СВАРОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ И ДЕФОРМАЦИИ

В результате местного (неравномерного) нагрева металла, обусловленного воздействием концентрированного источника теплоты, в сварной конструкции возникают временные и остаточные сварочные напряжения.

В зависимости от времени существования собственных напряжений и деформаций различают:

- Временные (переменные) напряжения. Существуют в конструкции лишь в определенные моменты времени. Если возникающие напряжения не превысят предела упругости, временные напряжения и деформации исчезают после охлаждения изделия. Временные сварочные напряжения наблюдаются только в определённый момент сварки в процессе изменения температуры.

- Остаточные напряжения. Остаются в изделии после устранения причины, их вызвавшей. Эти напряжения и деформации так же возникают вследствие неравномерного нагрева.

Напряжения, существующие после окончания сварки конструкции и полного её остывания, называют остаточными сварочными напряжениями или сварочными напряжениями. Они возникают в результате затруднений расширения и сжатия металла при его нагреве и остывании.

Напряжением называется сила, отнесенная к единице площади поперечного сечения детали.

Собственными напряжениями называются напряжения, которые существуют в изделии без приложения внешних сил.

В зависимости от причин, вызвавших напряжения, различают:

- тепловые напряжения. Вызваны неравномерным распределением температуры при сварке.

- структурные напряжения, возникают вследствие структурных превращений, сопровождающихся переохлаждением аустенита в околошовной зоне и образованием продуктов закалки мартенсита, объем которого больше объема исходной структуры.

Деформация – изменение форм и размеров твердого тела под действием приложенного к нему усилия.

Затруднённость расширения и сжатия металла обусловлена тем, что нагретый участок со всех сторон окружён холодным металлом, размеры которого не претерпевают никаких изменений. Реактивные остаточные напряжения возникают в связи с дополнительным закреплением свариваемых деталей (в приспособлении, при жёстком закреплении и т.п.), также препятствующим нормальному протеканию процессов расширения и сжатия.

Структурные напряжения возникают в конструкции вследствие структурных превращений участков металла околошовной зоны, нагретых в процессе сварки до температуры выше критических точек.

Технологию сварки и сборки конструкции следует разрабатывать с учётом минимальной величины сварочных напряжений. При этом следует учитывать, что снятие сварочных напряжений – весьма трудоёмкая и сложная операция, и к ней следует прибегать только при действительной, технически обоснованной необходимости. Если значения сварочных напряжений достигнут предела текучести металла, они вызовут его пластическую деформацию, а, следовательно, и изменение размеров и формы свариваемой конструкции, т.е. её деформацию (коробление).

Собственные напряжения первого рода действуют и уравновешиваются в крупных объемах, соизмеримых с размерами изделия или его отдельных частей. Эти напряжения могут быть определены экспериментально или расчетным путем.

К напряжениям первого рода относятся внутренние напряжения, вызванные неравномерным нагревом и остыванием, либо неравномерной пластической деформацией.

Продольные напряжения действуют вдоль оси шва, поперечные – поперек оси шва. По виду напряженного состояния напряжения делятся на линейные, действующие только по одной оси и в одном направлении, плоскостные, действующие в двух направлениях, и объемные, которые действуют в трех направлениях.

В данной конструкции могут возникнуть:

- продольные и поперечные деформации из-за сокращения размеров сваренных элементов по длине и ширине,

- деформации потери устойчивости, которые вызываются сжимающими напряжениями, образующимися в процессе выполнения сварных соединений или после остывания конструкции.

Поиск по сайту: