Файл: Талыпов Г.Б. Сварочные деформации и напряжения.pdf

Для иллюстрации на рис. 14, а приведены графики изменения максимальных значений микротвердости в зоне термического влияния пазового шва слева и справа от его оси в зависимости от расстояния от оси стыкового шва. Оказывается, что последую­ щее наложение стыкового шва не вызывает заметных изменений механических характеристик зон термического влияния наложен­ ного ранее пазового шва на расстоянии от 12 мм и более от оси стыкового шва.

Изучение механических характеристик материала зоны терми­ ческого влияния пазового шва при последующем приближении к оси стыкового шва производилось путем последовательного снятия слоя с грани аа образца П11. После снятия очередного слоя приготовлялся микрошлиф, снимались границы зон терми­ ческого влияния и замерялась микротвердость указанным выше образом. При этом было установлено, что при дальнейшем при­ ближении к оси стыкового шва до 7,5 мм микротвердость мате­

Таким образом, при данных условиях последующее наложение стыкового шва не только не изменяет структуру материала в от­ дельных зонах термического влияния пазового шва, не только не вызывает заметных изменений в относительном расположении гра­ ниц отдельных зон этого шва друг относительно друга, но, что не менее важно, не вызывает заметных изменений механических

характеристик в отдельных зонах термического влияния пазового шва даже на расстоянии 7,5 мм от оси стыкового шва.

Микротвердость зоны стыкового шва. Сравнение кривых изме­ нения микротвердости вдоль линий замеров для каждого из образ­ цов С2—С17, содержащих стыковой'шов посередине длины, пока­ зало, что закон изменения микротвердости по линии, перпенди­ кулярной к оси стыкового шва, остается одним и тем же для всех этих образцов. Причем, как и раньше, каждая из этих кривых микротвердости симметрична относительно плоскости, проходя­ щей через ось стыкового шва перпендикулярно к плоскости листа и нормальной к линии замеров микротвердости. Поэтому можно считать, что эта плоскость будет плоскостью симметрии для всех других механических характеристик материала околошовной зоны, т. е. если на заданном расстоянии от этой плоскости по одну сторону от нее имеется элемент металла с вполне определенными механическими характеристиками, то по другую сторону от этой плоскости на таком же расстоянии будет существовать такой же элемент с такими же механическими характеристиками. В отличие от предыдущего случая максимальные значения микротвердости зоны термического влияния стыкового шва с приближением к оси пазового шва как с одной, так и с другой стороны этой оси убы­ вают. Например, максимальные значения микротвердости зоны

мальных значений микротвердости у образцов С2—С17 в зависи­ мости от расстояния их до оси пазового шва, наглядно показываю­ щие ход этого убывания. Максимальные значения микротвердости у образцов С7—С17 приблизительно на 8% превосходят соответ­ ствующие максимальные значения микротвердости образцов С2 и СП. Такое убывание максимальных значений микротвердости зоны термического влияния стыкового шва с приближением к оси пазового шва можно объяснить лишь тем, что стыковой шов накладывается до момента полного остывания зон пазового шва, в силу чего величина стесненной температурной деформации при наложении стыкового шва уменьшалась с приближением к оси пазового шва.

Изучение механических характеристик материала зоны терми­ ческого влияния стыкового шва при дальнейшем приближении к оси пазового шва производилось путем последовательного сня­ тия слоев с грани аа образца СП. После снятия очередного слоя с этой грани на ее плоскость наносилась миллиметровая сетка, приготовлялся микрошлиф, снимались границы зон термического влияния и замерялась микротвердость. Сравнение кривых микро­ твердости в сечениях образца СП при Ъ = 9,65 и 2,73 мм пока­ зывает, что при дальнейшем приближении к оси пазового шва до 7,7 мм микротвердость материала в отдельных зонах термиче­ ского влияния стыкового шва, а также максимальные значения

микротвердости остаются без заметных изменений. Этот факт может быть обусловлен лишь тем, что градиент начальной темпе­ ратуры от ранее наложенного пазового шва, в пределах от 7,7 до 14,65 мм от оси последнего, был незначительным. Для иллюстра­ ции, на рис. 14, в приведены графики изменения максимальных значений микротвердости зоны термического влияния стыкового шва справа и слева от его оси в зависимости от расстояния нор­ мального сечения стыкового шва от оси пазового шва, подтвержда­ ющие тот факт, что в указанных пределах максимальные значения микротвердости практически остаются постоянными.

Таким образом, полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:

а) последующее наложение стыкового шва не вызывает замет­ ных изменений структуры и механических характеристик мате риала в отдельных зонах термического влияния ранее наложен­ ного пазового шва даже на расстоянии 7,7 мм от оси стыкового шва;

б) повышение начальной равномерной температуры листа при­ водит к относительно меньшей потере пластичности и меньшему упрочнению материала зоны сварного шва.

Некоторые общие замечания и выводы.

Выше были приведены результаты исследования механических свойств металла зоны шва для случая, когда основным металлом является сталь типа СХЛ. Как показывают исследования, степень упрочнения и потери пластичности основного металла зоны шва зависит'от его исходных физико-механических свойств и поведения при высоких температурах. Например, сталь ЗОХГСА (рис. 9) по­ вышает свой предел текучести в этой зоне примерно на 100%, а ее характеристика пластичности в той же зоне не превосходит одной трети нормального значения. Другим примером может слу­ жить (Ст.З), у которой максимальная микротвердость зоны терми­ ческого влияния выше ее микротвердости в исходном состоянии всего на 9% (рис. 14, г). У стали 4С [96] максимальная микро­

ния, эта зона после остывания может оказаться в упруго-дефор­ мированном состоянии, в то время как смежные зоны могут быть сдеформированы упруго-пластически. Вместе с тем существует также класс металлов, которые в результате сварки и остывания получают разупрочнение в зоне термического влияния. Например, у стали 1Х18Н9Т [96] в результате сварки в состоянии поставки микротвердость зоны термического влияния оказалась ниже ее микротвердости в исходном состоянии на 20%. Таким образом, распределение зон упругих и упруго-пластических деформаций будет определяться характером и степенью изменения механи­ ческих свойств основного металла зоны шва. Этим, в частности,

обусловлена необходимость учета изменения механических свойств основного металла зоны шва при исследовании сварочных дефор­ маций и напряжений.

На основании изложенного можно сделать следующие выводы: 1) механические свойства металла зоны линейного и крестового шва вдоль линии, параллельной оси линейного шва или одной из

осей крестового шва, по длине шва остаются постоянными; 2) распределение зон упругих и упруго-пластических деформа­

ций определяется характером и степенью изменения механических свойств основного металла зоны шва.

Первый из этих выводов будет использован в гл. 7, а второй — при решении конкретных задач по исследованию сварочных дефор­ маций и напряжений в последующих главах.

26.НЕКОТОРЫЕ ОПЫТНЫЕ ДАННЫЕ

ОСВАРОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЯХ И НАПРЯЖЕНИЯХ

К коренным изменениям, происходящим в металле зоны шва в результате сварки и остывания, наравне с изменениями струк­ туры и механических свойств основного металла этой зоны, отно­

жения, обусловленные активной частью пластических деформаций нагрева (см. п. 9), возникающих в процессе сварки.

Как показывает опыт, характерной особенностью распределе­ ния остаточных сварочных деформаций и напряжений является то, что в достаточно узкой зоне около шва некоторые составляю-