Причины возникновения напряжений и деформаций
назадоглавлениевперёд

§ 73. Причины возникновения напряжений и деформаций

Деформации в сварных конструкциях являются результатом наличия внутренних напряжений, которые могут вызываться различными причинами. К неизбежным причинам, способствующим возникновению напряжений и деформаций, относятся такие, без которых процесс обработки происходить не может - неравномерный нагрев, кристаллизационная усадка швов, структурные изменения металла шва и околошовной зоны и т. д.
К сопутствующим причинам, способствующим возникновению напряжений и деформаций, относятся неправильные решенная конструкции сварных узлов (близкое расположение швов, их частое пересечение, неправильно выбранный тип соединения и т. п.), применение устаревшей техники и технологии сварки (неверно выбраны способы наложения слоев и диаметр электрода, не соблюдаются режимы сварки и т. д.), низкая квалификация сварщика, нарушение геометрических размеров сварных швов и т. п.
Кристаллизационная усадка металла шва вызывается тем, что при охлаждении металл шва уменьшается в объеме, но поскольку одновременно шов имеет жесткую связь с относительно холодным основным металлом, его усадка вызывает появление внутренних напряжений.
Кристаллизационная усадка незакрепленного (свободного) образца приведет лишь к его укорочению. Если же усадка будет иметь место в условиях жесткого закрепления свариваемых деталей или в условиях неравномерного (неодинакового) нагрева, то в этом случае в конструкции после остывания образуются внутренние напряжения, вызывающие ее деформацию. В процессе снижения температуры в жестко закрепленной детали будут возникать силы растяжения, стремящиеся ее разорвать.
Классификация напряжений. Остаточные напряжения при сварке возникают в результате появления термопластических деформаций, которые образуются от неравномерного распределения температуры в изделии, такие деформации бывают упругие и упруго-пластические.
Остаточные напряжения в зависимости от объема тела, в пределах которого они уравновешены, классифицируются следующим образом. Остаточные напряжения первого рода уравновешиваются в крупных объемах, соизмеряемых с размерами изделия или его частей, и обладают определенной ориентацией в зависимости от формы изделия. Эти напряжения определяют расчетом исходя из теории упругости и пластичности, а также экспериментально.
Остаточные напряжения второго рода уравновешиваются в пределах микрообъемов тела, т. е. в пределах одного или нескольких зерен металла. Эти напряжения не имеют определенной направленности и не зависят от формы изделий. Находят эти напряжения опытным путем.
Остаточные напряжения третьего рода уравновешиваются в мельчайших объемах – в пределах атомной решетки. Они также не имеют определенной направленности и определяются экспериментально по степени изменения интенсивности линий на рентгенограммах.
В строительных конструкциях и в машиностроении инженерными расчетами определяют только напряжения первого рода.
По направлению в теле собственные напряжения (рис. 79) могут быть одноосными - линейными, двухосными – плоскостными и трехосными - объемными.
При рассмотрении процесса возникновения деформаций при сварке следует учитывать, что в процессе охлаждения стали изменяются ее физические и механические свойства (рис. 80). Работа стали под нагрузкой зависит от вида силового воздействия; формы элемента, подвергнутого силовому воздействию; структуры и химсостава стали; влияния температурных и собственных напряжений.

Причины возникновения напряжений и деформаций
Рис. 79. Классификация собственных напряжений по направлению:
а - одноосные, б - двухосные, в - трехосные

Причины возникновения напряжений и деформаций
Рис. 80. Изменение механических свойств низкоуглеродистой стали в зависимости от температуры

Рассмотрим влияние силовых воздействий, которые могут вызывать одноосное, двухосное или трехосное напряженное состояние стали.
Одноосное напряженное состояние стали вызывается центральным растяжением или сжатием, чистым изгибом, внецентренным растяжением или сжатием малогибких элементов и т. д. Работа стали при указанных силовых воздействиях выражается диаграммой растяжения или сжатия. При этом имеются четко выраженные области:
до предела пропорциональности - упругие деформации;
до предела текучести - упругопластические деформации;
на пределе текучести - упругие и пластические;
на площадке текучести - пластические;
до предела прочности - упругопластические.
Классификация сварочных деформаций. Сварные конструкции в результате появления упругопластических деформаций в сварных соединениях могут изменить свои размеры и претерпеть общие деформации - продольные и поперечные, изгиба, скручивания и потери устойчивости.
В результате продольных и поперечных деформаций происходит сокращение элементов по длине и ширине, эти деформации образуются при симметричной укладке сварных швов.
Деформации изгиба появляются при несимметричном расположении сварных швов в конструкциях и сопровождаются продольным сокращением элементов (продольной усадкой) и поперечным сокращением (поперечной усадкой швов). Этот вид деформации в практике встречается довольно часто.
Деформации скручивания образуются вследствие несимметричного расположения швов в поперечных сечениях элементов и встречаются относительно редко.
Деформации потери устойчивости вызываются сжимающими напряжениями, которые образуются в процессе нагревания и остывания изделий.

назадоглавлениевперёд

Уважаемый посетитель, Вы прочитали статью "Причины возникновения напряжений и деформаций", которая опубликована в категории "Ручная дуговая сварка". Если Вам понравилась или пригодилась эта статья, поделитесь ею, пожалуйста, со своими друзьями и знакомыми.

Заработайте на своих знаниях. Отвечайте на вопросы и получайте за это деньги!


Наш сайт рекомендует:
  • Сварка стыковых и тавровых соединений
  • Методы борьбы с деформациями и напряжениями
  • Влияние остаточных напряжений
  • Билет № 19
  • Влияние средних (постоянных) напряжений

  • 3 февраля 2012 | Просмотров: 12925 |
    Для того, чтобы оставить свой комментарий, войдите на сайт или зарегистрируйтесь.



    Партнёры
    Заработайте на своих знаниях. Отвечайте на вопросы и получайте за это деньги!
    Начните перерабатывать, помогайте экологии и зарабатывайте
    Спонсор сайта: Тиберис – лучший интернет-магазин сварочного оборудования
    Подробнее »
    Портал «Обработка металла» :: ostmetal.info


    Статистика
    Каталог@Mail.ru - каталог ресурсов интернет Рейтинг@Mail.ru Рейтинг Сварка: сварочное оборудование сварочные электроды сварочная проволока ферросплавы
    Учимся профессии Сварщик » Ручная дуговая сварка » Причины возникновения напряжений и деформаций
    oSvarke.Info - информационный сайт для мастеров п/о и преподавателей спецдисциплин профессии "Сварщик"
    Логин
    Пароль