Напряжение и деформация при сварке

Сварочные напряжения и деформации при наплавке валика на кромку листа. Лист при наплавке валика на кромку разогревается неравномерно по ширине и распределение температуры поперек листа имеет вид убывающей кривой е - е.

Если бы рассматриваемый  лист состоял из отдельных узких, продольных полос, не связанных друг с другом по краям, то каждая такая  полоса удлинялась бы пропорционально  своей температуре на

Сварочные напряжения и деформации при соединении листов встык. При сварке двух листов встык возникают как продольные, так и поперечные сварочные напряжения и деформации. Эпюры этих напряжений должны быть уравновешенными, и в результате сварки двух листов встык получаются эпюры напряжений. Сварочные напряжения существенно увеличиваются при сварке встык деталей, закрепленных от свободных перемещений по краям. В этом случае детали при нагревании расширяются в сторону шва и в гаком сближенном состоянии свариваются. При остывании шва невозможность свободной деформации закрепленного по краям изделия вызывает большие растягивающие напряжения в нем, которые могут привести к разрушению.

Возникновение в стыковом шве и в околошовной зоне растягивающих сварочных напряжений двух направлений создает плоско напряженное состояние этой зоны, что может привести к хрупкому разрушению.

Сварочные напряжения и деформации при соединении угловыми швами. В угловых швах также возникают сварочные напряжения, так как жесткость соединяемых элементов препятствует свободному сокращению шва при остывании. Остаточные сварочные напряжения вызывают продольную и поперечную усадку швов и деформацию элементов. Усадка происходит всегда к центру шва. Наиболее неблагоприятна поперечная усадка, которая примерно в 10 раз больше продольной.

Снизить сварочные деформации можно рядом технологических  мероприятий, в том числе закреплением или даже выгибом изделия в  сторону, обратную его усадке, однако в этом случае увеличиваются сварочные  напряжения.

Влияние сварочных напряжений на прочность  соединения. Сварочные напряжения линейного характера не влияют на прочность изделия при наличии в соединении от внешних усилий тоже линейного напряженного состояния, совпадающего по направлению с первым. В силу уравновешенности сварочных напряжений они будут увеличивать и уменьшать напряжения от внешней нагрузки, но не будут нарушать равновесия внешних сил, действующих на изделие. Сварочные напряжения, совпадающие по знаку с напряжениями от нагрузки, могут вызвать преждевременное появление местной текучести в изделии, выравнивающей неравномерное распределение напряжений. Пластическая работа материала в этом случае уменьшает сварочные напряжения, и после первой же разгрузки конструкция работает упруго.

При плоском однозначном  поле сварочных напряжений (например, средняя зона двух листов, сваренных  встык, испытывающая растяжение в двух направлениях) они препятствуют развитию пластичности при суммировании сварочных  и силовых напряжений и могут  вызвать хрупкое разрушение изделия. Их неблагоприятное воздействие  усиливается источниками концентрации напряжений вследствие дефектов сварного шва. Особенно опасны сварочные напряжения, появляющиеся при сварке толстых  изделий, так как в этом случае распределение остаточных напряжений носит объемный характер, еще более  затрудняющий влияние пластичности материала на выравнивание напряжения.

Список литературы и источников

1. Винокуров В.А. Сварочные  деформации и напряжения. М.: Машиностроение.1968.   364с.

2. Окерблом Н.О. Расчет деформаций металлоконструкций при сварке. М.-Л. Машгиз. 1955.

3. Ермолаев Г.В. Сварочные  деформации и напряжения: Текст  лекций. Николаев: Изд. Николаевкий кораблестроительный институт. 1975. 68 с.

4. http://www.sdelaemsami.ru/metall/klassifikacia.html

5. http://metalkon.narod.ru/guide/vidshvov.htm

6. http://www.tehnoarticles.ru/svarkametalla/20.html

7. http://osvarke.info/413-prichiny-vozniknoveniya-napryazhenij-i-deformacij.html