Неровный В.М. - Теория сварочных процессов (1043833), страница 64
Текст из файла (страница 64)
11.3, 6). При сварке пластин принято обозначать ось декартовой системы координат, направленную вдоль шва (в сторону движения сварочного источника теплоты), Ох (см. схему на рис. 11.3, а). Ось Оу лежит в плоскости пластины и перпендикулярна к оси тпва, ось О. перпендикулярна к плоскости пласзттны. Расширению в продольном направлении (вдоль осн Ох) препятствует пассивная зона. Расширению в поперечном направлении (вдоль оси Оу) препятствуют: сварочные приспособления, в которых закреплены свариваемые депзли„прихааткн; ранее наложенные швы; остывающий, уже сваренный участок данного шва.
Возникающие при этом продольные и поперечные силы (показаны темными стрелками на рис. 11,3, б) действуют на активную зону и вызьпиют в ней временные напряжения сжатия по осям Ох и Оу. В пассивной зоне в п)юдольном направлении Ох возникакзт ~ре~~нные напряжения растяжения, а в поперечном Оу — временные напряжения сжатия. Наиболее свободно происходит расширение активной зоны в направлении От (по толщине пластины), в результате которого даже при сварке без присадки образуется характерная выпуклость сварного шва. Значительные пластические деформации, сопровождающие такое неравноосное расширение, возможны потому, что в нагретом металле понижен предел текучести.
При остывании активная юна возвращается к своему первоначальному объему, одновременно в ней восстанавливается исхолное значение предела текучести материала Поэтому, несмотря на сопротивление пассивной зоны, сокращение активной зоны цдет почти равномерно по всем трем осям (рис.
11.3, п). В результате суммирования деформаций на стадиях нагрева и остывания сварное соединение становится короче в продольном направлении (вдоль оси Ох). Это явление называется прододьнодг усадкой. В продольном направлении действуют остаточные сварочные напряжения: растягивающие в активной зоне н сжи~~~- щие — в пассивной. Остаточные напряжения в активной зоне близки к пределу текучести металла этой зоны.
Остаточные напряжения в пассивной зоне тем выше„чем больше доля активной зоны в поперечном сечении свариваемой пластины. Если эта доля достигает половины, то остаточные напряжения в пассивной зоне также достигают предела текучести. 536 Активная зона, а вместе с ней и все сварное соединение испы- в з льтате сварки сокращение и в поперечном направлении — поперечную усидку, Остаточные напряжения ере цап равле равлении (после освобождения пластины от закрепления) существенно меньше, чем в продольном.
Если сварка проводится в жестком контуре„т. е, свариваемые пластины не освобождаются от закрепления после сварки, то рас- еление остаточных напряжений изменяется, В поперечном направлении закрепление препятствует усадке. Возникают ост- й и чем они ближе к шву. При малой ширине пластины креплении и чем они гают п дела между закреплениями поперечные напряжения достиг ре текучести. При этом продольные растягиваюшие напряжения в активной зоне снижаются, а продольные напряжения в пассивной поп чная) со- Усадка в плоскости пластины (продольная и поперечная сопровождается увеличением толщины активной зоны — образованием выпуклости шва. Поскольку расширение и сокращение металла исходит достаточно свободно, значительные напряжения в этом направлении возникают только при ль мы и размеров сварных конструкций.
Все искажения формы ц размеров при с р варке тонких пластин связаны главным образом с деформациями активной зоны в плоскости пластины. Н пластин при сварке, как правило, происходит неравномерно по толщине пластин. Со стороны сварочного источника ее. Попе чная усадка с этой стороны также сильнее. В льтате неравномерной по толщине поперечной усалки возникает угловая деформация — взаимныи поворот свар т с иваемых пла- . 11.4 а). Если пластистин вокругпродольной оси — оси шва (рис, ). Прн спарке Шо После остывания б Рнс.
