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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 164

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Имея в виду, что в этом случае:

2ай — ог

г + (4Л;

 

а^2г'

получим

(И-

<42)(*2)

ЗЕ

г \m—1

г3

, f ^ i y i

т—1

°°" ' ( к)

 

 

 

ft' \ 4 - l ~ Г "

т—1

'Я

т- 1 2

(8.65)

Подставив последнее вместе с (8.59) и (8.58) и полагая

R^f^R^

будем иметь

 

 

 

 

 

m—l

 

 

 

R' ЧИ1 2

 

Г1 + 3 ( 1 - ц )

 

£е<")

т - ' Т

(1 —V) °s ,(8.66)

 

 

 

ГДЄ Т| = — 2 - .

 

 

 

Последнее уравнение

определяет

о0,

 

На кромку диска

Опытная

проверка

валик, по­

 

стали типа СХЛ был наплавлен

казанный на рис. 32, а, где X — термопары; о — датчики (на обратной стороне датчики наклеены симметрично); заштрихован­ ный прямоугольник — образец для микрошлифа; —-> — направ­ ление наплавки. Температура в зоне валика контролировалась

четырьмя

термопарами. Замеры показали,

что изотерма ТК =

= 600° С

отстоит

от кромки диска

на расстоянии

6 мм. На

рис. 32, б приведена схема зон термического влияния

и кривая

микротвердости,

характеризующая

неоднородность

механиче­

ских свойств металла зоны валика.

Дадим

здесь уточненное ре-

шение с учетом пластических деформаций зоны, где температура нагрева в предельном состоянии была меньше Тк. Используя второй способ (п. 31), можем принять, что зона, где в результате нагрева и остывания произошли изменения механических свойств

основного металла, получила пластическую деформацию сжатия а (Тк—Т0) = е г р ) .

Тогда в соответствии со схе­ мой на рис. 32, б для внутрен­ него и наружного' радиусов кольца получим R2^ R і = = 18,8 см, R' = 20,25 см.

При

этих

условиях,

подста­

вив

в

уравнение

(8.66)

Е = 2- 10е

кГ/см2,

(п.

as =

= 5340

кГ/см2

31),

ц = 0,3, m = 12,82, е\р) = = 125-Ю- 7 -600° С, в резуль­ тате решеНИЯ ПОЛуЧИМ Г) =

=0,0832, т. е. 0О =444

кГ/см2.

 

 

 

Из

этого

следует,

что

 

 

внутренний

диск,

как

 

 

 

это было принято выше,

В).

 

 

будет находиться в упру­

НцКГ/ММ2

 

гом состоянии. Зная а 0 ,

 

 

 

по

формулам

 

(8.59),

 

 

 

(8.64)

и

(8.63)

можно

 

 

 

определить

деформации

 

 

 

и напряжения

внутрен­

 

 

 

него

диска

и

кольца.

 

 

 

На

рис. 32, в

приведен

 

 

 

график изменения теоре­

 

 

 

тических

значений

ра­

 

 

 

диальной деформации ег .

 

 

 

Там же значками О обо­

 

 

 

значены значения ег,

по­

sj

 

 

лученные

путем

заме-

 

 

ров

 

соответственно

с

j

 

2'

одной

и

с

другой

СТО-

° f

'

°о2

роны диска, причем дат-

а

 

 

 

чики 4, 5, 5' не дали по- m~~~foT казаний. Сравнение по­ лученных теоретических

иэкспериментальных

ег-10'

 

3 МО

об

У 200

 

5f

50 W 150г, мм

\0

Рис. 32

значений ег показывает их удовлетворительное соответствие — среднее экспериментальное значение ег превосходит полученное теоретическое значение в пределах внутреннего диска не 0олее чем на 18%.

39. СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ КРУГОВОГО КОЛЬЦА, ВЫЗВАННЫЕ НАЛОЖЕНИЕМ ВАЛИКА НА ЕГО НАРУЖНУЮ КРОМКУ

Теоретическое решение

Если взять кольцо достаточно большого наружного радиуса R и с внутренним радиусом /?х и наложить валик на его наружную кромку то в соответствии с изложенным в предыдущем пара­ графе задача определения его сварочных деформаций и напря­ жений сведется к определению деформаций и напряжений со-

Рис. 33

ставного кольца, получающегосягв результате сшивания кольца А х

с кольцом А2 (рис. 33, а)

или, другими словами,

сведется

к оп­

ределению радиального напряжения

сг0

в точках

плоскости

сши­

вания из условия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\u

(r1)

(R )\

+ u?

(R

)

=

R

e

\

.

(8.67)

 

 

2

)

 

3

 

 

2

ip

 

 

 

Рассмотрим

теперь эту задачу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кольцо

Ri^ г «s R2.

