Неровный В.М. - Теория сварочных процессов (1043833), страница 68
Текст из файла (страница 68)
11.7). Если диаметр кругового шва становится меньше ширины пластической зоны, то распределение напряжений приобретает такой же вид, как при точечной контактной сварке. За пределами пластической зоны распределенце остаточных напряжений такое же, как на рпс. 1!.11, а внутри зоны оба компонента равны, положительны (растяжение) и близки к пределу текучести. 11.5.4. Напряжении прн сварке оболочек Жесткость оболочек (труб, сосудов„резервуаров) в плоскости сварки ниже, чем плоских пластин прн тех же толщинах. В связи с этим ширина пластических зон и максимальные напряжения в них меньше при тех же режимах сварки. Закономерности образования и распределение напряжений аналогичны рассмотренным выше для пластин. 1! .5.5.
Многопроходиа~ сварка Прн укладке первого валика во время мнсяопроходной сварки процессы образования продольной н поперечной усадкн протекают примерно так же, как и при однопроходной сварке (см. разд. 1! .5.1). Отличие состоит в том, что при той же толщине свариваемых деталей количество введенной при каждом проходе теплоты тем меньше, чем болыце число проходов. Прп укладке последующих валиков протекают дополнительные процессы продольной н поперечной усадки, которые имеют следующие особенности. 1.
Причиной продольной усадки является пластическое укорочение зоны„включающей шов и прилежащие части основного металла свариваемых деталей, причем шов составляет меньшую часзь этой зоны. Прн укладке второго и последующих валиков размер пластической зоны увеличивается незначительно. Не возрастают и растягивающие напряжения в пластической зон, которые остаются близкими к пределу текучести, Следует также иметь в виду, что очередной валик нагревает ранее уложенные вовики, что может приводить к снижению напряжений в них. Поэтому распределение напряжений, сформировавшееся при укладке первого валика, в дальнейшем изменяется не очень спльно.
В любом случае продольная усадка при многопроходной сварке существенно меньше, чем при сварке тех же деталей с полным проплавленнсм за один проход. 554 2 Поперечная усадка второ~о и последукнцнх валиков проис ходит в условиях жесткого закреплен, оторое анее ложенные валики. Поэтому поперечные напряжения в по- вання, как правило, сл еднем уложенном валике после его осты бл . пределу текучести. Если сварка ведется р ую в Х-об азн изки к елк и валаки укладываются поочередно с лицевой и ра гной разделку и валаки у попе чные напряжестороны, то в корне шва возникают н растут ре ния сжатия.
То же самое происходит при осторо одн иней сварке (например, при Ч-образной раз- Поверхность дслке), если закрепление сварнваемых пластин предотвращает их взаимный поворот (эпюра ! на рис. 11.12). Если пластины не Толщина закреплены, то при односторон- пластины ней многопроходной сварки сжатие возникает в середине ! Корень толщины заполненной части шва шва, а в корне шва возникают и о растут раста гивающие напряженна (эпюРа 2 на Рис. 11.12), Ряс 1! !2 Распрел,,ения М Р од 1 пРе- р,„„,,„„, „„,р, „й„ доставляет большие возмояшо толщине пластины после много- ой с кн встык с лрелотсти по регулированию уровня и проходной свар с деления сварочных чных на- вращением взаимного поворота ! и лы времени между проходами, ° условия закрепления н теплоотвода, мо можно воздейспювать на термические циклы, выи состав, зонах с ного сосвойства и остаточные напряженна в отдельных зонах вар единения. 1!.5.6. Заварка дефектов и электрошлаковаи сварка П рке глубоких дефектов осгъшание меилла происходит в жестком контуре, препятствующем его сокраще .
ри яжения, н их компоненво зннкают трехосные растягивающие напряже ел те естц. Это же явты могут существенно превосходить предел куч ление на люда б естся при остывании концевой части завариваемого шва, а также в конце каждого участка прерывистого шва, в резу й е . Аналогичная схема тате чего возникает так называемы кратер.
формирования сварочных напряжений имеет место при электро- шлаковой сварке. Охлаждение с поверхности способствует т ет тому, что остывание центральной части швв происходит в последнюю очередь, когда весь окружающий металл остьи н затвердел, Контрольные вопросы 1. К яковы главные причины образования напряженой В процессе сварки (временных) н после остыааиня (остаточных)З 2. М ожет ли процесс сварки ие Вызвать остаточных напрвкеннй? 3. Какие еще технологические операции кроме сварки приводят к Возникновению остаточных напряжеиийу 4. Почему сокращение щнрнны деталей при осэывании болыле, чем расширение прн иж.рексу 5. Как влияет закрепление леталей В процессе сварки на уровни продольных н поперечных остаточных напряжений и деформаций? б.
Какая связь существует межлу поперечной усалкой и угловой леформацней при сварке пластин встык? 7. К . Как Влияет числО проходов при сварке шмсэии Встык иа распреле" ление продольных и поперечных осппочиых напряжений? 8. Как Влияют на образование сварочных напряжений структурные и фаювые превращения в металле при сварке? 9. Как экспериментально определить компоненты остаточных напряжений в сварной конструкции? Глава 12.
ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В МЕТАЛЛАХ ПРИ СВАРКЕ $2Л. Поввтне сварвввемоств материалов 12ЛЛ. Характерные зоны сварных соединений Сварные соединения, выполненные сваркой плавлением, можно разделить на несколько зон, отличающихся макро- и микро- структурой, химическим составом, механическими свойствами и другими признаками: сварной шов, зону сплавления, зону термического влияния и основной металл (рнс. 12.1).
Признаки зон связаны с фазовыми и структурными превращениями, которые претерпевает при сварке металл в каждой зоне. Сеа(злой пэое характеризуется литой макроструктурой металла. Ему присуща первичная микроструктура кристаллизации, тип которой зависит от состава шва и условий фазового перехода из жидкого соспжння в твердое. 556 Рис. 12Л, Характерные зоны сварных соединений: 1- аварией аое; 2 — эона термического влияния; 3 - оскоеиой метала; 4 — екоаощовамй участок эоны термического влияния; 5 - эона спааеяеиия; Г„„Г, и Тм - температуры яикаилусэ. сохилуса и начала фазовых и езйукэуримх превращеиий Зоию термического влияния — участок основного металла„примыкающий к сварному шву, в пределах которого вследствие теплового воздействия сварочного источника нагрева протекают фазовые н структурные превращения в твердом металле.
В результате этого зона термического Влияния имеет отличные От ОсновнОГО металла величину зерна и вторичную микроструктуру. Часто выделяют околошовиый участок зоны термического влияния, так называемую околошовную юну, Она располагается непосредственно у сварного шва и включает несколько рядов крупных зерен. Металл шва, имеющий литую макроструктуру, и зона термического влияния в основном металле, имеющая макроструктуру проката нли рекристаллизованную макроструктуру литой или кованой заготовки, разделяются друг от друга поверхносзыо сплавления. На поверхности шлифов, вырезанных из сварного соединения и подвергнутых травлению реактивами, она при небольших увеличениях наблюдается как линия (ее называют линней илн границей сплавлення).
Зона спяаеяения — зто зона сварного соединения, где происходит сплавленне наплввленного и основного металла. В иее входит узкий участок шва, расположенный у линии сплавлення, а также оплавленный участок околошовной зоны. Первый участок Образуе~ся вследствие недостаточно эффективного переноса расплавленного основного металла в центральные части сварочной ванны. Здесь имеет место перемешивание наплавленного и основного металлов в соизмеримых долях. На втором участке возможно появление между зернами жидких прослоек, имеющих аналогичный состав.
В случае применения при сварке сталей разнородных иаплавленного и основного металлов (например, соответственно аустенитного н перлитного) зона Оплавления отчетлнво наблюдается в виде переходной прослойки. Она часто существенно отличается от меилла шва н зоны термического влияния по химическому составу, вторичной микроструктуре и свойствам. распределение элементов по ширине зоны оплавления имеет сложный характер, обусловленный процессами перемешивания наплавленного и основного металлов, диффузионного перераспределения элементов между твердой и жидкой фазами н в твердой фазе — на этапе охлажления. Основной меягил располагается за пределами зоны термического влияния и не претерпевает изменений прн сварке. Возможно его влияние на превращения в зоне термического влияния в зависимости от его макро- и микроструктуры, определяемых способом первичной обработки металла (прокат, литье, ковка, деформирование в холодном состоянии) и последующей термообработкой (отжиг, норьяпнзация, закалка с отпуском, закалка со старением и т.
и.). 12.1.2. Физическая и технологическая свариваемееть В сварочной пракгике используют понятия физической и технологической свариваемости. Физическая свариваемость характеризует принципиальную возможность получения монолитных сварных соединений и главным образом относится к разнородным материалам.
Физическая свариваемость материалов зависит от степени их растворимости друг в друге в жидком и твердом состояниях. Материалы, нерастворимые в жидком состоянии, не способны образовывать монолитные соединения, т. е. Не обладают физической сварнваемостью, например железо н свинец и некоторые другие металлы. Материалы, растворимые в жидком состоянии. имеют различную степень сварнваемости в зависимости от степени растворимости в твердом состоянии, которая в первом приближении определяется относительной разницей радиусов их атомов где РА и Рд — радиусы атомов элементов А (растворителя) и В (растворимого). Приняты три степени свариваемости: 1) хорошая (ЙЯ < 15 %) — полная растворимость в твердом состоянии, т.
е. в соединении образуются твердые распюры, имеющие прочные внутрикристаллические и межфазные связи (железо н никель, железо н хром н др.); 558 2) удовлетворительная (15 % < ЛЯ < 30 %) — ограниченная расимость в твердом состоянии, т. е. в соединении образуются твердые растворы и хрупкие нитермепьалндные соединения„ имеющие ослабленные внутрикристаллические и межфазные связи (железо и титан, железо и медь и др.); 3) плохая (М ~ 30 %) — материалы нерастворнмы в твердом состоянии, т.
е. кристаллические соединения не образуются, имеют место слабые межфазные связи (железо и алюминий, железо и Технологическая свариваемость рассматривается как свойство матер палов, характеризующее их реакцию на сварочный термодепо отнофо мационный ци«л. Степень этой реакции оценивакп. шению Отдельных механических сВОЙстВ металла сварных сОединений к одноименным свойствам основного металла (напрнмер, твердости, уларной вязкости и др,). В этом случае понятие технологической свариваемости, или просто свариваемости, часто используют в практике для относительной сравнительной опенки существующих и разрабатываемых новых материалов без их прямой привязки к конкретному аиду сварных изделий.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
