Том 1. Прочность (1041446), страница 51
Текст из файла (страница 51)
В случае невозможности прокатать всю зону пластических деформаций 26„(рис. 9.6, е) необходимо создать перекат в зоне, доступной для прокатки(положение роликов1 и 2), назначая Р= Р„ 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 з „„при использовании формул (9.4) и (9.5) равна 2з. 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 г1/з 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 'С. 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, 3аны нагрева ава ваереаа Рнс.
9.7. Использование местного нагрева для создания усадки металла О результатах правки можно судить лишь после полчого остывания конструкции. Листовые элементы иногда после нагрева осаживают молотками на плоскость. Так как нагретый металл имеет низкий предел текучести, то он легко осаживается и в нем при этом возникают пластические деформации укорочения.
Успех правки зависит от квалификации и опыта правщика, так как технологу трудно регламентировать и контролировать все параметры правки. Благодаря простоте, универсальности и маневренности термическая правка нашла широкое применение в производстве. 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. ГЛАВА 10 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ % 1. Горячие трещины Под технологической прочностью сварных соединений понимают их способность выдерживать без разрушения различного рода воздействия, которые могут возникнуть в процессе сварки, остывания или вылеживания сварных конструкиий под влиянием сварочных деформаций и напряжений. Различают так называемые г о р я ч и е трещины, которые представляют собой межкристаллические разрушения, возникающие во время кристаллизации металла, а также при высоких температурах в твердом состоянии из-за вязкопластической деформации, и х о л о д н ы е трещины, природа которых может быть различной.
У многих низколегированных и легированных сталей они образуются под влиянием фазовых превращений в твердом состоянии после окончания процесса сварки в течение последующих нескольких суток. В процессе сварки и остывания могут возникать также д е ф о р м а ц и о н н ы е трещины, вызванные исчерпанием пластичности металла в концентраторах напряжений. Последний вид трещин не относят к технологической прочности, а рассматривают их как проявление ограниченной пластичности металлов и деформационного старения, возникающих вследствие термического цикла сварки и высокого уровня сварочных деформаций и напряжений (см.
гл. 5). Исследованиями установлено, что в процессе сварки в зоне затвердевания расплавленного металла в большинстве случаев возникают напряжения растяжения вследствие образующихся деформаций удлинения металла. Собственные деформации в в соответствии с формулой (7.2) равны разности наблюдаемых е„и температурных е„ деформаций: (10.1) Структура формулы (10.1) показывает, что одной из причин появления деформаций удлинения является температурная усадка металла, выражаемая величиной е„.
Если температура понижается, т. е. ЛТ ( О, то — е„= — иАТ положительна. Следовательно, даже при еа ( 0 может возникать деформация удлинения. Деформации удлинения будут еще больше, если е„» О, Значения ва становятся положительными вследствие сложных процессов нагрева и охлаждения соседних участков. Значения е„зависят также от формы свариваемых деталей и их закрепления. Например, при приближении шва к краю пластины (рис.
10.1, а) происходит расширение металла в направлении сварки о, и резкое увеличение размера 1 в зоне кристаллизующегося металла ванны при развороте кромок. Узкие пластины (рис. 10.1, 6) при сварке сильно изгибаются от неравномерного нагрева и создают удлинение металла в районе участка 1, рядом со сварочной ваннои; одновременно по той же причине про= а/ Рис. ! 0,2. Зависимость пластичности металла б от температуры Т 246 исходит увеличение размера Ц.
1т1еханические испытания металлов при высоких температурах показывают, что пластичность металла о в некотором интервале между температурами солидуса Т, и ликвидуса Т, очень мала (рис. 10.2). Этот интервал получил название температур ного интервала хрупкости (ТИХ). Наличие ТИХ, в котором минимальная пластичность Ь;„может снижаться до 0,1 — 0,5 %, является одной нз основных причин образования горячих трещин. За период пребывания металла в этом интервале могут накопиться такие деформации удлинения, которые превзойдут уровень пластичности в ТИХ. Возможность образования горячих трещин тем больше, чем меньше пластичность металла в ТИХ, чем шире ТИХ и чем больше т е м п и* собственных деформаций удлинения в при сварке.
Под темпом понимают 6 Рис. 10.1. Примеры образования значительных деформаций удлинения кристаллизующегося металла в процессе сварки дв скоронпь изменения деформации по темперап~уре а"' =- -- —,. У некоторых сплавов могут быть два и даже три температурных интервала хрупкости. При этом второй и третий интервалы проявляются при температурах ниже Т,.
Горячие трещины возникают как в швах, так и вблизи линии сплавления в околошовной зоне. Они могут располагаться как вдоль, так и поперек шва. Образование трещин зависит главным образом от состава металла шва и основного магалла, формы и размеров свариваемого узла конструкции, режимов и условий сварки. Существуют разнообразные методы и приемы определения сопротивляемостИ сварных соединений образованию горячих трещин.
В начале развития исследований технологической прочности пригодность металлов и принятой технологии для производства сварных конструкций определяли путем пробы — сварки специально подобранного образца или серии образцов. В разных странах разработано много разнообразных сварочных технологических проб. Они отличаются между собой формой образца и условиями сварки. В каждой из проб принят определенной формы образец, который должен обеспечивать по возможности больший уровень е по формуле (10.1), чтобы заведомо создавать больший темп собственных деформаций в шве в период кри- сталлизацни металла. Например, на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
