Образование напряжений в сварном шве.

Собственные напряжения в сварном шве могут быть временными и остаточными. Остаточные напряжения в направлении оси шва примерно одинаковы во всех поперечных сечениях, кроме концов швов, где они уменьшаются до 0.

Распределение остаточных сварочных продольных напряжений в пластинах из различных металлов
Рис. 1. Распределение остаточных сварочных продольных напряжений в пластинах из различных металлов:
Н — в низкоуглеродистой стали Ст3 толщиной δ = 8 мм; А — в аустенитной стали 12X18H9T, δ = 2 мм; Ti — в титановом сплаве ОТ4. δ = 1.5 мм; Al — в алюминиевом сплаве АМг6, δ = 10 мм

Распределение остаточных напряжений σoст в направлении вдоль оси шва в металлах толщиной до 20 мм при электродуговой сварке в 1—3 прохода при отсутствии структурных превращений показано на рис. 1. Максимальные напряжения появляются в шве. В низкоуглеродистых и аустенитных сталях они близки к пределу текучести σT .В титановых и алюминиевых сплавах они составляют (0,5 — 0,8) От, причем большие значения наблюдаются при увеличении мощности источника и скорости сварки. Зона растягивающих напряжений приблизительно равна по ширине зоне пластических деформаций 2bпл. Такой же характер имеет распределение продольных напряжений в многослойных швах.

Поперечные растягивающие напряжения при однопроходной сварке достигают значительной величины при сварке швов в жестком контуре (при заварке дефектов). При многопроходной сварке, если происходит взаимный поворот свариваемых деталей, возникают растягивающие напряжения в корне шва. В случае предотвращения углового перемещения в корне шва возникают напряжения сжатия (рис. 2).

Трехосные растягивающие напряжения возникают в средней части сечения электрошлаковых швов. Величина компонент напряжения может превосходить σт. Наибольшее растягивающее напряжение действует вдоль оси шва (рис. 3).

В соединениях с угловыми швами распределение остаточных напряжений, как правило, аналогично распределению напряжений в стыковом соединении, выполненном тем же способом сварки.

В оболочковых конструкциях продольные прямолинейные швы дают такое же распределение напряжений, как в плоской пластине. В зоне кольцевых швов дополнительно действуют напряжения от сокращения металла в окружном направлении и от изгиба. В результате уменьшаются напряжения вдоль оси шва, а в поперечном направлении напряжения с внутренней стороны оболочки являются растягивающими, а с внешней — сжимающими.

Поперечные остаточные напряжения в многослойном шве
Рис. 2. Поперечные остаточные напряжения в многослойном шве:
С — при сварке незакрепленных пластин;
3 — при сварке с предотвращением угловых перемещений;
σпов — напряжения на поверхности;
δ — толщина пластины

Напряжения в электрошлаковом шве
Рис. 3. Напряжения в электрошлаковом шве:
σz — в направлении толщины;
σy - в направлении ширины пластины;
σx-вдоль осн шва

При многопроходной сварке с разделкой наружу оболочки в корне шва образуются поперечные напряжения растяжения, при разделке внутрь оболочки — напряжения сжатия. Круговые швы в плоских пластинах имеют напряжения вдоль оси шва примерно такие же, как в прямолинейных швах. Поперечные (радиальные) напряжения в них тем выше, чем меньше радиус шва.

В точечных и электрозаклепочных соединениях в центральной части компоненты напряжений в плоскости соединения являются растягивающими. В низкоуглеродистых и аустенитных сталях они равны σт, в титановых и алюминиевых сплавах несколько меньше σт. В основном металле вблизи сварного соединения радиальные напряжения растягивающие, а окружные — сжимающие. В стержнях, сваренных стыковой контактной сваркой, в средней части имеется область трехосного растяжения, возрастающего с увеличением диаметра стержней, на поверхности — напряжения сжатия.

Остаточные напряжения достаточно стабильны во времени. Даже при напряжениях, близких к σт, релаксация напряжений протекает медленно и составляет лишь несколько процентов. Величина пластической остаточной деформации в бездефектных стыковых соединениях сталей составляет 1—2%. При наличии концентраторов пластические деформации могут составлять десятки процентов и вызывать разрушение.






Навигация
Болты
Винты, шпильки, штифты, прокладки
Пружины
Заклепки
Шпонки
Гайки
Резьба
Валы
Муфты
Подшипники
Виды соединений
Передачи
Материал
Дополнительные материалы
Госты метизов
Сварка
Мы в соцсетях
podshipniki.moscow применяемость подшипников
Сортовой металлопрокат: str-steel.ru в Москве с доставкой.