Файл: Сагалевич, В. М. Методы устранения сварочных деформаций и напряжений.pdf

Если приложить перед сваркой к листам напряжения растяжения стр = 0,5ат, то остаточные напряжения сжа­

Соотношение (20) показывает, что снижение напря­ жений сжатия происходит и в том случае, если растя­ гивающих усилий не прикладывают, а пластины просто закреплены от свободных продольных перемещений.

Положив в (20) а'р=0, установим, что напряжения ежа-

Наиболее эффективен метод растяжения для листо­ вых конструкций небольшой ширимы, в частности из­ вестны случаи его промышленного применения для свар­ ки профильных элементов и сварки ребер жесткости с листами. В этих случаях распределение напряжений растяжения по сечениям может считаться равномерным и растягивающее усилие Р определится как

Возможны три варианта приложения усилия к сва­ риваемым элементам (рис. 40): 1) усилия равномерно передаются через кромки деталей, которые в процессе нагрева и охлаждения не имеют возможности переме­ щаться (рис. АО, а). В этом случае при растяжении а'р и Стр равны между собой, так как основное условие при­ ложения активных сил — постоянство деформации; 2) усилие Р изменяется в процессе нагрева и охлажде­ ния (рис. 40,6); 3) усилие Р неизменно в течение всего цикла сварки (рис. 40, ß).

При сварке широких листов обычно нет необходи­ мости осуществлять растяжение по всей ширине. Уси­ лие (в кгс) должно быть приложено по оси сварного шва, а для его ориентировочного определения приме­ няется эмпирическая формула

Р = 600М, (22)

98

где А — площадь поперечного сечения сварного соеди­ нения, см2.

Коэффициент k равен 1 в случае принципиальной схемы, соответствующей рис. 40, а, 0,5 — рис. 40, б, 0,3—

рис. 40, в.

Пример. Определить необходимое растягивающее усилие, принимая во внимание условие потери устой­ чивости листов при сварке, для следующего случая: два листа толщиной 6 = 0,15 см, длиной 100 см и шириной

жение U= 17 В и сила сварочного тока / = 90 А. Расчет­ ная ширина листа /і = 30 см.

А. Расчет напряжений. Для расчета ширины пласти­ ческой зоны определяют предварительно эффективную мощность

q = Uh] Ä 1520 Дж/с

при эффективном к. п. д. г) = 0,7. Ширина зоны пласти­ ческих деформаций по формуле (14)

Напряжения сжатия в околошовной зоне не должны превышать критической величины акр, определяемой из условий потери устойчивости листа по формуле

99

Тогда

Для того чтобы не было опасности потери устойчи­ вости, И. П. Трочум установил, что остаточные напря­ жения сжатия в листах должны быть, по крайней меое. в 1,7 раза меньше критических [33], т. е.

ä ; 1511 кгс/см2.

Итак, необходимые напряжения растяжения долж­ ны составлять стр = 0,63атТогда, согласно формуле (7), в активной зоне остаточные напряжения растяжения бу­ дут равны

В случае сварки ненапряженных листов в зоне пла­ стических деформаций напряжения достигают предела текучести сгт= 2400 кгс/см2 и в соответствии с форму­ лой (19) напряжения сжатия в остальной части листа имеют среднее значение:

Б. Расчет растягивающих усилий. При напряжениях растяжения ар= 0,63ат удлинение листов, согласно фор­ муле (1 2 ), будет равно:

Вполне естественно, что наиболее неблагоприятным случаем является равномерное растяжение листов по

100

меньшие усилия растяжения, может служить основанием

тем, что по мере удаления от шва напряжения растя­ жения переходят в сжимающие не скачком, а постепен­ но в некотором интервале. Это еще в большей степени способствует эффективности предварительного растя­ жения.

Например, при наплавке валика па кромку, когда активные силы могут быть созданы приложением внеш­ него момента, обратного сварочному по знаку, ширина зоны пластических сварочных деформаций уменьшается вдвое по сравнению со сваркой в свободном состоянии, если внешний момент создает на кромках пластины на­ пряжения, равные 0,5 от. При этом происходит полное устранение деформаций, а в стороне, противоположной шву, образуется зона пластических деформаций укоро­ чения, равная примерно зоне усадки в области шва. На­ пряжения в области шва снижаются па величину, со­ здаваемую внешним моментом. В свободном состоянии

оказывается после полного остывания несколько удли­ ненной по сравнению с первоначальным досварочным состоянием. После снятия внешней нагрузки удлинение пластины уменьшается на величину, соответствующую снятой нагрузке, так что окончательно после освобож­ дения из приспособления пластина имеет незначитель­

тальных исследований влияние активных сил на оста­ точные деформации и напряжения можно охарактери­ зовать следующими положениями.

1. Снижение деформаций происходит за счет уме шения ширины зоны пластической деформации в обла­ сти шва и образования зон пластических деформаций на участках, наиболее удаленных от шва: укорочения —

102