Неровный В.М. Теория сварочных процессов (841334), страница 85
Текст из файла (страница 85)
Сира- ~ очного источника. Часть сечения вочные данные приведены в разд. 5.1; т, Р б а у 2) ха а" пластическая зона шириной 2б„л !см. Рис. 11.3, а) — нагревается выше ) характеристики температурного расширения (дилато.„ам- у мы) материалов, образующих сварное соединение.
В случае сварки разнородных материалов или применения присадочного Дю ла, отличающегося от основного, эти характеристик актеристики для разных зон соединения могут не совпадать. Для приближенных расчетов ции укорочения (рис. 1!.7, а). Сжи в используют усредненнуго дилатограмму, соответству с ответствующую линейной зависимости Лс = гхЛТ. Точное построе ое построение дилатограм- пластической зоне равны пределу мь' требует проведения испытаний в условиях, бли .„„ ' текучести. !!оскольку предел текумусварочному циклу; ., чести снижается при высоких тем- женин к концам шва продольные напряжения убывают, но в отличие от средней части шва на концевых его участках возникают значительные поперечные напряжения (даже в пластине, свободной от закреплений).
Из условия равновесия концевого участка одной из свариваемых пластин (прямоугольникаА па рис. 11.8) следует, что изгибаюший момент, создаваемый пролольными напряжениями на левой стороне прямоугольника должен быть уравновешен моментом от поперечных напряжений на его нижней стороне, так как остальные две стороны прямоугольника проходят по наружному контуру пластины и свободны от нагрузки.
Рис. 11.8. !'!оиерсчные остаючнгае напряжения при большой скорости сварки перименты показали, что такое распределение остаточных напряжений характерно для аустенитных сталей, а также для ряда титановых и алюминиевых сплавов. Ка тина изменяется при неоднородности свойств материала (если материалы шва и различных участков зоны термическо артнн влияния отличаются по свойствам друг от дру~а и от основного материала свариваемых деталей).
Причиной этой неоднородности может быть как несовпадение химического состава, так и различные условия нагрева н остывания в процессе сварки. Неоднородность свойств может быть предусмотрена технологией сварки или является следствием ее нарушения. На распределение сварочных напряжений сильнее всего влияет различие коэффициентов линейного расширения и пределов текучести материалов в смежных зонах сварного соединения. Рассмотрим влияние этих факторов полробнее.
1. Поскольку первопричиной сварочных напряжений является ное превращение сопровождаются изменением объема (см. ис. 11.9). Е ~и . ). ели превращение происходит при высокой температуре, см. Рис. когда предел текучести мал, то оно не вызывает заме~ного изменения сварочных напряжений. Но распад аустенита в процессе остывания при температуре ниже 500 "С эквивалентен резкому нагреву зоны превращения и полностью изменяет распределение напряжений, показанное на рис. 11.7. Металл в зоне закалки 2, испытавший при нагреве превращение в аустенит, в процессе охлаждения пре- вращается в мартенсит (рис. 11.!О).
При этом вместо обычного сокраще- ния при остывании происходит расширение металла и в нем возникаю Рис. 11 11. Остаточные напряжения при сварке кругового шва сжимак>щие напряжения. В остальу ных зонах (! и 3) этих превращений не происходит: в легированном шве сохраняется постоя ° ' при нагреве возникает под действием сжимающих окружных на- я постоянная аустенитная 2 Поперечная усадка второго и последуюших валиков происходит в условиях жесткого за закрепления, которое обеспечиваю~ ранее уложенные валики. о' .
П этому поперечные напряжения в поэженном валике после его остывания, как правило, следнем уложенном е елу текучести. Если сварка ведется в -о р у элизки к предел т аз гелк и валики укл' . адываются поочередно с лицевой и обратной жается по виду к эпюре продольных напряжений у прямолинейного шва (см. Рис.
1! .7), Если диаметр кругового шва становится меньше ширины пластической зоны, то распределение напряжений приобретает такой же вид, как при точечной контактной сварке. За пределами пла- стическои зоны распределение оста~очных напряжении такое же.
