4. Оборудование, материалы и оснастка

• Оборудование. Машина разрывная УММ-40.

• Материалы. Сварные соединения стальных трубопроводов диаметром до 40 мм и длиной не менее 300 мм (для испытания на статическое растяжение) и диаметром до 50 мм (для испытания на сплющивание).

• Исходные данные. В качестве исходных данных к лабораторной работе выступает номенклатура механических испытаний сварного соединения, разработанная в ходе выполнения лабораторной работы №1.

1. Порядок выполнения работы

1. Назначить типы образцов для проведения испытаний, их размеры и схему вырезки. Указать требования к механической обработке образцов.

2. Назначить требования к условиям проведения испытаний, оборудованию и к испытательной оснастке (при необходимости);

3. Провести испытания образцов (в ходе одной лабораторной работы проводится испытание одного образца на растяжение и испытание одного образца на сплющивание);

4. Составить заключения о результатах механических испытаний (приложение А).

6. Требования к отчету

Отчет по лабораторной работе должен включать задачи работы, краткие теоретические сведения и описание выполнения работы.

Описание выполнения работы должно содержать:

1. Эскизы образцов, назначенных для проведения испытаний.

2. Схемы их вырезки и требования к механической обработке.

3. Требования к условиям проведения испытаний, оборудованию и к испытательной оснастке (при необходимости);

4. Описание проведенных испытаний.

5. Заключения о результатах механических испытаний.

Контрольные вопросы

1. Какие характеристики определяются при испытании сварного соединения на статическое растяжение?

2. Какие характеристики определяются при испытании сварного соединения на ударный изгиб?

3. Какое свойство сварного соединения характеризует угол загиба?

4. Опишите схему проведения испытаний на статический изгиб.

5. Опишите оборудование, применяемое для проведения испытаний на ударный изгиб.

6. В чем заключается отличие испытаний металла различных участков сварного соединения и наплавленного металла от испытаний сварного соединения на статическое растяжение?

Приложение А – Рекомендуемый ПТД бланк протокола механических испытаний

3. Определение поперечной усадки при сварке и наплавке

   1. Задачи работы

В процессе выполнения лабораторной работы студент должен изучить механизм образования поперечной усадки при сварке и наплавке, овладеть инженерной методикой расчета поперечной усадки.

2. Теоретическая часть

Рассмотрим перемещение кромок при сварке пластин встык с зазором (Рис. 8). Металл при нагреве расширяется не только в направлении Ох, но и в перпендикулярном направлении Оу. Характер перемещения края пластины, по кромке которой движется источник тепла, показан кривой V на Рис. 8, а. При подходе источника тепла (точка О) кромка интенсивно перемещается (участок CBD), достигая максимального перемещения V_MAX в точке О. Затем по мере остывания металла край пластины постепенно возвращается в исходное положение. Чем больше теплоотдача в воздух, тем интенсивнее перемещение кромки. Если свариваются две пластины с зазором (Рис. 8, б), то кромка каждой из пластин испытывает поперечное перемещение V. В момент сваривания перемещения достигают максимальной величины V_MAX. а взаимное приближение кромок составляет 2V_MAX .

Рис. 8 – Схема образования поперечной усадки при однопроходной сварке встык.

На участке ОА металл обладает небольшим сопротивлением пластической деформации, в результате чего он испытывает удлинение 2(V_MAX -V_A). В точке A пластическое удлинение металла прекращается и таким образом фиксируется взаимное сближение кромок, равное 2V_A. В процессе остывания пластины подтягиваются друг к другу и возникает поперечная усадка Δ_ПОП=2V_A. В пластинах, которые свариваются без зазора, перемещение кромок впереди источника тепла не может осуществляться беспрепятственно. До некоторой точки В (Рис. 8, а) происходит упругая деформация; а от точки В до точки D – пластическая. Поперечная усадка оказывается меньше, чем при сварке с зазором.

Максимально возможное перемещение кромок при отсутствии теплоотдачи в воздух

( 3.0)

где q_П – погонная энергия;

s – толщина пластины;

α – коэффициент линейного расширения;

сρ – объемная теплоемкость.

Фактически величина поперечного укорочения, как было объяснено выше, меньше теоретически возможного. При электродуговой однопроходной сварке металла встык толщиной до 12–16 мм поперечное укорочение равно

Δ_ПОП≈(0,5÷0,7)2V_MAX

( 3.0)

а иногда и меньше.