1. Теоретическая часть

Основной причиной возникновения напряжений и дефор­мации в сварных элементах конструкций является неравно­мерный нагрев этих элементов в направлении вдоль и попе­рек шва. В толстостенных конструкциях на образование на­пряжений при сварке влияет также неравномерный нагрев по толщине.

При наплавке валика на кромку пластины наиболее на­гретым являются участки металла, непосредственно приле­гающие к шву. На противоположной от шва стороне пласти­ны температура в процессе сварки при достаточной их ширине незначительно отличается от температуры окру­жающей среды.

Если выделить некоторый наиболее нагретый участок пластины, считая, что средняя температура нагрева по шири­не этого участка Т, то при отсутствии связи с менее нагре­тым участком пластины он получил бы удлинение

, (32)

где - приращение длины наиболее нагретого участка при свободном деформировании, мм; - коэффициент температурного расширения, 1/град; - первоначальная длина, мм; - средняя температура нагрева по ширине выделен­ного участка, град.

В действительности нагретый участок пластины связан с остальной частью пластины и, стремясь расшириться в соот­ветствии с температурой нагрева, вызывает растяжение в ме­нее нагретой части. Одновременно сам нагретый участок ис­пытывает сжатие. Растягивающие усилия приложены к пла­стине эксцентрично, что приводит к возникновению при на­греве временных деформаций изгиба, величина которых за­висит от жесткости пластины и ширины нагретого участка. Прогиб пластины, а также деформации и напряжения в ней в процессе нагрева и охлаждения непрерывно изменяются во времени и поэтому называются временными.

Противодействие расширению со стороны более холодных участков металла вызывает при нагреве в зоне высоких тем­ператур образование не только упругих ( ), но и пластиче­ских ( ) деформаций укорочения. При остывании после свар­ки слои металла, получившие при нагреве пластические де­формации укорочения ( ), стремятся сократиться на вели­чину этих деформаций, чему препятствуют соседние участки, не получившие при нагреве пластического укорочения.

В результате этого после остывания пластина приобрета­ет прогиб, обратный тому, который имел место при нагреве пластины, и в зоне сварного шва возникают напряжения рас­тяжения, а в периферийных участках - напряжения сжатия.

Этот прогиб, возникающий после полного остывания пла­стины, а также соответствующие ему деформации волокон и напряжения остаются неизменными во времени и называют­ся остаточными.

2. Оборудование и материалы

1. Сварочный трансформатор.

2. Индикатор для определения деформаций изгиба.

3. Индикатор для определения продольных деформаций.

4. Секундомер.

5. Клещи кузнечные.

6. Пластина из малоуглеродистой стали.

7. Электроды.

3. Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с краткими теоретическими положения­ми.

2. Разметить на пластине продольные сечения для изме­рения с помощью индикатора их длины.

3. Измерить с помощью индикатора № 1 и записать в табл. 1 рабочей тетради длину продольных волокон образца до сварки, делая по два измерения в каждом сечении.

4. Установить образец на приспособление для измерения деформаций изгиба в процессе сварки. Отметить в рабочей тетради начальное (нулевое) показание индикатора № 2.

5. Наложить на свободную кромку пластины сварной шов. В процессе наплавки и остывания пластины в течение 10 мин наблюдать за изменением прогиба пластины по из­менению показаний индикатора № 2 через интервалы време­ни, указанные в рабочей тетради, заполняя этими показания­ми табл. 2.

6. Охладить пластину в воде и с помощью индикатора повторить измерение длины продольных волокон пластины, делая по два измерения в каждом сечении. Результаты из­мерений занести в табл. 1 рабочей тетради.