1 БИЛЕТ.

1 Вопрос

№4 Условное обозначение сварных швов на чертежах

Согласно Единой системе конструкторской документации (ЕСКД) изображения и обозначения швов сварных соединений на чертежах изделий должны соответствовать ГОСТ 2312-72 «Изображение швов сварных соединений».

Независимо от вида сварки условно изображают видимый шов сплошной линией, невидимый - пунктирной. Когда на чертеже боковая линия детали совпадает с линией шва, то границы шва указываются полужирной линией. Обозначение шва на чертеже отмечается выноской, состоящей из наклонной линии с односторонней стрелкой на месте шва и полки (горизонтальной линии). Характеристика шва проставляется для видимого шва - над полкой, для невидимого шва - под полкой.

Характеристика сварного шва в соответствии с ГОСТ 2312-72 состоит из следующих из следующих элементов:

1. Обозначение стандарта на типы и конструктивные элементы швов сварных соединений.

2. Буквенно-цифрового обозначения шва, принятого в стандарте.

3. Условного обозначения вида сварки, принятого в стандарте (иногда не указывается).

4. Знака профиля шва и размера его катета (только для швов угловых, тавровых и нахлесточных соединений).

5. Размера длины провариваемого участка (для прерывистого шва), шага и знака, обозначающего цепной или шахматный шов.

6. Вспомогательные знаки.

Условные обозначения от 1 до 5 отделяются друг от друга значком «дефис», условное последнее обозначение (вспомогательные значки) значком «дефис» не отделяется.

Условные обозначения способа сварки необходимо проставлять на чертеже только в случае применения в данном изделии нескольких видов сварки. При использовании только одного вида сварки это обозначение опускается. Например, У - дуговая сварка в углекислом газе, Ф - дуговая сварка под флюсом, Г - газовая сварка и др. Ручная дуговая сварка условного обозначения не имеет.

Иногда перед обозначением способа сварки указывают степень механизации процесса сварки (если применяют различную степень механизации). Например, Р - ручная дуговая сварка (штучным электродом), П - механизированная (полуавтоматическая), А - автоматизированная (автоматическая).

2 Вопрос

№№ 30, 32 Напряжения и деформации при сварке

1 Сила напряжения и деформации, связь между ними

Прочность металла - это способность металла сопротивляться разрушению под действием различных сил. Силы, которые могут воздействовать на металл, делят на:

• внешние (вес конструкции, давление газов в сосуде, избыточные внешние или внутренние давления, предварительное нарушение конструкции);

• внутренние (изменение температуры при эксплуатации, изменение структуры металла, как под действием внешних нагрузок, так и при сварке).

Внешние силы на сварную конструкцию делят на:

• статические - являются неизменными при эксплуатации конструкции;

• динамические - являются переменными по величине и напряжению. Динамические знакопеременные нагрузки с большой частотой и малой амплитудой называются вибрационными;

• ударные - когда нагрузка возрастает мгновенно (ударом).

Сварные конструкции делят на:

• неответственные - ст. динамики нет;

• ответственные - ст. динамика , ударных сил нет;

• особо ответственные - динамика , ударные силы

Напряжение (Сигма) - это сила (Р), отнесенная к единице площади поперечного сечения шва (F): Сигма = P/F (Па)

Принято различать следующие напряжения:

1. Растяжение.

2. Сжатие.

3. Изгиб.

4. Кручение.

5. Срез.

Напряжения бывают временные и статичные. Остаточные сварочные напряжения могут приводить к дефектам сварки (трещины) и вызывать деформации сварных конструкций.

Деформация - изменение формы и размера изделия под действием внешних или внутренних сил. Обычно характеризуется абсолютным удлинением (укорочением).

Отношение этого удлинения к первоначальной длине изделия называется относительным удлинением (укорочением): Сигма = A L/L ■ 100 (%)

Как правило, чем больше действующая сила на конструкцию, тем сильнее деформация.

Деформации могут быть:

• упругие - если формы и размеры изделия полностью восстанавливаются после прекращения действия силы). Деформации остаются упругими до определенного предела, который называется пределом упругости. По величине упругая деформация очень мала.

• пластические (от слова пластилин) - когда формы и размеры изделия не восстанавливаются после прекращения действия силы. Предел, с которого начинается невосстанавливаемая деформация, называется пределом текучести.