11.4. Искажения формы и размеров при сварке пластин встык: ой и иой садки; ба — угло глоааа деформация в результата непланомерн опспсч у н с кс двух пластин разной нскрналсннс в осзультатс продольной усалкн ппн свара ширины 537 ны закреплены, то возникают изгибающий момент, ось которо р ельня осн шва, и остаточные напряженка изгиба. которого При сварке двух незакрепленных пластин разной ширины укорочение больше со стороны более узкой пластины. Всле этого п нсхо следствие ро ходит искривление сварного соединения в плоскости свариваемых пластцн (рис.
11.4, 6). 11А. . Методы определенна наприженнй, деформацпй н перемещений (11.5) Устранение напряжений проводят различнымн способами в зависимости от вида сварной конструкции; вырезанием из нее небольшого участка с датчиками; послойным снятием металла на токарном или фрезерном станке; сверленнем отверстий; прорезанием канавок н т.
д. Важно в процессе этой обработки не вызвать появления новых напряжений в анализируемой зоне. Если известно, что в зоне измерения действуег только одна компонента остаточного напряжения и (остальные компоненты малы), то ее можно рассчитать по формуле И.4.1. Экспериментальные методы С уществует большое количество экспериментальных методов определения сварочных напряжений, деформаций н перемещенлй.
Перемещения л деформации на внешних поверхностях кон ций наиболее п и конструкее просто измерить, Это можно сделать с помощью различных датчиков или видеокамер. Весьма эффективным, обеспечивающим регистрацию всех компонент перемещенля, является наибольшее применение находят тензодатчикн, наклеиваемые на поверхность летали, Напряжения как п ранило, рассчитываот по результатам измерений перемещений, деформаций ллн друглх физических парзенпе, методы измерения твердости и т. д. Экспериментальные методы чаще всего применяют для определенна оститочных напряжений. Механический метод о деления нап яжений а р й дает наиболее достоверные результаты, но прианичес метод опредеводит к повреждению исследуемой сварной конструкции. р читывают по тем деформациям, которые возникают в конструкции прн устранении напряжений.
Для этого выполняют следующие действия: показания; 1) устанавливают датчики деформации и снимают на чальные 2) с няют у тра остаточные напряжения в анализируемой зоне конструкции, где установлены датчики; 3) снова снимают показания датчиков и определяют Ла — изменение деформации в результате устранения напряжений; 4) рассчитывают остаточные напряжения по формулам теории упругости.
538 где Š— модуль упругости (модуль Юнги) материала. В общем случае необходимо в каждой точке поверхности установить три датчика по разным направлениям и определить изменения трех компонент деформации: Лахг, Лс и Лс . Деформации могут быть также определены по измеренным перемещениям точек на поверхности к„и ау с помощью формулы (11.6) где каждый нз символов 1 и ) может принимать значения х нли у. По изменениям деформаций рассчитывают три компоненты остаточных напряжений: Е(Л6 „+рлсуу) Е(Лаг, +рла „) (1-р') (1-р') ЕЛа, О 1+и где р — коэффициент Пуассона материала.
Достоинством этой методики является отсутствие необходимости замеров до сварки и во время сварки (она прцгодна для исслелования готовых конструкций), а недостатком — повреждение конструкции. Некоторые другие методы (магнитные и ультразвуковые) также применяются для определения остаточных напряжений в готовых конструкциях (и при этом не повреждают их), но они дают достоверные результаты только для однородного основного металла (вдали от сварного шва). Это связано с тем, что измеряемые в этих метолах параметры (магнитная проницаемость, Скорость электронов намного больше скорости молекул ге» о . Кроме того, согласно кинетической теории газов элек трон можно считать точкой (4, «4„).
Это значит, что электрон может подойти к центру молекулы на расстояние е1„72, поэтому площадь круга эффективного соударения Д „будет вчетверо меньше. Учитывая это, получим газокинетический пробег элек- трона Л, =~/2 4Ля =5,6Лп. (2.24) Например, в воздухе при Т = 300 К и атмосферном давлении для газов Л„=1 1О м. В плазме при Т = 6000 К значение Лп бу- -7 дет в 20 раз больше (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