Кольцо

 

Аг

при R >

Ri будет

нахо­

диться в упругом состоянии в силу его большой геометрической жесткости по сравнению с геометрической жесткостью кольца А 2. Напряжения и деформации в его точках определятся формулами:

ае

>

—

 

гт( 1

 

(8.68)

 

 

 

и}

Наружное кольцо R3^r^R'. Это кольцо в силу его малой геометрической жесткости будет находиться в упруго-пласти­ ческом состоянии. Как и раньше (п. 38), примем, что оно состоит целиком из металла крупнозернистой зоны. Если исходное кольцо из стали типа СХЛ, то напряжения в точках кольца А2 будут удовлетворять соотношению (8.61), где переменная t будет изме­ няться в указанных там пределах, а напряжения в его точках

можно определить формулами

(8.63).

При этом

напряжение а 0

в соответствии

с (8.65), (8.67),

(8.68)

определится из условия

 

1 + ц

,

/ R2 у

 

 

 

1 - И

 

 

 

 

 

т

-

 

 

 

+3(1 — їх)

»+(-£)'][•+ал"

(1—И-) o-j (8.69)

1 + |І

 

 

 

 

 

ег-106 200х

X

13*

Опытная проверка

Приведем данные расчета для конкретного кольца, имеющего R = 20 см, Rx = 5 см. Наплавка валика производилась в том же порядке, как и у сплошного диска (рис. 32, а), но вместо восьми участков в данном случае было взято че­ тыре участка. В отли­ чие от предыдущего случая деформации за­ мерялись вдоль двух взаимно перпендику­ лярных диаметров. Схе­ ма приклейки датчиков

сопротивления приведена на

НЦКГ/ММ' рис. 33, б. На рис. 34, а нанесены опытные значения радиальной

260

 

 

 

 

деформации вдоль трех радиусов

2if0

 

 

 

 

 

 

220

 

 

 

 

 

 

200\

Линия замера

микротдердости

ММ

/

2

У 1—I | I I у

, I

I I I L_l_

 

 

|J 4 5 6

7 \8

9

10 11 12 15 П 15 1б\

 

 

 

R'

 

 

 

 

 

 

Рис.

34

 

 

 

 

 

 

 

195

OA, OB, ОС, соответственно обозначенные значками О, Л , •• Дат­ чики 7', 9' не дали показаний, а датчики 6, 6', 8', 9 дали непра­ вильные показания из-за повреждения при вырезке. Здесь ис­ пользуется второй способ уточнения, т. е., как и прежде (п. 38), примем, что пластическую деформацию сжатия а (Тк — Т0) получили все элементы зоны, в которой наплавка валика вызвала

изменение механических свойств основного

металла. Тогда

в со­

ответствии с рис. 34, б будем иметь R3

R2 — 18,6 см,

R' =

= 20,25 см. У сплошного диска

[67] имеем

R2*=& 18,8 см. Полу­

ченная разница в величине ^ 2 Д

л я этих двух случаев объясняется

тем, что не могли быть выдержаны строго одинаковыми эффектив­ ная мощность источника и скорость его перемещения (см. п. 7—9).

При

Е = 2-Ю6 кГ/см2,

а =

5340

кГ/см2,

ц =

0,3, m = 12,82,

е(гр)

= 125-10"7 -600° С

решением

уравнения

(8.69) получим

т) =

0,0966, о0 — 516 кГ/см2.

На рис. 34, а

сплошная линия дает

теоретические значения е, в пределах внутреннего кольца. Сравне­ ние теоретических и опытных значений ег указывает на их удов­ летворительное соответствие.

40. ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ В ТОЧКАХ ЛИСТА, ВОЗНИКАЮЩИЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ЗАВАРКИ ЗАКЛЕПОЧНОГО ОТВЕРСТИЯ

Теоретическое решение задачи

В этом случае отверстие относительно малого радиуса зава­ ривается по кругу электродом, диаметр которого сравним с ра­ диусом отверстия. Поэтому здесь температурное поле, вообще говоря, будет аналогичным температурному полю неподвижного

источника

длительного

действия.

Если ах — начальный радиус

отверстия,

а—радиус

изотермы

Тк предельного состояния на­

грева, то ясно, что а >

а х . В предельном состоянии нагрева, т. е.

в момент окончания заварки, часть листа, содержащаяся внутри изотермы Тк, будет иметь активную пластическую деформацию сжатия, главное значение которой будет равно а (Тк — Т„). Другими словами, если часть листа, содержащуюся внутри изо­ термы Тк, в момент выравнивания ее температуры до Тк при осты­ вании освободить от ее остальной части, то она к моменту полного

остывания получит относительное уменьшение своих

размеров

в плоскости на величину а (Тк— Т 0 ) = е(гр). При этих

условиях

задачу определения приближенных значений деформации и на­ пряжений листа после заварки отверстия и остывания, исполь­ зуя второй метод, можно свести к определению деформаций и на­ пряжений составного листа, получающегося в результате сши­

вания листа с отверстием

радиусом а

с диском радиусом а' —

= а [ 1 — а (Тк—Т0)].

В

результате

сшивания в упруго-пла­

стическом деформированном состоянии

могут оказаться как диск,

Смотрите также файлы