Распределение температур и характер термических циклов су­щественным образом влияют на образование и распределение сва­рочных напряжений. С достаточной для рассматриваемого случая точностью при расчетах можно пользоваться результатами, полу­чаемыми в теории тепловых процессов [100]. Наибольшие расхо­ждения экспериментальных и расчетных значений температур, как известно, получаются в области высоких температур, где идеали­зированная схема введения тепла в тело заметно отражается на точности определения температуры. В теории сварочных напря­жений и деформаций большинство расчетов относится к областям нагрева не свыше 800—900° С, где погрешность определения тем­ператур, как правило, невелика.

Для определения сварочных напряжений необходимо иметь зависимости предела текучести и модуля упругости Е от темпера­туры. Данные для некоторых металлов, приведенные на рис. 2, допустимо использовать лишь для приближенных расчетов, ко­торые чаще всего и приходится выполнять. При повышенных ско­ростях деформации предел текучести повышается, а сравнительно кратковременный нагрев металла при сварке не позволяет ему

понизиться до значений, приведенных на рис. 2. В особенности это относится к металлам, свариваемым в нагартованном или терми­чески обработанном состоянии, для которых требуется определен­ная продолжительность пребывания при высокой температуре, чтобы успели пройти процессы разупрочнения металла. При ис­пользовании значений предела текучести необходимо также обра­щать внимание на максимальную температуру нагрева и скорость охлаждения, предшествовавшие рассматриваемому моменту вре­мени. Если металл нагревался выше температуры начала струк­турного превращения, то в процессе дальнейшего охлаждения в за-

висимости от его скорости можно получить свойства, заметно от­личающиеся от свойств в соседних зонах, хотя температура на стадии охлаждения в этих зонах и не будет существенно от­личной.

В упрощенных расчетах бывает удобнее пользоваться схемати­зированной диаграммой зависимости предела текучести от темпе­ратуры. На рис. 2 эти диаграммы показаны пунктирными линиями. Для низкоуглеродистых сталей используется диаграмма с изломом при Т = 500° С и нулевым значением ат при Т = 600° С. Подоб­ная схематизация пригодна и для диаграмм алюминиевых сплавов, однако с другими значениями температур. Для титановых сплавов более правильна схематизация по линейному закону.

Использование значений пределов текучести металлов при рас­четах, когда протекают пластические деформации, также вносит некоторые неточности.'Для углеродистых сталей, если пластиче­ская деформация невелика, это не приводит к большим погреш­ностям из-за наличия площадки текучести. У нержавеющих аусте­нитных сталей, титановых и алюминиевых сплавов площадки

и

текучести обычно не бывает. Поэтому пластическая деформация сопровождается упрочнением металла и повышением в нем на­пряжений выше условного предела текучести.

В случае необходимости следует пользоваться диаграммой за­висимости истинных напряжений от деформаций. Для приближен­ных методов расчета сварочных на­пряжений, как правило, используют диаграмму идеально пластичного ме­талла (рис. 3).

Важной характеристикой металла является коэффициент линейного расширения а или обобщенная ве­личина где су—объемная теп - джісм3-0 С. Величи-

удобней пользоваться по­

тому, что а и су изменяются в зави­симости от температуры, а величина — практически остается

и ^

постоянной в некотором интервале температур. В качестве при­мера на рис. 4 показаны зависимости — для низкоуглеродистой

стали (рис. 4, а) и для аустенитной хромоникелевой стали типа 18-8 (рис. 4, б). В широком диапазоне температур величина —

практически остается постоянной. В ряде случаев для выполне­ния расчетов необходимо пользоваться не значениями коэффи­циента линейного расширения а, а непосредственно дилатоме­трическими кривыми металла.

Расчетное определение сварочных напряжений и деформаций тесно связано с вычислением температур металла, которые, в свою очередь, зависят от теплофизических коэффициентов теплопро­водности (й), температуропроводности (а) и теплоемкости (су). В табл. 1 приведены средние значения а, К, а, су для некоторых металлов, обычно применяемые в расчетах.