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

напряжения в зоне сварки имеют величины, близкие к пределу текучести ат, осадка (относительная деформа­

Заглаживание усиления и упрочнение металла шва осуществляется при значительно больших усилиях на деформирующих роликах и при степенях деформации в несколько процентов. Этот процесс находит применение при изготовлении оболочек из высокопрочных сталей, а также алюминиевых сплавов, разупрочняющихся при сварке. Его осуществление не требует соблюдения мно­ гих технологических тонкостей, характерных для про­ цесса прокатки сварных соединений с целью устранения остаточных деформаций и напряжений, таких — как сохранение постоянства на роликах при прокатке, опре­ деление ширины прокатываемой зоны, числа проходов

ит. д. [15, 23].

Взависимости от доступности различных зон стыко­ вого сварного соединения или ограничений пластического деформирования той или иной зоны можно наметить три основных варианта прокатки:

1. Ограничений нет, прокатке подвергается вся зона, находящаяся под напряжением растяжения, т. е. шов и основной металл по обе стороны от него. В этом случае усилие, приложенное к роликам, следует выби­ рать из условия полного снятия остаточных напряже­ ний в этой зоне.

2. Существует ограничение, не позволяющее произ­ вести прокатку всей зоны пластических деформаций (наклонные участки из-за изменения толщины листа; недоступность, вызванная наличием элементов жесткости и т. д.). Для устранения деформаций эти остаточные напряжения необходимо уравновесить в узкой зоне путем создания в месте прокатки напряжений сжатия для того, чтобы в остальной части конструкции напря­

опасность возможного понижения пластических свойств или коррозионной стойкости. Как и в предыдущем слу­ чае устранение деформаций достигается при равновесии остаточных напряжений в узкой зоне при условии их снятия в остальной части сечения. Для этого в основном металле по обе стороны от шва прокаткой создаются напряжения сжатия.

26

ПРОКАТКА ПРЯМОЛИНЕЙНЫХ И КОЛЬЦЕВЫХ ШВОВ

Подбор оптимального режима прокатки для устране­ ния сварочных деформаций заключается в отыскании условий прокатки, которые обеспечивали бы наиболее полное устранение пластических деформаций укороче­ ния и снятие продольных остаточных напряжений. Зна­ ние закономерностей, присущих процессу прокатки швов узкими роликами, значительно облегчает подбор режима прокатки. В ряде случаев при изменении тол­ щины материала, диаметра роликов и т. п. нет необхо­ димости заново определять режимы прокатки. Знание закономерностей исправления деформаций прокаткой позволяет перейти с одного режима прокатки на другой.

При назначении режима прокатки необходимо учи­ тывать те факторы, которые существенно влияют на ве­ личину пластической деформации. Это — усилие на ролики, диаметры и ширина рабочего пояска роликов; толщина металла в зоне прокатки; предел текучести и модуль упругости материала; напряжения в металле перед прокаткой; жесткость прокатываемого изделия или узла.

Кроме того, в случаях, когда после прокатки и по предварительно назначенному режиму не происходит достаточного исправления деформаций и требуется при­ менить повторную прокатку, необходимо знать насколь­ ко повторная прокатка по одному и тому же месту при неизменном усилии устраняет деформации.

Для устранения деформаций необходимо полностью спять напряжения или уравновесить эпюру напряжений в пределах зоны пластических сварочных деформаций. Для полного снятия напряжений прокатке подвергается вся зона пластических деформаций. При прокатке только части зоны в отдельных участках возрастают напря­ жения сжатия, но устранение перемещений может быть полным.

Усилие прокатки (в кгс) определяется приближенной формулой, описывающей процесс прокатки узкими ро­ ликами:

где с — ширина рабочего пояска роликов, см; а— диаметр роликов, см;

27

б— толщина металла в месте прокатки, см; <хи, ак — начальное и конечное напряжение в металле со­

ответственно до и после прокатки, кгс/см2. Величина о„ для большинства материалов равна

0,6—1,2 сгт. Если величина остаточных напряжений в зоне шва неизвестна, для расчета усилия прокатки она

Как показывают результаты экспериментов, прове­ денных по исправлению деформаций прокаткой на алю­

если прокатывается только шов. При этом считается, что деформация металла в прокатываемой зоне равно­ мерна по всей ширине. Однако сварные швы в подав­ ляющем большинстве случаев имеют усиление и тол­ щина матераила в зоне шва даже при сварке без при­ садок оказывается почти всегда больше, чем толщина основного листа. В таких условиях контактирование ро­ лика с поверхностью сварного шва осуществляется лишь по части его ширины и соответственно величина относи­ тельной деформации по толщине, необходимой для уст­ ранения короблений, окажется больше, нежели при равномерной осадке зоны, равной ширине рабочего пояска ролика. Усилие прокатки по усилению шва мо­ жет быть определено из формулы, полученной так же, как и две приведенные выше, расчетно-эксперименталь­ ным путем:

Р = 2,0 ] / • (4)

Если усилие прокатки Р\ какого-либо материала уже подобрано, то при переходе с диаметра роликов d\ на диаметр d2, при изменении предела текучести и модуля упругости с сгТ| и Еі на стТ2 и Е2 справедливы следующие соотношения [4]:

28

где Pi — новое усилие прокатки.

Режимы прокатки необходимо проверить на плоских, образцах с прямолинейными швами, производя в отдель­ ных случаях корректировку для конкретного узла. Ис­ правление деформаций прокаткой требует высокогокачества сборки под сварку, так как в процессе правкиустраняются только сварочные деформации, но не уст­ раняются неточности, вызванные сборкой.

При подборе режимов прокатки на образцах следует' иметь ввиду, что оптимальный режим прокатки соот­ ветствует полному исправлению образца: при прокатке-

затем околошовной зоны, или наоборот. В зависимости от особенностей конструкции, возможностей доступа к. сварным швам может быть использована одна из кон­

можно выделить две технологические схемы, которые обеспечиваются различными вариантами конструктив­ ного выполнения оборудования для прокатки. Первая схема — это прокатка шва между двумя роликами, вто­ рая —■прокатка на подкладке, когда только один из роликов передает непосредственное усилие на шов,, второй же воспринимает усилие через подкладку. Для устранения деформаций при прокатке по первой схеме требуются намного меньшие усилия, чем по второй.

Исследования показывают, что вне зависимости от материала, толщины прокатываемых листов, формы усиления шва полное устранение деформаций при про­ катке на подкладке достигается при усилии в 2,7—3 ра­ за большем, чем при прокатке между двумя роликами. В то же время оптимальное усилие, при котором дефор­ мации устраняются полностью, а остаточные напряже­ ния в прокатываемой зоне становятся близкими к нулю, возрастает не всегда пропорционально корню квадрат­ ному из толщины, как это следует из расчетной фор-

29*

OE

23 Cv £э

23

ч

vo

та

н

а» Р U 52

IV

*

С

31