При оварке конструкций из листов малых толщин может ока­заться существенным влияние теплоотдачи. Произведем оценку ее влияния на величину объема продольного укорочения сварно­го соединения. Выше было доказано, что этот объем пропор­ционален площади криволинейной традецаи, образованной прямы­ми &=e, s и £= lts и проекцией іфивой максимальных тепловых деформаций на плоскость е.0у. При учете теплоотдачи эта кривая смещается вниз (рис.4.13,а) и соответственно уменьши, ется площадь криволинейной трапеции. Заштрихованная площадь характеризует величину объема продольного укорочения с уче­том теплоотдачи, а площадь фигуры mnpg - без учета ее. Очевидно, что уменьшение объема vx вследствие теплоотдачи пропорционально отношению указанных площадей. Обозначив это отношение Кт, можно записать формулу для определения объема продольного укорочения о учетом теплоотдачи в виде

Уравнение проекции кривой максимальных температурных деформаций на плоскость с учетом теплоотдачи в соот­

ветствии с (3.23) будет

ет”°.іі8і|ф , (4.21)

где рт - функция влияния теплоотдачи на максимальную тем­пературу (см. § 4.7); s0 - сумма толщин, сходящихся у шва (при сварке встык двух листов одинаковой толщины s0=2s ),

В связи со сложностью этого уравнения аналитическое оп­ределение площади заштрихованной криволинейной трапеции за­труднено, но ее вычисление методом численного интегрирования дает возможность построить график зависимости Кт от обоб­щенного параметра

Ha рис.4.З, б представлена зависимость коэффициента Кт от параметра їг^ , справедливая для относительно жестких кон­струкций (cyn/F б 600 Дж/см^). При сварке стали средних толщин

в условиях естественной теплоотдачи коэффициент Кт := 0,85. Учитывая, что для стали Х/(ср) = 3,5*Ю“6 гаГ/Дж, формулу (4.20) можно переписать в виде

ггх= -0,355 • 5,5* «Г 6 0,ft5i^ = - flf6 і*П, где <^п следует выражать в Дж/см.

4.4.2. Влияние начального напряженного состояния на объем продольного укорочения сварного соединения

В ряде случаев свариваемые элементы испытывают напряже­ния еще до начала сварки. Начальное напряженное состояние, которое может быть вызвано внешними нагрузками или предшест­вующими технологическими операциями (в том числе и сваркой предшествующих швов), оказывает влияние на кинетику образо­вания деформаций и напряжений и, следовательно, на величину объема продольного укорочения. Приближенная оценка этого влияния может быть выполнена следующим образом. Пусть плас-

ш

тина, по оси которой производится наплавка валика, предвари­тельно растянута. Предположим, что начальные растягивающие напряжения 6Н состав-

ляют часть от (ц, , т. е. что вГн'=}*і55 . Выделим

в пластине, так же как и ранее, полоску шири­ной dx, отнесем ее к единице длины и ра­зобьем на элементарные призмы. Проследил за развитием упругопласти­ческих деформаций в от­дельных призмах. Ис­ходное состояние призм характеризуется точкой 0., на диаграмме G'te.6?’) (рис.4Л4,а). Соответ­ственно, на величину на­чальных деформаций долж­на быть смещена вправо*

ось температурных деформаций графика * Нагрев призм

приводит сначала к снятию растягивающих напряжений и лишь за­тем к появлению напряжений сжатия. В частности, для призмы 2

максимальные температурные деформации характеризуются отрез­

ком а, Ь, цикл изменения напряжений - ломаном линией ОдААаВа. Следовательно, пластические деформации, возникшие в призме, соответствуют отрезку ЛАа, равному Ъс. Аналогично для приз­мы 3, максимальные температурные деформации которой характе­ризуются отрезком ed. , цикл изменения напряжений изобража­ется линивй(Х|ААїтУь,3 . При этом призма претерпевает при на­греве пластические деформации укорочения ( АА3), а при осты­вании - пластические деформации удлинения ( . Остаточные

пластические деформацій в призме характеризуются отрезком

ЪЪъ~Мъ~Ъ'Ъъ 1 который, как видно из рисунка, равен отрез-

ку ig.

Охватывая все призмы полоски, получим эпюру распределе­ния по ширине полосы остаточных пластических деформаций (за­штрихованная площадь). Площадь этой эпюры характери­

Очевидно, что изменение объема чгх вследствие начальных

деления объема продольного укорочения о учетом напряженного состояния в виде

Коэффициент Kg' характеризует влияние начального на­пряженного состояния на остаточный объем продольного укоро­чения. Зависимость коэффициента К5 от jb ілряведена на рис.4.14,б, из которого видно, что растягивающие начальные напряжения приводят к уменьшению, а сжимающие - к увеличению объема продольного укорочения сварного соединения.