' Р г У . т поперечные напряжекак на рис. 11.11, а внугри зоны оба компонента равны, положи- стороны, то в корне шва во о не шва возникают н растут поперечные н г же самое п оисходит при односторонней сварке тельны (растяжение) и близки к пределу текучести. (например, при Ъ'-образной раз- Повсрхность гк „если зак епление свари- Опоа 11.5.4. Напряжения при сварке оболочек делке, если пластины гик ваемых пластин предотврашает Жесткость оболочек (труб, сосудов, резервуаров) в плоское~и их взаимный поворот эпюра Г эпю а! сварки ниже, чем плоских пластин при тех же толщинах. В связи с на рис. 11.12). Если пластины не Т ш Толшина гшастины этим ширина пластических зон и максимальные напряжения в них закреплены, то при олносторон- ! меныпе при тех же режимах сварки.
Закономерности образования, ней многопРоходно" спарк' в се едине и РаспРеделение напРЯжений аналогичны РассмотРенным выше ~ сжатие возникаег в серел",... „,„, „...,...:,",-г:,,;...,,-,ггг шлаковой сварке. Охлаждение с поверхности способствует тому, что остывание центральной части шва происходит в последнюю очередь, когда весь окружающий металл остыл и затвердел.
Контрольные вопросы !. К аховы главныс причины образования напряжений в процессе сварки (временных) н после остывания (остаточных)? 2. Может ли процесс сварки не вызвать остаточных напряжений? 3. Какие сшс технологические опсрации кроме сварки приводят к возникновен ию остаточных напряжении? 4. Почему сокращение ширины деталей при остывании больше, чем расширение при нагреве? 5.
Как влияет закрепление деталей в процессе сварки на уровни»родольных и поперечных остаточных напряжений и деформаций? 6. Какая связь сушсствуст между поперечной усадкой и угловой деформацией при сварке пластин встык? Рис. 12.1. Характсрнгяс зоны сварных соединений: 1- сварной шов: 2- зона термического влияния; 3 — основной метаз.т, 4 — околошовный участок зоны термического влияния, 5 — зона сплавления; Т„7„и Ткв темпераз уры лнквидуса, солидуса и начала фазовых и структурных иреврагцений от его макро- и микроструктуры, определяемых способом первичной ~ пений к одноименным свойствам основного мез'азла (например обработки металла (прокат, литье, ковка, деформирование в холод- ~ твердости, улариой вязкости и др ). ном состоянии) и последующей термообработкой (отжиг, нормали- В зтом случае понятие технологической свариваемост, ва иваемости, или т--:я . „в.;..:, .;...;,,...,, к,д...я дтноси- применения при сварке сталей разнородных нащзавленного и основного металлов (например, соответственно аустенитного и перлитного) зона сп.~явления отчетливо наблюдается в виде переходной прослойки.
Она часто существенно отличается от металла шва и зоны термического влияния по химическому составу, вторичной микросгруктуре и свойствам. Распределение элементов по ширине зоны оплавления имеет сложный характер, обусловленный процессами перемешивания наплавленного и основного метщщов, диффузионного перераспределения элементов между твердой и жилкой фазами и в твердой фазе — на этапе охлаждения. Ос повно1) мещгт располагается за пределами зоны термического влияния и не претерпевает изменений при сварке. Возможно его влияние на превращения в зоне термического влияния в зависимости 2) удовлетворительная (15 'Уо < ЛЯ < 30 'уо) — ограниченная растворимос имость в твердом состоянии, т.
е. в соединении образуются твердые раство ы творы н хрупкие интерметаллидные соединения, иьчеющие ослабленные внутрикристаллические и межфазные связи (железо и титан, железо и мель и др.); 3) плохая (ЛЯ> 30 ",4) — материачы нерастворимы в твердом состоянии, т. е, крис ристаллические соединения не образуются, имеют место слабые межфазные связи (железо и алюминий, железо и Технологическая свариваемость рассматривается как свойство материалов, характеризуюгцее их реакцию на сварочный термодеформационный цикл. Степень этой реакции оценивак1т по отнопзеникз отдельных механических свойств металла сварных соели- В практике лабораторных экспериментальных исследований свариваемости, как правило, применяют сварные образцы специальной конструкции или образцы с имитацией сварочных термических или термодеформационных циклов.
В результате испытаний таких образцов определяют склонность материала к образованию дефектов при сварке, характеристики структуры, механические и специальные свойства сварных соединений или зон имитации, значения которых используют для установления относительных количественных показателей свариваемостн. Относительные показатели определяют по соотношению одноименных свойств металла сварного соединения и основного металла (например, твердости, ударной вязкости зоны термического влияния и основного металла). Их применяют для сравнительной оценки качества материала в отношении его реакции на процесс сварки независимо от вида сварных конструкций.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
