книга1 с (1085852), страница 10

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

ции упругие. Чтобы устранить деформации во всем изделии, доста­точно создать при прокатке пластические деформации, равные по значению, но противоположные по знаку сварочным только в пре­делах зоны

240

9 Г. А. Николаев и др.

241

Прокатка производится стальными роликами шириной 5—15 мм. Поскольку удлинение металла в поперечном направлении невелико, то устраняются деформации, вызванные продольной усадкой.

На рис. 9.6, а показано распределение напряжений в непро-катанном шве, а на рис. 9.6, б- — эпюры после прокатки в разных режимах. Растягивающие напряжения могут понизиться, оказаться близкими к нулю или даже перейти в сжимающие. Оста­точное напряжение в прокатанной зоне зависит от многих факторов. Связь между напряжениями в металле и параметрами

Рис. 9.6. Изменение продольных напряжений при различных приемах пр катки зоны сварного соединения

Рис. 9.6. Изменение продольных напряжений __Л при различных приемах про­катки зоны сварного соединения

режима прокатки узкими роликами выражается следующей фор­мулой:

(9.4)

где Р — усилие на ролики; — диаметр роликов; — ширина рабочего пояска роликов; s —толщина металла в зоне прокатки; — предел текучести металла в зоне прокатки; Е — модуль упру-гости; — начальные остаточные напряжения в.металле перед прокаткой.

При известных параметрах режима прокатки и по формуле (9,4). можно определить остаточное напряжение после прокатки. Формула (9.4) справедлива, если ■ ■■ г

Зкспериментально и расчетным путем показано, что для каж­дого-металла при заданных размерах роликов и толщине металла

2«fe ' . .

в. зоне прокатки существует определенное усилие на ролики при котором остаточные напряжения, примерно равные до про­катки пределу текучести, снижаются после прокатки до нуля. Уто­нение металла при этом составляет около 0,5—1 . На основании формулы (9.4), если , для определения Р₀

_ получена формула

(9.5)

Вычисленное по формуле (9.5) усилие на ролики Р₀ должно уточ­няться при правке конкретного изделия.

Если ширина зоны пластических деформаций, вызванных свар­кой, велика, а ролик узкий, то околошовную зону необходимо про­катывать последовательно (рис. 9.6, д), с порядком положения ро­ликов 1—5. В случае невозможности прокатать всю зону пластиче­ских деформаций (рис. 9.6, ё) необходимо создать перекат в зоне, доступной для прокатки (положение роликов 1 и 2), назначая Р>Р₀, ■ 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 при ис-

• пользовании формул (9.4) и (9.5) равна 2s. 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 деформа-

. цию, 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 dls 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-

9* 243

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 ^СС. 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.

5)

Рис. 9.7. Использование местного нагрева для создания усадки

металла

О результатах правки можно судить лишь после полного 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 пара­
метры правки. Благодаря простоте, универсальности и маневрен­
ности термическая правка нашла широкое применение в произ­
водстве. .

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 СОЕДИНЕНИИ

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 конструкций под влиянием сварочных деформаций и напряжений.

Различают так называемые горячие трещины, которые представляют собой межкристалличеекие разрушения, возника­ющие во время кристаллизации металла, а также при высоких температурах в твердом состоянии из-за вязкопластической дефор­мации, и холодные 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 деформационные 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 соответ­ствии с формулой (7.2) равны разности наблюдаемых и температур­ных деформаций:

(10.1)

Структура формулы (10.1) показывает, что одной из причин появления деформаций удлинения является температурная усадка металла, выражаемая величиной Если температура понижается, т.е. то положительна. Следовательно, даже

при может возникать деформация удлинения. Деформации

удлинения будут еще больше, если Значения становятся

Характеристики

Список файлов книги