Файл: Майзель В.С. Сварные конструкции учебник.pdf

изменение размеров может произойти и при механической обра­ ботке, при которой удаление напряженных слоев металла также может вызвать перераспределение напряжений.

Таким образом, прибегать к специальным мерам снятия сва­ рочных напряжений следует только в редких случаях.

§ 21. МЕТОДЫ УМЕНЬШЕНИЯ СВАРОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ И НАПРЯЖЕНИЙ

Уменьшение сварочных деформаций и напряжений может быть в большинстве случаев достигнуто соответствующим выбором последовательности сборки и сварки. Такое решение наиболее рационально, так как в этом случае отпадает необходимость при­ менения дополнительных приемов, усложняющих технологиче­ ский процесс изготовления сварных конструкций.

Однако при изготовлении сварных конструкций не во всех случаях удается избежать необходимости применения некоторых дополнительных мер.

Без применения специальных мер нельзя предотвратить или уменьшить сварочные напряжения. При сварке остаточные на­ пряжения возникают всегда, причем их величина в районе швов, как правило, достигает значений, равных пределу текучести. Следует только отметить, что действительная необходимость пред­ отвращения или снятия сварочных напряжений, как уже было отмечено, встречается сравнительно редко. Более частыми могут быть случаи применения специальных мер по борьбе со свароч­ ными деформациями.

Искажение формы отдельных деталей сильно осложняет изго­ товление сварных конструкций дополнительными трудоемкими операциями по подгонке в местах сопряжений и приводит к уве­ личению непроизводительных затрат. Кроме того, искажение формы элементов конструкции может привести к недопустимым изменениям условий работы и вызвать перенапряжения в отдель­ ных участках.

Так, например, образовавшийся после сварки общий изгиб стержня, работающего на растяжение, приведет к появлению в нем дополнительных напряжений от изгиба. Местные деформации поясов двутавровой балки вызывают перераспределение и местную концентрацию напряжений в отдельных сечениях, при которой максимальные напряжения могут значительно превышать сред­ нюю их величину.

Таким образом, сварочные деформации оказывают вредное влияние на конструкцию. Они увеличивают трудоемкость изго­ товления и могут привести к снижению прочности сварных кон­ струкций. Поэтому при изготовлении сварных конструкций не­ обходимо принимать меры для предотвращения деформаций или ограничения их величины определенными пределами, при кото­ рых их влияние не будет существенным.

Ниже приведен краткий обзор различных мер, применя­ ющихся с целью предотвращения или уменьшения сварочных деформаций н напряжений.

Выбор последовательности сборки и сварки. При сборке и сварке конструкций но мере скрепления отдельных деталей и формирования поперечного сечения происходит постепенное уве­ личение жесткости. Учитывая, что при этом расположение швов по отношению к центру тяжести формирующегося сечения также меняется, следует ожидать, что деформации, вызываемые сваркой

при котором вначале привариваются поперечные ребра к обшивке, а затем к ним привариваются продольные уголки.

Вариант III представляет собой обычно применяемый метод

быть намечены свои подварианты, в которых имеется своя особая последовательность выполнения швов А, Б и В. В таблице эти подварианты отмечены буквами а и б.

Для каждого такого подварианта (их всего шесть) можно произвести качественную оценку деформаций. При этом общие деформации переборки могут быть выражены стрелкой прогиба продольных уголков, являющихся наиболее жесткими элемен­ тами и характеризующих деформации всей секции. В таблице указаны стрелки прогиба продольных уголков от сварки каждого шва.

В первом варианте центр тяжести шва А расположен ниже центра тяжести сечения уголка (рис. 5.3, б), поэтому сокращение шва вызовет прогиб уголка вверх (/ф). При сварке шва Б продоль­ ное сокращение шва также вызовет прогиб уголка вверх (/2).

(рис. 5.3, б). При этом прогиб уголка от сварки шва А будет на­ правлен вниз (—fl). При сварке швов Б условия для образования деформаций будут те же, что и в варианте I (/2).

В варианте III при наличии общей связи всех элементов при сварке швов Б и В прогиб уголка будет создаваться таким же, как и в варианте I (/2 и /3), а деформации, производимые сваркой шва А, будут такие же, как и в варианте II (—fl).

В результате сравнения суммарного прогиба можно устано­ вить, что при варианте II деформации наименьшие, а при варианте I они наибольшие. Вариант III занимает промежуточное положение.

Можно отметить, что для всех вариантов в одинаковой степени порядок сварки швов не изменяет общих деформаций переборки.

Вариант II имеет преимущество по сравнению с вариантом III в отношении общих деформаций переборки, но местные угловые деформации обшивки при варианте III вследствие закрепления кромок будут меньшими, чем при варианте II. Таким образом, выбор того или иного варианта будет определяться тем значением, которое эти деформации будут иметь в конкретных условиях службы изделия или теми возможностями по борьбе с деформа­ циями, которые в данных условиях имеются в распоряжении.

Если учесть, что общий прогиб уголка предотвратить проще, чем местные угловые деформации настила от приварки ребер, то может быть принято решение о выборе варианта III с дополнитель­ ным применением закреплений или обратного выгиба.

Закрепление при сварке. Этот прием относится к числу доста­ точно часто применяемых для уменьшения деформаций изгиба при сварке и заключается в том, что свариваемое изделие при­ крепляется на все время сварки к фундаменту, который должен быть достаточно жестким для того, чтобы удерживать изделие. После окончания сварки и полного остывания изделия зажимы удаляются. При этом деформация изделия произойдет, но не­ сколько меньше той, которая имеет место в случае сварки в сво­ бодном состоянии.

Этот способ, однако, не во всех случаях может дать требуемый результат, и применение его поэтому ограничено некоторыми пределами.

Оценка значения этого способа может быть произведена на примере сварки прямолинейного элемента (рис. 5.4). При сварке

мом прижимом элемента к жесткой плите нагрузкой Q (рис. 5.4, б), остаточный прогиб элемента будет /3 (рис. 5.4, в).

Действие зажимов равноценно действию нагрузки, прижима­ ющей элемент к плите, которая производит его прогиб со стрел­ кой /, вызывая растяжение в верхнем поясе и сжатие в нижнем. При этом металл в районе верхних поясных швов, находящийся под действием растягивающих сварочных напряжений, достига­ ющих предел текучести (заштрихованный участок поперечного