Собственными называются напряжения и деформации, которые возникают без приложения внешних сил. В зависимости от причины их возникновения при сварочных работах различают следующие собственные напряжения и деформации:

• тепловые напряжения и деформации (> 90% всех напряжений и деформаций связаны с тепловыделением в металл) возникают при неравномерном нагреве при сварке;

• литейные усадки (5-7%);

• структурные напряжения и деформации (-2-3%) возникают из-за структурных превращений и изменений физико-механических и химических свойств металла, нагретого до высоких температур.

Напряжения и деформации классифицируются:

1. В зависимости от времени существования:

   1. ВременнЫе - существуют определенное время и исчезают без

последствий.

2. Остаточные - остаются в конструкции после исчезновения причины, их

вызвавшей.

2. В зависимости от приложения:

   1. Местные - возникают в отдельных элементах конструкции в виде выпучин, волнистости или вогнутости.

   2. Общие - приводят к изменению формы и размеров всей конструкции.

IIIВ зависимости от места появления:

1. В плоскости сварного соединения (продольные или поперечные).

2. Вне плоскости сварного соединения.

Возникновение напряжений и деформаций

Наиболее простое представление о возникновении тепловых деформаций и напряжений рассмотрим на примере равномерного нагрева и свободного охлаждения металла стержня.

Рассмотрим 3 наиболее характерных варианта закрепления стержня:

1. Стержень закреплен с одной стороны.

Все частицы стержня при нагревании могут без сопротивления со стороны соединяющих частиц смещаться на одинаковую величину, поэтому напряжения и деформации не возникают. При охлаждении напряжения и деформации также не возникают ввиду отсутствия сопротивления свободному укорачиванию стержня. В результате после полного охлаждения стержень восстанавливает свои размеры без напряжения и деформации.

2. Стержень свободно вставлен между двумя неподвижными стенками.

При нагревании стержень удлиняться не может, может только увеличиваться его диаметр. При охлаждении пластическая деформация будет сохраняться, поэтому усадка стержня приведет к уменьшению его длины, и после полного охлаждения он упадет между стенками, деформированный в диаметре.

3. Стержень жестко закреплен между двумя неподвижными стенками.

При нагреве стержня также возникает деформация диаметра, как во втором варианте. Однако в этом варианте при охлаждении стержень не может свободно укорачиваться, поэтому наступает другая деформация, уменьшающая его диаметр. Если же металл стержня обладает малой пластичностью, то нарастание внутреннего напряжения приведет к разрушению стержня.

Если наплавить валик на кромку металла пластины, то сам металл валка и нагретая часть металла под ним будут расширяться и растягивать холодную часть пластины, которая будет сопротивляться растяжению.

Это вызовет в пластине деформацию растяжения с изгибом, и, как следствие, пластина прогнется выпуклостью вверх. В процессе остывания наплавленный валик и нагретая часть полосы, получив пластическую деформацию, будут укорачиваться. Этому укорачиванию вновь будет препятствовать холодная часть полосы, и, как следствие, пластина прогнется выпуклостью вниз.

Продольные и поперечные деформации образуются при выполнении всех видов швов и соединений.

Продольные остаточные деформации зависят от:

• ширины и толщины сварных деталей;

• ширина шва;

• способа сварки.

Поперечные остаточные деформации зависят исключительно от длины шва.

При выполнении стыковых соединений с зазором из-за неравномерного нагрева пластин по их ширине они деформируются с раскрытием зазора. Остывание металла в зоне уже сваренного шва приводит к противоположно направленной деформации - сближению пластин, стремящихся закрыть зазор.

Деформации изгиба проявляются при сварке листов, оболочек и стержней. Они являются следствием:

• несимметричного расположения швов относительно центра тяжести;

• неодновременного выполнения симметричных швов двумя сварщиками;

• неодновременного заполнения швов валиками при многопроходной сварке.

Причем металл малой толщины, как правило, деформируется выпуклостью вверх, а

металл большой толщины - выпуклостью вниз.

Деформации скручивания присущи стержням, узкому и длинному профилю, узким и длинным полосам листового металла. Они возникают в основном из-за:

• несимметричного расположения швов относительно центра изгиба;

• неодновременного наложения швов несколькими сварщиками.

Деформация потери устойчивости (среза) возникает под действием больших по величине сжимающих напряжений. В этом случае приложение к конструкции даже малых по величине сил приводит к ее разрушению.