В главе 3 было показано, что наплавка валика на пласти­ну и на массивные изделия вызывает различные температурные поля. Поэтому термомеханические процессы, которые являются следствием тепловых, также различны при наложении шва на пластину и на массивное изделие. В начале этого параграфа был определен объем продольного укорочения сварного соедине­ния, который возникает при наплавке валика на пластину. Рас­смотрим особенности термомеханического процесса при наложи-

шш валика на массивное изделие и вычислим объем продольного укорочения сварного соединения, воаникавдий при этом.

отого листа. Выделим двумя плоскостями, перпендикулярными к оси валика, слой толщиной Ах. и отнесем его к единице длины (рис.4.15,. В свой очередь выделенный слой металла разо­бьем цилиндрическими поверхностями на ряд элементарных полу­колец (рис.4.15,в). Площадь сечения одного из них на рисун­ке заштрихована. В любой момент времени температура полу­кольца одинакова по его объему, так как температурное поле симметрично относительно оси перемещения источника тепла.

л Рассмотрим образование остаточных деформаций и напряже­ний в элементарных полукольцах, так же как выше в призмах.

х) При значительной толщине листа допущение о линейном ха­рактере напряженного состояния может привести к значи­тельной погрешности. Правильнее в этом случае допустить для выделенного слоя состояние плоской деформации. Однако при этом решение задачи значительно усложняется Сем. гла-

На рис.4,15,б под диаграммой растяжения-сжатия металла изо­бражена образующая поверхности максимальных температурных деформаций s7m (г1) . Зная максимальную температурную деформа­

цию произвольного полукольца, можно по диаграмме (э(аер^ оп­ределить величину остаточных пластических деформаций этого полукольца. Так, например, для заштрихованного на рис,4.15,в полукольца максимальные температурные деформации характери­зуются отрезком ab, а цикл изменения напряжений - ломаной линией, Пластические деформации укорочения при на­

греве соответствуют отрезку АЦ, а пластические деформации удлинения при остывании - отрезку Б, В. Остаточные пластиче­ские деформации характеризуются отрезком Aft, (АА,= Айг_~Ъ1В') и равны. Аналогичное рассмотрение всех полуколец позволя­ет установить остаточные пластические деформации металла в районе шва. Их распределение в зависимости от расстояния до оси шва характеризуется заштрихованной площадью кітп (рис.4.15,б), а распределение по поперечному сечению показа­но на рис.4.15,д. Объем укорочения в рассматриваемом случае может быть определен по формуле

■&S

Ч

где rm - ординаты кривой.

Б главе 3 было показано, что воли нагрев тела дится точечным источником теплоты, то максимальная тура точки, расположенной на расстоянии гт от оси выражается формулой

т - Q.3M ) <Vn ГО Я-/Й Lp 7^ •

Отсюда максимальные температурные деформации

т 0,566 Л 4п

Е-m АТт Л-/2 ср

и, следовательно:

^ ? п і*. л сО 4 п

т*гт-о,5&а^^т - .

Подставляя значение в выражение (4.27), полу­чил и

_ Э |

V'0,56^^P-W55-»„

Es т

Таким образом, объем продольного укорочения сварного со­единения при наплавке валика на массивное изделие меньше, чем при наплавке того же валика на пластину. Коэффициент в этом случае равен 41,255.

С достаточной для практики точностью площадь зоны, в пределах которой возникают пластические деформации, может

быть определена из условия (рис.4.15,г) где Fs^{i/p.)Trr| - площадь зоны пластических деформаций, площадь полукруга с радиусом г4 ; откуда

iftp —

it It ts U)1lKCp ■

Центр тяжести зоны пластических деформаций Fs ся от оси шва на расстояние aj. (см. рис.4Л5,г)

Пои наплавке валика на толстый лист в переходной обла­сти Vvi (сгл, 5 3.7) поверхность максимальной температуры имеет сложный характер. Она постепенно переходит из поверх­ности вращения (в области V, ) в цилиндрическую поверхность (в области ). Аналогичный характер имеет поверхность мак­симальных температурных деформаций. В зависимости от пара­метра tyn /зг переходная область v3_a характеризуется раз­личным уровнем температуры. Если переходная область У3„г рас­положена вше температуры ZtJJL, то объем укорочения опре­деляется по уравнению (4.19); если указанная область распо­ложена ниже ц/dL, то объем укорочения определяется по урав­нению (4.29). Наконец, если область V^„a находится в ин­тервале температур от t-^/л до 2es/oL, то объем укорочения принимает промежуточные значения. Изменение объема укороче­ния в зависимости от параметра характеризует­ся коэффициентом (рис.4.15,е). При значениях J^i,5 К$“

= 0,г5ї/0Л35=0,7б ■, при значениях 's, > 6,5 коэффициент Ks= I. Таки і образом, объем укорочения сварного соединения с учетом

■»х*"0,И5-ф^пК5 . (4.31)

При одновременном учете влияния теплоотдачи, начального напряженного состояния и толщины листа формула для определе­ния объема продольного укорочения сварного соединения будет

*х=-0/535КтКйК*^п - (4.32)

Коэффициент продольного укорочения сварного соединения, таким образом, принимает вид

jt*“-0,B35KTK«Ks. (4.33)

Раздельный учет факторов, оказывающих влияние на вели­чину объема продольного укорочения сварного соединения, су­щественно упрощает задачу его определения.