№№ 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.