LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

дуги. Потім формуються радіальні смуги під дією температурних напруг, викликаних поширенням тепла по виробу. При остиганні розвиваються логарифмічні спіралі.

Встановлено, що при наплавленні шва по центру пластини пiсля повного остигання зварного з'єднання в бiляшовнiй зоні формується складна сітка смуг текучості. Смуги текучості мають рiзну форму й орієнтацію стосовно вiсі шва. Смуги текучості були класифiкованi за формоою: 1 -концентричні кола; 2, 3 - радіальні; 5 – логарифмiчнi спiралi; 4 - поперечні; 6 – клиновиднi. Перші у результаті термічного удару з'являються концентричні кола, від них під дією температурного поля розвиваються радіальнi полоси. Кінець і початок шва є ділянками, навколо яких формуются смуги текучості двох взаємно перпендикулярних сімейств ортогонального логарифмічного типу. При повному остиганні шва з'являються досить широкі смуги текучості, розташовані перпендикулярно до шва. Ширина поширення цих смуг уже зони поширення смуг радіального типу. Тому можна вважати, що радiальнi смуги текучості визначають зону пластичних деформацiй при нагріванні (2bПН), а поперечні - аналогічну зону при охолодженні (2bПО). Відношення 2bп0 до 2bПН звичайно складає 0,7 - 0,8. Кінозйомки і запис термичних циклов в різних ділянках зразка дозволили вивчити особливість формування, визначити час і температурні області зарождення i розвитку окремих смуг.








а б

Рис.1 Смуги текучостi бiля шва: а- лицевая сторона; б- зворотня сторона.

Смуги текучості - результат масового виходу дислокацій на поверхню металу з утворенням рельєфу. Були проведені експерименти з одержанням профiлограми по довженi зони пластичних деформацій на різній відстані від вiсі шва за допомогою профiлометра моделі М- 304. Профiлограми підтверджують, що пластична деформація розвивається локально з утворенням специфічного рельєфа. Висота рельєфу зменшується в напрямку закінчення зони 2bп.

Зона 2bп являє собою метал, що містить пружні і пластичнi деформовані ділянки. Виміри твердості показали, що при НV = 121 - 125 одиниць для основного металу в смугах НV = 135 - 140 одиниць. Таким чином, у смузі відбувається вичерпання пластичності металу і його зміцнення. Підтвердженням того факту, що радіальні смуги зв'язані з температурним полем, що рухаєтся, є результатом досліджень слідів пластичної деформації при русі джерела тепла за криволінійною траєкторією, незалежно від якоi завжди формуються радіальні і поперечні смуги текучості.

Між смугами текучості і зсувами в бiляшовнiй зоні існує визначений взаємозв'язок. Аналізуючи рівнень напруг по теорії Губера-Мизеса,встановлено наступне. Якщо має мiсце спiввiдношення 2 = 1 і I = 1 при  = 2- +1, iнтенсивнiсть напруг I = Т та врахувати значення  = 0,58 для радіальної смуги і  = 0,5 для поперечної смуги, то одержимо, що при утворенні радіальної смуги, для даної сталі 1 = -166 МПа, 2 = -313 МПа, при утворенні поперечних смуг 1 = 310МПа, 2 =155 МПа. Ці дані свідчать про те, що подовжні залишкові напруги перевищують значення межі текучості основного металу. Рівень деформації і зсуви в кожній смузі різні у залежності від орієнтації смуги щодо вiсі шва і значення iнтенсивностi деформації i.

Аналізуючи напрямок смуг текучості на перетині металу і положення смуг на поверхні зварного з'єднання можна стверджувати, що концентричні окружності, радіальні і поперечні смуги формуються при співвідношенні 1 / 2 >0, а спіралі при 1 / 2 <0. При утворенні поперечних смуг текучості 1 збігається з подовжніми напругами Х, а 2 - із поперечними Y. При цьому 1  Т; 0< 2 < Т. Однак при виконанні наплавлення по всій довжинi виробу при наявності вступних і вивідних планок картина смуг спрощується. При достатній жорсткості формується два типи смуг: радіальні і поперечні. Аналогічні системи мають місце при виконанні кругових швів.

Розглядаючи основні типи зварних з'єднань, можна виділити два варіанти деформацiйного процесу - наплавлення по центру листа (полка таврового з'єднання, нижній лист з'єднання внапусток) і наплавлення на край елемента (зварювання стикового з'єднання, верхній лист з'єднання внапусток, обидва елементи кутового з'єднання і вертикального листа таврового з'єднання). Численні дослідження показали, що при наплавленні на крайку формуються радіальні смуги при температурі Т = 300 С, що пояснюється меншою жорсткістю. При наплавленні по центру пластини Т =200С.











а б

Рис.2 Смуги текучостi бiля криволiнiйних швiв: а- гофрована полка тавра;

б-круговий шов.

У загальному виді розмір зони пластичної деформації при нагріванні 2bПН і при охолодженні залежить від схеми введення тепла (наплавлення на крайку або на лист, від механічних властивостей - К і жорсткості елементiв, що з'єднуються -Кж). Для звичайних сталей К = 1, для сталей підвищеної тривкості  1. Для широких листів і при зварюванні з жорстким кріпленням Кж = 1, а при зварюванні у вільному стані елементів кінцевих розмірів Кж  1.

; (3)

, (4)

де ТПДНК - температура закінчення радіальних смуг при нагріванні крайок;

ТПДНЛ - те ж при зварювальному нагріванні листа.

У інженерних методах розрахунку загальних деформацій використовується фиктивна усадочна сила РУС. В структуру РУС входять: площа пластично деформованого основного металу Fпд, площа шва Fш і межа текучості основного металу т. Оскільки усадочна сила докладається до зварного з'єднання при повному остиганні, то в розрахунках необхідно використовувати зону пластичних деформацій, що формується при остиганнi-2Впо. Площа пластичних деформацій залежить від типу з'єднання, товщини, підготування крайок, характеру тепловкладення. У такий спосіб зона пластичних деформацій і усадочна сила повинні визначатися в кожному конкретному випадку. При наплавленні валика на крайку

. (5)

При наплавленні на лист

: т  1  1,15 т. (6)

Для однопрохідного стикового зварного з'єднання справедливе вираження (2.6) як наплавлення валика на дві крайки. Для зварювання встик широких листів маємо

(7)

його можна записати

. (8)

Для випадку застосування потужного швидкодіючого джерела, для наплавлення на крайку листа

. (9)

Площа шва Fш дорівнює сумі площ наплавлення Fн і проплавления Fпр. Площа наплавлення встановлюється за конструктивними елементами підготовлених крайок деталей, що зварюються, відповідно до ДСТУ на тип з'єднання і по конструктвними елементами шва. Однак у загальному виді конфігурація зони проплавлення багатофакторне явище. Основними чинниками, що впливають на розміри і форму шва є: Iсв, Uд Vсв, dэл. При цьому форма проплавлення може бути різною.

Встановлення зв'язку геометрії зони проплавлення з параметрами режиму здійснювалося за допомогою повного факторного експерименту. Незалежними чинниками були: Iсв - X1; uд - X2;Vсв - X3;