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

тичное явление в закаленных образцах происходит после ■отпуска. Это позволяет сделать вывод о преобладании в данном случае влияния процесса снижения степени тетрагональное™ мартенсита над процессами превраще­ ния остаточного аустенита в мартенсит.

На основании исследовании релаксационных харак­ теристик и структурных свойств различных зон сварного ■соединения следует, что характер кривых деформирова­ ния сварных образцов из среднеуглеродистых сталей (типа стали 35) определяется происходящими в одном направлении процессами релаксации и структурных пре­ вращений в зоне закалки.

Деформации сварной конструкции с течением вре­ мени могут быть определены двумя методами: а) па ос­ нове кривых деформирования сварных образцов; б) на основе кривых релаксации и ползучести для различных зон сварного шва.

При определении деформаций во времени по резуль­ татам, полученным на образцах, необходимо учитывать, что деформирование во времени вызывается процессами, происходящими в активной зоне. Под активной зоной в сварных соединениях из низкоуглеродистых и аустенит­ ных сталей подразумевается зона действия напряжений растяжения.

Величина деформации сварного соединения на основе деформационных кривых кольцевых образцов, имеющих вполне определенную форму и размеры (рис. 107), про­ порциональна изменению усадочного усилия с течением времени. Зная значения усадочного усилия вполне опре­ деленного образца, можно перейти к оценке стабиль­ ности сварных соединений для любых образцов и кон­ струкций. Для этого изменение величины зазора коль­ цевого образца выражается через силовые факторы, приводящие к этому изменению:

(92)

где М = е А Р у с — изгибающий момент от изменения уса­ дочного усилия;

ЛД= 1^ (1—cos ф)— изгибающий момент от единич­ ной силы.

234

Заменяя М и Му через изменения усадочного усилия, получим

где I — длина шва, е —эксцентриситет, R — радиус кольца.

Чтобы оценить деформационную способность сварных соединений в интервале температур 20—100° С, в усло­ виях эксплуатации или хранения, необходимо знать величину активной зоны, приводящей к деформированию всего сварного соединения. Активная зона сварного соединения для каждого частного случая определяется распределением температуры при сварке и характером деформирования сварного соединения с течением времени.

Определим деформации с течением времени сварных соединений из сталей, активная зона в сварных соеди­ нениях которых совпадает по своей ширине с зоной структурных превращений (12Х5МА, ЗОХГСА, 20ХГСИА, 25ХГС, 23Х2НВФА). Известно, что деформирование во времени сварных соединений из низколегированных ста­ лей происходит вследствие распада остаточного аусте­ нита внутри зоны, подвергшейся нагреву при сварке выше температуры 810—820° С — точки стабилизации аустенитной структуры при иагреве. Для определения размеров активной зоны воспользуемся уравнением пре­ дельного состояния процесса распространения тепла при нагреве пластины быстродвижущимся линейным источ­ ником:

Расстояние у (см) отсчитывают от наружной кромки пластины. Переплав кольцевой пластины (рис. 112, а) производили по наружному ее контуру при силе тока

235

120 А, напряжении 24 В, скорости сварки 0,317 см/с. Эффективный к. п. д. при сварке угольным электродом может быть принят г)= 0,4. Эффективная тепловая мощ­ ность при заданных параметрах составляет

<7 = 0,4£// = 0,4-120-24 = 1152 Дж/с.

(б).

Зная величину S,у_А, определяемую непосредственно из кривых деформирования образцов, вычисляется APy(!. Для удобства введения АРус в расчет запишем ее в виде

236

где F — площадь зоны, нагретой выше температуры

810° С;

Ле— деформация пластического укорочения или удлинения активной зоны, приводящей в ко­ нечном итоге к деформациям с течением вре­ мени.

Величина As удобна для введения ее в расчет дефор­ мации конструкции. Результаты непосредственных изме­

сти зоны структурных превращений в низколегирован­ ных сталях. Используя известные соотношения, находим долю теплоты, отводимой в полку qn и стенку qc тавра

Площадь зоны структурных превращений равна сумме площадей зоны полки и стенки, нагревшихся при сварке выше температуры 810° С:

F = бсУі + ßn(2& + öc).

По формуле (96) с учетом данных (рис. 112,6) на­ ходим и соответствующее значение прогиба или угла

237

поворота для определенного времени, прошедшего с мо­ мента сварки:

Деформации в сварных соединениях из низкоугле­ родистых и аустенитных сталей оцениваются по.такой же методике с той лишь разницей, что площадь зоны пластического укорочения (активная зона) определяется границей максимальных температур при сварке, равных 200—250° С. В среднеуглеродистых сталях с закалочной структурой шва величина площади пластического удли­ нения определяется зоной плавления и в значительной, степени зависит от скорости охлаждения в интервале температур наименьшей устойчивости аустенита.

Значения Де, полученные по результатам испытания сварных образцов для низкоуглеродистых аустенитных и среднелегпроваипых сталей ( и 0х л 120—165 град/с), приведены в табл. 6.

238