31. Деформации при однослойных стыковых швах

Кроме рассмотренных выше деформаций в плоскости свари­ваемых листов, при сварке встык происходят деформации, вы­ходящие из первоначальной плоскости свяриваемых листов.

Так, при применении гмива (рис. 125) отдельные волокна шва, расположенные на различных уровнях го толщине свари­ваемых листоз, вслед­ствие разной их длины будут при остывании уко­рачиваться, в результате чего произойдет не толь­ко уменьшение ширины шва, но и поворот свари­ваемых листов на некото­рый угол Друг ОТНОСИ - РцС< 125. Деформации полос, сваренных встык тельно друга. v-швом.

При небольшой ши­рине одного из свариваемых листов изменение угла раскрытия сварного шва приведет к полному отрыву узкого листа от тої о основания, на котором он лежал; при значительной ширине сва­риваемых листов произойдет частичный отрыв одного или обоих листов от основания и образование выпучин с одной стороны или по обе стороны' от шва. Таким образом, характер деформа­ций определяется уменьшением угла раскрытия сварного шва и размерами и степенью закрепления свариваемых листов.

Если предположить, что основной металл не влияет на угло­вые деформации, и эти последние определяются только напла­вленным металлом, то уменьшение угла раскрытия шва при од­нослойном шве может быть приближенно определено следующим образом. Если первоначальный угол раскрытия шва обозначить через 6, а толщину свариваемых листов через 5, то длина Ь наиболее длинного (наружного) волокна может быть выражена следующей формулой (рис. 126):

При остывании наружное волокно шва укоротится на вели­чину Д, равную

A = a - jr-£ = 2a-7'*o-tg, y

До тех пор пока наплавленный металл будет находиться в пластическом состоянии, никаких деформаций не произойдет. После достижения наплавленным металлом температуры 600° и приобретения им некоторых упругих свойств начнет происходить укорочение отдельных волокон наплавленного металла, которое и приведет к уменьшению угла раскрытия стыкового шва. Если разбить весь шов на элементарные треугольники с основанием

их по линии наружного волокна, то укорочение Д*=я • Т • dx осно­вания элементарного треуголь­ника уменьшит угол, образуемый сторонами этого треугольника, на величину

С некоторым приближением (в сторону увеличения угла р) мож­но принять Лд. = о, тогда

P-tgP-Г =2*7-.tgf.

Так как при остывании шва от температуры 600° до 0 относи­тельное укорочение наплавленного металла составит

а 7 = 0,0088,

то угол раскрытия сзарного шва уменьшается при этом на ве­личину

(І

[З«2-с. 74gr = 0,0176-tg-|,

и, следовательно, один из листов повернется по отношению к другому листу на угол р.

Как видно из выражения для (3, угол поворота зависит от величины угла раскрытия шва 6 и не зависит от толщины шва. Чем больше угол раскрытия 6, тем больше угол поворота [і. 144

Ниже, в табл. 4 и на рис. 127 приведены значения углов £ для различных значений угла раскрытия шва б.

Как отмечалось выше, приведенные формулы для угла (3, на который уменьшается угол раскрытия шва 8, получены в пред­положении, что основной металл не влияет на величину угла.

Если учесть, что отдельные волокна по толщине основного металла нагреты неравномерно, а следовательно, их деформации при остывании будут не одинаковыми, то, очевидно, угол fJ бу­дет зависеть не только от размера наплавленного металла, но и от основного металла, находившегося при нагреве в пласти­ческом состоянии. Влия­ние основного металла можно приближенно учесть, как это сделано в работе Пухова Г. А. [33], если вместо угла раскры­тия шва Н (соответству­ющего состоянию до сварки) принять угол 6,, который соответствует некоторому условному углу раскрытия шва, учи­тывающему не только шов, но и зоны разогрева основного металла. Границы зоны разогрева будут приблизительно

повторять очертание самого шва (рис. 128, а); практически

можно предположить два предельных случая: а) когда гра­

ницы зоны разогрева будут параллельны скошенным кромкам листов Грис. 128, б)у т. е. угол 9, = 0, и б) когда верхние во­локна окажутся нагретыми больше, чем нижние (рис. 128, в) и угол А, > 6. В первом случае угловая деформация будет такая же, как и при учете влияния одного наплавленного металла; во втором случае она будет определяться величиной угла 0,, ко­торый приближенно может быть учтен, если предположить, что длина верхнего укорачивающегося волокна будет увеличена и составит в -[-2 s.

10 Н. О. Окерблом. 2381. 145

Таким образом, при учете влияния основного металла сле­дует принимать:

^-«7* (Ь + 2 s) и (*=4 = !Г(* + 2 5).

Для определения р можно вос­пользоваться приведенной выше табл. 3 и графиком на рис. 127, если вместо угла раскрытия шва 6 принять 0А, для которого:

+ °1 ] (Ь,

‘8-2 =-5(2+4