Короткі теоретичні відомості. Лабораторна робота № 4
Лабораторна робота № 4
ПОПЕРЕЧНА УСАДКА ПРИ НАПЛАВЛЕННІ ВАЛИКА НА ПЛАСТИНУ
Мета роботи: експериментальне і розрахункове визначення поперечної усадки при наплавленні валика на пластину і порівняння її з максимально можливим теоретичним значенням.
Короткі теоретичні відомості
При зварюванні в стик, наплавленні валика і приварюванні кутовими швами до пластин різних елементів спостерігається поперечне укорочення (усадка) зварного з'єднання. Утворення поперечної усадки відбувається внаслідок нерівномірного нагрівання і розширення металу по довжині шва при зварюванні. На рис. 4.1 показане переміщення однієї з крайок, що зварюються, у напрямку осі у при зварюванні двох пластин у стик. Крайка переміщується в зазор у результаті розширення металу при нагріванні. Аналогічно відбувається переміщення і другої крайки. У точці О, в зоні дії зварювального джерела тепла переміщення крайки досягає максимуму, і в цей момент вони зварюються, фіксуючи виникле зменшення зазору на величину 2 .
Теоретично обчислене максимальне переміщення однієї з крайок за умови виникнення в металі, що нагрівається, тільки пружних деформацій складає величину
а максимальне зближення крайок (зменшення зазору)
В міру охолодження пластин крайки прагнуть повернутися в колишнє положення, тобто збільшити зазор. При цьому до певної точки А. поки метал мас низьку границю плинності і створює малий опір пластичному деформуванню, можливе деяке віддалення крайок. При подальшому охолодженні опір металу зростає, переміщення крайок стає неможливим через велику жорсткість холодного наплавленого металу, відбувається підтягування пластин одна до одної - це і с поперечна усадка.
Таким чином, після остигання поперечний розмір пластини зменшиться на величину . Очевидно, величина поперечної усадки дорівнює 2v. тобто менша за 2 . Аналогічно виникає усадка пластини і при наплавленні на її поверхню валкового чи кутового шва, але зазор у цьому випадку відсутній і зближення крайок перед джерелом нагрівання неможливо. Тільки в безпосередній близькості від зварювальної ванни, де метал нагрітий до внсокопластичного і рідкого стану, крайки зближаються, викликаючи пластичні деформації. Таким чином, при наплавленні валика на пластину виникає певна перешкода переміщенню металу в процесі нагрівання, тому поперечна усадка виявляється меншою, ніж при заварюванні стика по зазору.
Істотним фактором, що знижує поперечну усадку при наплавленні валика, є неповне проплавлення металу по товщинні. Чим менший ступінь проплавлення. тим більша перешкода зближенню крайок, що створюється мало прогрітим металом під швом, тим менша поперечна усадка.
Отже, можна записати, що
де А - коефіцієнт, що враховує вплив перелічених і деяких інших факторів на величин)- поперечної усадки. Він визначається експериментально порівнянням дійсної поперечної усадки з теоретичною максимально можливою. Величина коефіцієнта А, знайденого на підставі аналізу експериментальних даних. наводиться в літературі .
За даними С.А. Кузьмінова вона може бути знайдена з виразу
Де Ks - коефіцієнт впливу товщини, що залежить від ступення прогріву ( ) і знаходиться за графіком рисунку 4.2