LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Підвищення якості зварних листових конструкцій за рахунок регулювання зварювальних деформацій

того пластична деформація такого розміру впливае на службові характеристики зварного з'єднання: змінюються механічні властивості, температури початку і кінця перетворень і т.п. Застосовувана в інженерних методах розрахунку "усадочна" сила зв'язана з розмірами активної зони - зони пластичних деформацій 2bп. На розвиток напруг і деформацій у районі зварювальної ванни впливають основні і супутні чинники. До основних відносяться: градієт температури, жорсткість металу, початковий стан металу, тип зварного з'єднання, зовнішні зв'язки. Роль і вплив окремого чинника неоднозначна і повинна розглядатися в кожному конкретному випадку.

Тому зусилля дослідників були спрямовані на розробку розрахункового методу визначення зони залишкових пластичних деформацій - зону 2bп , що зветься активною зоною. Проведено аналіз існуючих можливостей оцінки розмірів зони пластичних деформацій розрахунковими й експериментальними методами, впливи пластичних деформацій на службові характеристики зварного з'єднання, основних напрямків регулювання пластичних деформацій і можливостей розробки більш досконалих методів, що забезпечують:

  • поліпшення товарного вигляду зварной металоконструкції;

  • зниження витрат на правку;

  • зменшення ступеня залишкової пластичної деформації;

  • підвищення надійності і працездатності металоконструкції;

  • оптимізація послідовності зварювання елементів перемінної жорсткості.

Б.С.Касаткiним та В.В.Волковим установлена наявність ефекту зсуву металу в ЗТВ. В.В.Винокуровым показана необхідність обліку деформацій зсуву у зоні пластичних деформацій.

Встановлено, що пластична деформація може розвиватися за дифузійними і бездифузійними механізмами. Відповідно до Ashbe при температурах вище 0,5 Тпл можливий розвиток пластичної деформації за рахунок прослизання, повороту зерна, дроблення зерна i таке iн. Однак при низьких температурах і малому часі їхньої дії основним механізмом пластичної деформації металів і сплавів з'являєся внутризернисте зсувне переміщення одних частин кристалиту щодо інших.

Основним внеском у деформації формозміни є процеси, що відбуваються в низькотемпературній зоні.

У роботах І.А.Одинга, Ф.Маккликтока й А.Аргона показано, що при досягненні напруг, що дорівнюють межі текучості, пластичний стан металу виникає в вузькїй області зразка. Такі ділянки локальної пластичної деформації називаються смугами текучості. Таким чином, пластична деформація відбувається шляхом просування фронту цих смуг при розмірі напруг  > Т. Матеріал у цей момент мiстить в собi пружнi зони, що складаються із зон інтенсиї текучості.

Вивчення смуг текучості різними авторами підтверджує збіг напрямку максимальних дотичних напруг із напрямком смуг текучості. У зв'язку з чим виникає можливість за наявною сіткою смуг оцінювати розмір деформацій і напруг у пластичній області.

Таким чином, смуга текучості - лінія макроскопічних розмірів розташована на поверхні тіла. Ширина лінії дорiвнює або більша розміру зерна. Вихідна щільність рухливих дислокацiй в металі низька, й у процесі пластичної деформації відбувається круте їх розмноження. Різке збільшення числа рухливих дислокацій на початку пластичної текучості зв'язують з утворенням зуба і площадки текучості. Площадка текучості визначається нижньою межею текучості ТН, а зуб текучості - верхньою межею текучості ТВ. Верхня межа текучості відповідає пластичнїй деформації  = 0,02 - 0,5 %.

У деформованих кристалах існує критична щiльнiсть дислокацiй( C ). Вважаючи, що зерно має форму сфери діаметром d розмір C d добре збігається з експериментальними даними для нижньої межі текучості ( C d = 1,5  107 см -1). Для верхньої межі текучості цей розмір менше ( C d = 1,0107 см -1), що пояснюється більш високою силою текучості. Щільність дислокацій при поширенні смуг текучості по ширині зразка залишається постійною. На умови виникнення, характер поширення й орієнтацію смуг текучості впливають стан матеріалу, його термообробка, а також вид напруженого стану. По сітці смуг текучості, можна побудувати траєкторії головних напруг. Знаючи середні напруження можна легко визначити компоненти напруг X, Y, XY. Сітка смуг текучості має ряд властивостей, що допомагають при оцінці напружено-деформованого стану.

При плоскому напруженому стані вид сітки смуг текучостi залежить від співвідношення компонент головних напруг 1 і 2. У залежності від їхнього знаку максимальні дотичні напруги розвиваються на різних площадках. якщо 1/2 < 0, то стосовно плоскої деформації

МАХ = 1 - 2 = (1)

і діє по площадках, нормальних до поверхні і роздiляє навпіл кут між 1 і 2. На площині будуть два ортогональні сімейства смуг текучості. Якщо ж 1 і 2 однакові знаки ( 1>0; 2>0), то максимальна дотична напруга дорівнює МАХ = 1/2 1 і діє на площадках, рівнобіжних осі 2 і нахилених під кутом /4 до площини. На останній залишається один слід. Напрямок такої смуги текучості збігається з напрямком 2.

До загального випадку відносяться поля ліній ковзання, утворенi двома ортогональними сімействами плавних кривих ліній. Сюди вiдносяться взаємно ортогональнi циклоїди, логарифмічні спіралі й інші більш складні криві.

Перехід у пластичний стан металу обумовлюється співвідношенням між напругами і його механічними властивостями за даних температурно-швидкісних умовах. Умова переходу напруженого тіла від пружного стану до пластичного позначають "умовою пластичності". Найбільше обгрунтована умова пластичності Губера-Мизеса. При плоскому напруженому стані ( 3 = 0).

(1 - 2)2 + 22 + 12 = 2Т2

12 + 22 - 1 2 = Т2 (2)

При цьому жодна з головних напруг не може перевищити розміри (2/)Т =1,155Т.Умова Губера-Мизеса являє собою рівняння еліпса, що проходить через точки 1= Т и 2= Т.

Для проведення досліджень була обрана маловуглецева сталь ВСт3сп із добре вираженою площадкою текучості. Розміри застосовуваних для дослiджень зразків бралися в кожному конкретному випадку. Зразки перед зварюванням піддавали термообробці з метою зняття залишкових напруг, викликаних прокатуванням. Сліди пластичної деформації у виді смуг текучості вивчали на полірованій поверхні зразків. Кінетику дослiджували за допомогою швидкісного кінознімання, залишкову картину фіксували фотоапаратом "Зенит-3М",при вимірі температури, твердості й інших властивостей використовували стандартнi методики.

На перетині тіла і на поверхні смуги текучості виявляли за допомогою реактиву ФРИ. Склад реактиву: 120 см3 HCl; 90 г CuCl2. 10 см3 - Н2О.

Кинетику пластичної деформації вивчали, виконуючи всі типи зварных з'єднань при застосуванні точок, переривчастих швів, у тому числі кругових. При виконанні точок у перший момент утворяться лінії ковзання у виді концентричних кол. Утворення їх викликає термічним ударом у момент порушення