результаты получаются при рассмотрении деформации укорочения

в процессе охлаждения отливки.

Если принять, как обычно, что коэффициент а* ( t) зависит только*

ках остаточные напряжения будут больше, чем в чугунных (при подобных условиях охлаждения).

При наличии пластической деформации хотя бы в одном стержне* равенство (25) теряет силу, и следует воспользоваться изложенным ранее графическим методом (фиг. 16). Рассмотрим образование ли­ тейных остаточных напряжений на примере системы из двух стерж­ ней (см.^ фиг. 13). Для наглядности примем, что площади сечений стержней одинаковы, тогда условие (24) можно представить в виде

=- <?2

играфическое построение относить непосредственно к величине

напряжений, используя без изменения зависимости сг = / (ес) (см. фиг. 14). Для определения остаточных напряжений необходимо про­ следить напряженное состояние в стержнях в процессе охлаждения отливки (см. фиг. 13).

На фиг. 17 показано примерное изменение линейной деформации стержней при остывании отливки от момента затвердевания до полного охлаждения.

Изменение линейных деформаций (усадка) связано с различными физико-химическими процессами, из которых главнейшими явля-

В основе расчета лежат кривые деформирования при различных

Температурная деформация при нагреве до 700° С составляет приблизительно

е = а/ •£ = 14 •700 •10~ 6 = 1 %,

где at = 14 •10“~6 — коэффициент линейного расширения.

Деформация материала, соответствующая достижению предела

При стеснении общей деформации температурное напряжение* равное пределу текучести, достигается уже при нагреве приблизи­ тельно на 100° С.

При нагреве материала (между двумя абсолютно жесткими неподвижными плоскостями) в нем возникают сжимающие темпера­ турные напряжения (кривая ОА1А2А3А4).

При увеличении температуры свыше 300° С температурные на­ пряжения уменьшаются из-за уменьшения сопротивления материала пластическим деформациям.

Нагрев от 700° С до температуры плавления малоуглеродистых сталей (~1500° С) происходит при очень малых температурных напряжениях.

При охлаждении рост напряжений в материале начинается при температурах меньше 700° С (кривая В ^ чВзВа). Напряжения ока-

зываются растягивающими и увеличиваются по мере увеличения предела текучести и модуля упругости материала.

После охлаждения, когда температурная деформация исчезает, в конструкции остаются остаточные напряжения.

Как видно из фиг. 21, остаточные напряжения являются растя­

Следует иметь в виду, что подробный расчет является условным, так как предполагает одновременный нагрев кромки по всей длине.

Температурные напряжения в полосе с учетом переменного модуля

В рассматриваемом случае распределение температуры можно считать таким, как показано на фиг. 23. Принимая для простоты

В середине полосы z = О

ot = Е a tK 8

Распределение температурных напряжений показано на фиг. 23.

ные напряжения.

Так как в процессе нагрева возникают пластические деформации, то после охлаждения в полосе остаются остаточные напряжения. Пример­

, графическим методом, решения Рассматриваемая задача обычно решалась *^аКТер.

имели только качественный, иллюстративный х ”

Тогда прогиб балки

, Ml* _ 3 °т 12 .

'SEJ 4 ’ Eh* 0

Из этой формулы видно, что коробление увеличивается при уве­ личении площади сечения шва и уменьшении высоты балки; предпо­ лагается, что во всех случаях остаточные напряжения в поперечном сечении шва равны сгт, что несколько завышено для балок малой высоты.

Вопросу о сварочных напряжениях и деформациях посвящен ряд работ [21], [85], [86], [91], [92], [93], [124]. В них рассматри­ вается влияние режима и условий сварки на величину остаточных на­ пряжений, а также методы устранения остаточных напряжений. Наи­

всякой нагрузки через 24 ч после проведения огневой резки у концов. Излом произошел при нормальной температуре, поверхность излома имела крупнозернистую структуру. Части балки получили прогиб, достигавший в середине 7—8 см\ направление прогиба (см. фиг. 28) свидетельствует о том, что в полках имелись растягивающие остаточ­ ные напряжения.

Д. Остаточные напряжения возникают и после термической обработки. Две основные причины вызывают их появление: терми­ ческие напряжения при неоднородном температурном поле и струк­ турные превращения. Обе эти причины главным образом связаны со скоростью охлаждения в процессе термической обработки. Из раз-

На фиг. 29 дано изменение относительной длины (линейная де­ формация) в процессе охлаждения при закалке. Образование мар­ тенсита при быстром охлаждении (кривая 2) приводит к увеличению общей деформации даже при уменьшении температуры детали [55].

При расчете остаточных напряжений после закалки (и вре­ менных напряжений в процессе самой закалки) следует учи­ тывать суммарную деформацию при температурном сжатии и структурных превращениях. Эта деформация достигает значитель-

НОЙ величины Г(5—10) °т~\и при неоднородном распределении вы-

зывает пластическую деформацию. Широкий интервал изменения температуры (охлаждение ^900° С) приводит к необходимости учета изменения механических свойств в процессе охлаждения (см. фиг. 14).

Следует отметить, что сочетание закономерностей изменения объемной деформации и механических свойств может вызывать (в данной точке детали) неоднократное чередование процессов на­ гружения и разгружения, что, естественно, затрудняет теоретиче­ ский анализ.

Однако в некоторых случаях (например, в случае осесимметрич­ ного состояпия в длинном цилиндре) такой анализ может быть про­ веден.

На фиг. 30 даны остаточные напряжения в цилиндре диаметром50 мм из среднеуглеродистой стали при закалке с 850° С и охлажде­ нии в воде. Теоретическое решение [77] хорошо объясняет получен­ ные экспериментальные результаты. Определение остаточных напря­ жений, связанных с наличием объемной деформации, ъ некоторых простейших случаях приводится в гл. 11 и 12. Расчет остаточных