Файл: Сагалевич, В. М. Методы устранения сварочных деформаций и напряжений.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.10.2024
Просмотров: 127
Скачиваний: 1
При |
вварке фланца диаметром 79 мм в оболочку |
|
R = 458 |
мм и 6= 3 мм величина максимального прогиба |
|
в зоне |
стыка равна 5,,„ = 2,6 |
мм при соответствующем |
режиме |
сварки. Применение |
компенсационного кольца |
с размерами, указанными па рис. 87, и осадка его уси лием Р = 40-^50 тс позволили устранить прогиб в зоне оболочки. При этом остаточный прогиб составил 0.2— 0,6 мм для разных конструктивных вариантов колец.
Остаточные напряжения аналогичны тем, которые возникают в пластинах: максимальные радиальные на пряжения ст,- снизились с 8 до 1,2 кгс/'мм2, а танген циальные напряжения растяжения at остались при мерно на том же уровне.
На рис. 88 приведены результаты измерений остаточ ных напряжений при сварке кругового шва диаметром 150 мм па оболочке с 7? = 1350 мм, 6= 3 мм, а также измерений после сварки и осадки компенсационного кольца усилием Я=150 тс. В зоне шва радиальные напряжения растяжения снизились с 10 кгс/мм2 до нуля, в то время как тангенциальные напряжения воз росли с 12 до 16 кгс/мм2. Вместе с тем осадка кольца позволила полностью устранить прогибы (51ф= 4 мм) поверхности и восстановить геометрию оболочки в зоне соединения.
Г л а в а VII
НЕКОТОРЫЕ СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ СВАРОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ И НАПРЯЖЕНИЙ
ПОВЫШЕНИЕ ЖЕСТКОСТИ ПРИ СВАРКЕ ЛИСТОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Н а остаточные сварочные деформации большое влияние могут оказывать зажимные приспособления, позволяющие при определенных условиях существенно снизить их величину. Влияние зажимных приспособлений аналогично повышению жесткости конструкций.
При определении влияния жесткости листовой кон струкции, свариваемой продольными параллельными швами, на величину сварочной деформации параметр жесткости может быть принят постоянным по всему поперечному сечению. Рассмотрим сначала плоскую панель, свариваемую без зажимных приспособлений.
Введя |
эксцентриситет |
действия |
усадочных |
усилий |
(рис. |
89, а), продольный |
прогиб |
определим |
из выра |
жения |
|
|
|
|
|
|
|
|
(79) |
I — длина панели;
Р— равнораспределепная нагрузка, вызываемая усадочными усилиями;
J '— момент инерции сечения, отнесенный к еди нице ширины.
188
Будем считать, что остаточные напряжения а*, дей ствующие в обоих случаях (т. е. при сварке в приспо соблении и без него), одинаковы. Тогда величина равно-
|
а) |
|
|
|
і |
Рнс. |
89. |
Схема усилий |
|
|
(а), возникающих при |
|||
|
сварке пластины с реб |
|||
|
рами жесткости, и |
вид |
||
|
деформации после |
свар |
||
|
ки |
такой |
конструк |
|
|
|
ции (б) |
|
|
распределенной сжимающей нагрузки может быть при ближенно определена из выражения
|
Р = |
, |
(80) |
где Ь — площадь |
зоны пластических |
деформаций од |
|
ного шва; |
|
|
|
п — число швов по ширине; |
|
||
L — ширина |
панели. |
|
|
Эта нагрузка и вызовет прогиб, определяемый фор мулой (79).
При сварке в жестком приспособлении остаточного прогиба нет. Однако после освобождения из приспо собления под действием той же нагрузки Р возникнут перемещения поверхности, которые также можно опи сать формулой (79). При этом по мере увеличения про гиба / нагрузка Р будет уменьшаться. В зажатом со стоянии по линии наложения швов возникнут остаточные
деформации, определяемые через величину равномерно распределенной нагрузки Р при простом растяжении
е = Р_ |
(81) |
Е |
|
В свободном состоянии величина Р уменьшится про порционально изменению величины е. Установим зави симость между величиной е и прогибом панели / после освобождения из приспособления, считая, что в прижа том состоянии относительная деформация определяется формулой (80). Найдем приближенное выражение для радиуса кривизны при прогибе / (рис. 89,6), принимая во внимание, что деформации равномерны по длине:
r = F + T - |
<82> |
Используя выражения (81) и (82) и учитывая, что относительная деформация кривого брусавыражается
отношением — .получим соотношение для определения
г
текущей относительной деформации:
Р |
|
е |
(83) |
6-ггч/ --- |
/2 |
|
|
|
|
|
щ +
Величина Р изменяется по следующей формуле:
Р = Е Р_ |
(84) |
Е |
I2 |
По мере увеличения прогиба f Ртеі( будет падать. Если считать, что и в этом случае величина прогиба должна соответствовать формуле (79), то остаточный прогиб будет определяться точкой пересечения кривых, построенных по формулам (79) и (84). Используя фор мулу Эйлера для критических сжимающих усилий, при ложенных вдоль нейтральной оси сечения:
n si2EJ
кр ’
построим зависимости между прогибами и усилиями в относительных координатах Р/Р, — f/iv, где іу — радиус инерции деформируемого сечения.
190
Анализ кривых (рис. 90) показывает, что величина остаточного прогиба при сварке в приспособлении может оказаться в несколько раз меньше, чем в случае сварки в свободном состоянии, причем роль приспособлений более ощутима при сварке гибких пластин и посте пенно снижается при увеличении сечения свариваемых
Рис. 90. Зависимость между прогибами и усилиями при сварке пластин с ребрами жесткости в свободном состоянии (1) и
после освобождения |
из |
зажимного при |
способления |
(2) |
|
элементов. Этим, очевидно, |
и |
объясняется тот факт, |
что влияние упругой предварительной деформации ока зывает существенное влияние на величину остаточных деформаций гибких конструкций малой жесткости и почти не отражается на деформациях жестких кон струкций (типа балок и др.).
СВАРКА ПРЯМОЛИНЕЙНЫХ ШВОВ БЕЗ ПРОДОЛЬНЫХ ОСТАТОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ
Методы упругой деформации позволяют осуществить сварку прямолинейных стыковых швов тонких листов без образования остаточных продольных деформаций потери устойчивости. С этой целью был разработан способ, экспериментальное опробование которого было проведено в сварочной лаборатории МВТУ им. Бау мана [23]. Сущность способа заключается в следую-
191
щем. Свариваемые пластины собирают встык на ци линдрической поверхности прижимного приспособления (рис. 91). Удлинение кромок осуществляется упруго за счет конфигурации медной подкладки, которая припод нимает их над цилиндрической поверхностью и увели
чивает в этом месте радиус продольного изгиба листа. После сварки зона, имеющая большую длину, сокра тится за счет усадки и устранит предварительную де формацию. Однако вследствие того, что кромки фикси руются под углом, возможна угловая остаточная дефор
мация.
Экспериментальные результаты. Для опытной про верки способа изготовлено приспособление с продольным радиусом кривизны 300 мм. Эксперименты проведены на пластинах из сплава ОТ4. Высота подъема кромок варьировалась от 0,5 до 3 мм.
Для всех случаев измеряли профилограммы кромок в поперечном направлении до сварки и в поперечном и продольном направлениях после сварки для определе ния оптимальной высоты подъема кромок (рис. 92). Измеряли также остаточные напряжения в сварном шве после сварки.
Как следует из экспериментальных данных, при ну левом значении продольных остаточных напряжений в шве и продольный прогиб также оказывается равным нулю. При этом имеется достаточно широкий диапазон
.192