LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

існує плоске поле напруг при зварюванні пластин із повним проплавленням. Тому в роботі досліджували переміщення в площині Х-Y. Для цього використовували 2 координатний конденсаторний датчик. Датчик працює в автоматичному режимі з записом показань на 2 канальний самописець. Реєстрація переміщень відбувається від початку зварювання до повного остигання. Розшифровування даних виконуєтся за допомогою тарувальних графіків. Зварювання виконували на спеціальнiй установці, що забезпечувала механічне кріплення зразкiв у заданих точках. Деформометр установлювався незалежно від зразкiв таким чином, що зв'язок між ними здiйснювався тільки через вольфрамову голку приладу. Вимір перемiщень крайок досліджуваних елементів робили за допомогою 2-х систем індукційного типу моделі 214 і датчиками власної конструкції з точність вимірів 2 мкм. Точність вимирiв 2-х координатним датчиком 3 мкм.

При зварюванні стикових з'єднань із гарантованим зазором може відбуватися вигин пластин при нагріванні, розкриття зазора і навпаки - скорочення зазора за рахунок переміщення крайки і поперечної усадки. Тому в роботі були проведені експерименти по дослiдженню закономірностей переміщення точки, розташованої в бiляшовнiй зоні і біля лінії сплавки в серединному перетині й у кінці шва для чотирьох матеріалів: технічної міді (М1), алюмінієвого сплаву (АМг-6), сталей (ВСт3) і (10ХСНД). Встановлена дуже складна траєкторія переміщення досліджуваних точок у площині X-Y. Пiсля закінчення зварювання досліджувані точки в початкове положення не повертаються. Кінець шва переміщується по напрямку зварювання й у напрямку зазора. Після закінчення зварювання відбувається перерва напрямку руху як по осі Х, так і по осі Y. Переміщення металу в серединному перетині і наприкінці шва відрізняються за розміром і за знаком (рис.6).











Рис.6. Перемiщення точки О: Рис.7 Переміщення точки О при зварванні:

1- серединний перетин, 2-кiнец шва. 1-до жорсткості; 2-від жорсткості.

При зварюванні стикового з'єднання без зазора переміщення точки, розташованої в серединному перетині малі і залишкові переміщення не перевищують 50 мкм. Переміщення точки в кінцi шва по вісі зварювання досягають значень 125 мк. Переміщення точки в серединному перетині при повторному нагріванні повторює траекторію переміщень після першого проходу, однак відбувається безупинне накопичення деформацій і досліджувана точка в усіх випадках у вихідний стан не повертається. На повторний зварювальний нагрiв реагують і крайки досліджуваного зразка. Переміщення металу залежить від схеми кріплення і напряму зварювання від жорсткості або до жорсткості (рис.7).

Переміщення з площини можна представити як суму трьох складових: 1 - кутові переміщення, у результаті нерівномірного нагрівання металу по товщині; 2 - зв'язано з нерівномірним поперечним укороченням; 3 - результат пластичної деформації бiля зварної ванни, визначається розміром зони 2bп і характером розподілу ПЛ у межах зони. Характер зміни 1 у часі визначається: наплавленням по центру листа або на крайку при зварюванні встик. При зварюванні протяжних швів 1 0.Складова 2 залежить від відносної глибини проплавлення h/ . З зменшенням глибини проплавлення внесок 3 зростає (h - глибина проплавлення).

Експерименти по оцінці кутових переміщень здійснювали за доступною схемою з закріпленням однієї частини з'єднання в окремих точках, не перекручуючи температурних умов. Кутові переміщення реєстрували деформометрами механічного типу і iндукцiйними датчиками переміщень (модель 214). Кутові деформації в кожному перетині визначали за формулою  = arctgZО/S'.

де ZО - лінійне переміщення дошкульного елемента; S' -плече вимірів. При опрацюванні даних для кожного зразка обчислювали

ОСТ = 1/3 . (29)

Встановлено, що для трикутної форми проплавлення  = ТЕе/h, для параболічної  = 0,8 ТЕУ/ Н, для напівкола  = 0,71 ТЕе/h ( - коефіцієнт лінійного укорочення). У загальному виді  = КТЕ (К - коефіцієнт, що залежить від форми проплавлення, К =0,71 - 1,0,  - коефіцієнт форми шва). Розмір залишкової кутової деформації  при зварюванні в жорсткому пристосуванні не залежить від довжини шва. Наплавлення й охолодження елементів, що зварюються в пристрої, може привести до утворення залишкових кутових деформацій, що перевищують за розміром деформації, що мають місце при наплавленні на пластини, вільні від зовнішніх зв'язків. Це зв'язано з перерозподілом складових 2 і 3.

Кутові деформації при багатопрохідному зварюванні можна визначити як алгебраїчну суму  від кожного проходу.  = mi i ( i -кутове переміщення від i-го проходу; mi - коефіцієнт, значення якого залежить від номера виконуваного проходу). Збільшення товщини металу приводить до зміни коефіцієнта mi від 1 до 0,75.

Сумарна кутова деформація може бути подана у виді

 = 0,8То КкВi Кi + (1,17 - )  D(i , (30)

де То - температура, при котрій метал втрачає пружні властивості, С.

Дослiдження щодо штучного охолодження дозволили з'ясувати, що на- йбiльш ефективною є обробка зварних з'еднань технiчною водою. Штучне охолодження можна вести за трьома напрямками: охолоджувати шов, шов та бiляшовну зону, охолоджувати тільки бiляшовну зону, де може розвинутись пластична деформацiя (Тпд=300 С або Тпд=200 С). Така обробка не потребує складного устаткування та витрат енергiї. Розробленi ресурсозберiгаючi пристроi, якi при обробцi бiляшовноi зони знижують залишковi деформацiї на 80% (рис.8) i зменьшують залишковi напруження (рис.9).





















а б

Рис.8 Пристроi для охолоджування при зварюваннi: а- лицьовоi сторони

б- зворотньоi сторони.















а б

Рис.9. Эпюра залишкових напружень пiсля охолодження бiляшовноi зони в межах Тпл-Тпд:а-після зварювання, б-після знімання притисківачів.

ЗАГАЛЬНI ВИСНОВКИ ТА РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ


1.Підвищення якості зварних листових конструкцій затримувалось через недостатнє вивчення процесів пластичного деформування в біляшовній зоні. Для ефективного використання можливостей регулювання зварювальними деформаціями та напругами потрібне було вивчення процесу розвитку пластичної деформаціі при зварюванні різних типів зварних з'єднань.

2. Досліджені термомеханічні прцеси, які проходять біля зварного шва, приводять до утворення зони пластичних деформацій при нагріві і охолодженні. Характерною особливістю цієї зони при зварюванні листових конструкцій є неоднорідні-пластичні ділянки, що деформуются та черегуются з пружними. Процес