Влияние толщины сварного соединения на его объем продольного укорочения
![](https://proizvodim.com/wp-content/themes/Pacifica/images/date.png)
![](https://proizvodim.com/wp-content/themes/Pacifica/images/user.png)
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
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.