разнообразных искажений формы сварных конструкций при решении деформационных задач. э 2. Перемещения при сварке стыковых соединений Сварка стыковых соединений — одна из наиболее часто встречающихся операций в сварочном производстве. Рассмотрим основные виды перемещений в плоскости пластин. Вначале рассмотрим перемещения при термической резке полос.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
