Кутові деформації при зварюванні таврових з’єднань

При зварюванні в вільному стані таврових з’єднань кутовими швами , сумарна кутова деформація визначається не тільки нерівномірним розігрівом листа по товщині , але і поворотом цього листа, як жорсткого цілого відносно стінки на деякий кут , за рахунок поперечного скорочення, металу кутового шва.

Кут знаходиться по монограмі, кут - мало залежить від режиму зварювання і приймаємо 0.024 радіан.

Комплексна деформація при зварюванні.

Комплексна деформація включає комплекс технологічних заходів, раціональне проектування конструкції. Розроблення оптимальної послідовності, виготовлення зварних швів. Створення перед зварюванням деформацій обернених по знаку до тих що виникають при зварюванні.

Раціональне проектування зварної конструкції базується в розробленні такої послідовності окремих зварних вузлів і деталей.

При якому зварні шви розміщуються, як найближче до центру тяжіння перерізу – це знижує згинний момент від усадкової сили, та дозволяє знизити чи повністю усунути деформації згину після зварювання першого шва.

При розробленні раціональної послідовності накладання зварних швів, проробляється декілька варіантів з оцінкою очікуваних деформацій, розрахунковим методом. І вибирається послідовність, що забезпечує необхідну точністю

МММММ

Мета і завдання дисципліни

Метою дисципліни напружень та деформацій при зварюванні є надання студентам знань для розуміння складних деформовано силових процесів, які протікають в металі, при зварюванні конструкцій.

Методикою їх розрахунку та визначення з наступним розробленням системи заходів, які забезпечували б зниження негативного впливу, зварювальних напружень та деформацій і подальше їх усунення.

Завдання дисципліни, в результаті вивчення студент повинен освоїти:

• Основні поняття напруженого деформованого стану суцільного середовища;

• Причини виникнення зварювальних напружень та деформацій;

• Основні розрахункові експериментальні методи визначення залишкових напружень;

• Навчитись розраховувати деформації та напруження зварювальних конструкцій;

• Вплив залишкових напружень деформації та техніко експлуатаційні показники зварювальних конструкцій;

• Методи попередження і зменшення зварювальних напружень і деформацій.

. Магніто-пружний метод визначення напружень.

Під дією механічних напружень змінюються властивості феромагнітних матеріалів, що зумовлено деформацією решітки і відповідно характером магнітної взаємодії між атомами кристалу. Це призводить до зміни магнітної проникності або .

Де - відносна зміна магнітної проникності; - початкова магнітна проникність; - величина магнітної стрикції (властивість магнітного матеріалу).

Міцність зварних з’єднань при динамічних навантаженнях.

При динамічних навантаженнях спочатку розвиток тріщин проходить дуже повільно, потім пришвидшується а на останньому етапі проходить лавиноподібне (раптове) руйнування. При цьому такі напруження є небезпечними не тільки для крихких а й для пластичних матеріалів.

Міцність зварних з’єднань при динамічних навантаженнях залежить від: числа циклів навантаження, форми циклу навантаження, частоти навантаження, амплітуди зміни циклу навантаження, матеріалу виробу, виду зварного з’єднання, наявності технологічних дефектів та стану поверхні, виду навантаження (згин або кручення), оточуючого середовища, і асиметрії циклу навантаження визначається відношенням мінімального напруження до максимального.

Максимальні напруження при якому метал не руйнується при достатньо великій кількості циклів навантаження називаються межа витривалості. Найбільше значення межа витривалості має при випробуваннях на згин, дещо менше – при осьовому навантаженні, найменше – при крученні.

Коефіцієнт концентрації напружень – це відношення межі витривалості гладкого зразка до межі витривалості зразка при наявності концентратора напружень.

ННННН

Напруження та деформації в стержні

Зварювання характеризується нерівномірним процесом нагрівання зварювальних виробів. Для спрощення процесу виникнення і розвитку зварювальних напружень та деформацій розглядаємо механізм виникнення напружень деформацій стику при рівномірному нагріві тіла. При рівномірному нагріванні стержня (рис.1) його довжина буде змінюватися по закону

Рисунок 1.Схематичне зображення термічного розширення стержня.

А абсолютне видовження: .

Відносне теплове видовження стержня при відсутності упорів, які б перешкоджали б вільному тепловому розширенню стержня визначається за формулою , за таких умов в стержні не будуть виникати напруження в процесі всього циклу нагрівання і охолодження, якщо можливість видовження стержня при нагріванні обмежити величиною (b), тоді нагрівання його після досягнення видовження (b) не буду супроводжуватися зміною довжини, а в стержні появляються деформації стиску (E) і напруження (G), які будуть пропорціональні величині недопустимих деформацій.

Зварне з’єднання умовно можна розділити на 3 зони:

• Середню високу нагріту, яка включає зварний шов і прилягаючи ділянки основного металу, та дві не нагріті крайні зони.

Рисунок 2. Модель зварного з’єднання.

Таким чином середня нагріта частина пластини представляє собою свого роду стержень прямокутного перерізу, а крайні полоси пластини крайнім не нагрітим зона з’єднання. Вільна деформація середньої частини пластини при її нагріванні та охолодженні неможливе внаслідок наявності зв’язків з край ними полосами пластини, в зв’язку з цим в полосах пластини виникатимуть тимчасові та залишкові напруження та деформації. Процес розвитку напружень та деформацій в пластині з прорізами, при нагріванні і охолодженні середньої полоси, якісного відношення подібний тако-муж процесу зварному з’єднанні.

Напруження при багато прохідному електрошлаковому контактному зварюванні.

1. Напруження при багато прохідному зварюванні в стик

Утворення повздовжніх напружень при виконані кожного наступного шару багато шарового шва відповідає тим же закономірностям , що і при одно прохідному зварюванні.

В зоні де під дією високої температури виникають розтискуючи напруження при багато прохідному зварюванні поперечне усадка впливає не тільки на утворення напружень і ,але й на повздовжніх напруженнях . Напруження по осі z відрізняються значною нерівномірністю внаслідок неодночасності зварювальних по висоті шва.

Повне напруження при зварюванні багато прохідного шва необхідно розрахувати з урахуванням того, що в самому шарі по осі z під час його усадки виникають напруження:

Цей розв’язок справедливий при умові

Де - початкова товщина зварювального шва без напружень.(товщина кореня шва).

При багато прохідному зварюванні листів в стик виникає велика кутова деформація, що призводить до закривання кромок.

Якщо шов зварюваються в конструкції, що унеможливлює виникнення кутових деформацій, то напруження з розтискуючи в корені шва переходять в стискаючі. Найбільш небезпечним місцем в багато шарових швах низьковуглецевих сталях є корінь шва, у низьковуглецевих сталях мають також негативний вплив поперечне розтягуючи напруження, що призводить до появи холодних тріщин.