Деформация и напряжения при сварке тавровых сечений

При изготовлении сварных тавров, состоящих из двух листов, вследствие продольных и поперечных напряжений, а также укорочений возникают деформации стенки и пояса тавра.

Деформации сварного тавра, как и стыкового соедине­ния, зависят от многих факторов:

1) от соотношения размеров стенки и пояса;

2) от последовательности наложения швов;

3) от погонной энергии и др.

Схема деформации сварного тавра показана на рис. 14, из которого видно, что деформация стенки тавра подобна деформации полосы, на кромку которой наплавляется валик. Эти деформации по существу и определяют напра­вление изгиба и общие деформации стенки и пояса, кото­рый, кроме того, получает деформацию из своей плоскости.

Рисунок 8 – Вид деформированного тавра

Продольные напряжения при сварке встык двух полос разной ширины зависят от соотношения ширин сваривае­мых листов, а продольные напряжения в сварных таврах - от соотношения размеров стенки и пояса тавра.

Построим эпюры про­дольных напряжения для двух сварных тавров; в одном случае для тавра с высокой стенкой и тонким поясом, в другом - для тавра с низкой стенкой и толстым поясом (рис. 8). В первом случае (рис. 8, а) прогиб вертикаль­ной стенки такой, что наружная кромка имеет выпук­лость и продольные напряжения растяжения. Наружная поверхность пояса имеет напряжения сжатия, а в зоне шва напряжения равны пределу текучести растяжения и имеются пластические деформации растяжения. Во вто­ром случае (рис. 8, б) наружная кромка стенки полу­чает вогнутость и продольные напряжения сжатия. Прилегающая к наружной поверхности часть сечения пояса также имеет напряжения сжатия, а в зоне шва, как и в первом случае, напряжения равны пределу текучести растяжения, и пластические деформации вследствие боль­шой жесткости системы больше, чем в первом случае. Но вследствие относительно больших пластических дефор­маций сжатия при нагреве, при охлаждении длина балок после их сварки и охлаждения будет меньше начальной длины.

Меры борьбы со сварочными деформациями и напряжениями

Весь комплекс мероприятий по борьбе с дефор­мациями и напряжениями от сварки можно расчленить на две основные группы:

1) мероприятия, предотвращающие вероятность возни­кновения деформаций и напряжений или уменьшающие их влияние;

2) мероприятия, обеспечивающие последующее испра­вление деформаций и снятие возникших напряжений. К первой группе мероприятий можно отнести выбор правильной последовательностисварки изделия, закрепление, предварительный обратный выгиб, подогрев, интенсивное охлаждение свариваемых деталей и некото­рые другие.

3.2.1 Влияние методов сварки и направления выполнения швов на остаточные деформации

Практикой и исследованиями установлено, что на остаточные деформации и напряжения при сварке наряду с неравномерностью распределения температуры в свариваемом металле существенное влияние оказывает неодновременность наложения шва по длине и сечению шва, последовательность и направление выполнения швов.

При сварке широко применяются такие методы выпол­нения швов по длине: напроход от середины к концам, вразброс; а по сечению - однопроходный, многопроход­ный, каскадный, блочный, горкой и др.

Влияние методов и последовательности сварки на воз­можные деформации раньше нами рассматривалось на конкретных примерах сварки различных конструкций, но наряду с выбором методов и последовательности сварки необходимо также уделить внимание выбору направления наложения отдельных швов, так как направление сварки отдельных швов заметно влияет на деформацию изделия.