Приближенную количественную оценку поперечных сварочных де­формаций выполним при следующем предположении: величина плас­тической деформации сжатия в поперечном направлении, соответству­ющая перемещению границ тт и пп внутрь области 1 в момент Ґ (см. рис. 16.5, г), равняется по величине, но с обратным знаком, возможному расширению участка балки в поперечном направлении ДВ', если бы этот участок был свободен:

ДВ = - ДВ (16.14)

Определим величину А В' только от теплового расширения элементар­ных призм в поперечном направлении в момент t*, когда температурное изменение по ширине участка балки соответствует температурной кривой Т(у, Ґ) (см. рис. 16.5, в). Свободное удлинение элементарной призмы в по­перечном направлении равно zltjdy = аТ(у. г*)(/у, где Т(у, £*) - температу­ра призмы в момент t*. Полное тепловое расширение участка балки

Ji +в

2 2

АВ = ]аТ(у,1 *yii/ = a ^T{y, t*)dy. nf 15)

и _в ('>■■)

•) 2

Интеграл в формуле (16.15), равный по величине площади, ограни­ченной температурной кривой Т(у, Ґ) в момент Ґ (см. рис. 16.5, в), оп­ределим, исходя из следующих соображений. В участок балки единич­ной длины при прохождении через него сварочной дуги вводится количество теплоты Q = qu 1 [Дж]. Объем участка балки V = Bs • 1 [смД. Следовательно, повышение температуры объема участка, согласно фор­муле (13.5):

С другой стороны, это среднее повышение температуры участка бал­ки выражается формулой

ЛГ = 1 T(y, f)dy.

Сопоставляя формулы (16.16) и (16.17), получаем

в ФЛ'

2

Подставив (16.18) в (16.15), имеем

(16.19)

Изменение же ширины выделенного участка балки, учитывая пред­положение (16.14), будет

Как уже отмечалось, изменение ширины участка балки обусловле­но изменением его объема в поперечном направлении. Учитывая, что

площадь сечения участка балки в том же направлении равна 5-1 [см2], определим изменение этого объема:

і а

=------ <7„.

Ф

где - объем остаточных поперечных пластических деформаций, при­ходящийся на единицу длины шва, или просто объем поперечного уко­рочения, см2.

Учитывая физическое сходство полученной формулы (16.21) с фор­мулой для оценки объема продольного укорочения (16.8), введем по­нятие коэффициента поперечного укорочения сварного соединения т. е.

(16.22)

При более полном рассмотрении процесса в поперечном направле­нии, т. е. с учетом влияния процессов, идущих в продольном направле­нии, уточненное значение коэффициента поперечного укорочения, по данным К. М. Гатовского, выражается зависимостью

Мі/ =-(-1,4+0,5цЛ.).

Принимая значение коэффициента продольного укорочения свар­ного соединения pv =-0,335KjKK = -0,3, получим уточненное значение коэффициента поперечного укорочения рг/ = -1,25.

Сравнивая формулы (16.8) и (16.22), определяющие объемы про­дольного и поперечного укорочений сварочного соединения, видим их физическое сходство. Действительно, они пропорциональны погонной

а

энергии сварки и обобщенному параметру ~, характеризующему спо­собность металла изменять свой объем при нагреве. Однако, и это сле­дует отметить, значения коэффициентов цд и ху существенно отлича­ются друг от друга.

Уточненное значение коэффициента поперечного укорочения |Л^ = -1,25 является максимальным. В действительности предполо­жение о полном прогреве металла по толщине оправдывается не так часто. А неравномерный прогрев по толщине может быть причиной не только уменьшения пластического обжатия металла, но и возник­новения угловых деформаций, что обусловлено неодинаковыми по

толщине пластическими деформациями металла в поперечном направ­лении. Очень часто, особенно в судовых конструкциях, наличие различ­ных связей, препятствующих смещению металла к осп шва (например, ребер жесткости, пересекающих шов), также может приводить к умень­шению пластического обжатия металла. Перечисленные факторы уменьшают величину объема поперечного укорочения. Поэтому в ин­женерных расчетах для приближенной оценки коэффициента попереч­ного укорочения рекомендуется использовать эмпирическую формулу, предложенную С. А. Кузьминовым:

И,, = -12;)[о.25+0,75/, М|, (0,1+0,9Кр)], (16.24)

где К - коэффициент, учитывающий степень прогрева свариваемых эле­ментов по толщине. Он определяется по графику (рис. 16.6, а) в зависи­мости от параметра %: К - коэффициент, учитывающий степень рас-

•V" ‘ .

крепления сварного соединения пересекающими его ребрами. Он определяется по графику (рис. 16.6, б) в зависимости от относительно­го расстояния у между приваренными ребрами, пересекающими свар­ное соединение (рис. 16.6, в).

С ЭТОЙ же целью. ДЛЯ приближенного определения Ц'' с учетом глу­бины проплавления и влияния раскрепляющего ребра жесткости, мож­но рекомендовать зависимость, предложенную В. Л. Винокуровым и А. Г. Григорьянцем:

А1д/ .В-г/

м„=0.1.)- + л—. (16.25)

где А - коэффициент поперечного укорочения сварного соединения при отсутствии ребра жесткости, характеризующий влияние глубины про­плавления; определяется по графикам рис. 16.7 в зависимости от удель-

</п..

нои погонной энергии сварки — для ряда значений г/|; В - ширина полки (длина поперечного шва);

у. т - к — при одностороннем поясном шве

(.у - толщина стенки, к - катет шва): у + 2к - при двухстороннем ножном шве.

а - лаіиіпімості» коэффициента К ( от уде. іміои ііогоішоіі ; > и с* р 111 и енарки.
6 - ааиисимость коэффициента К от параметра у:
н определение параметра у