Расчет перемещений в свариваемых деталях.

Для точного расчета перемещений в свариваемых деталях вблизи шва необходимо применять методы теории пластичности и ползучести, учитывать зависимость свойств материала от температуры.

Для оценки перемещений вне зоны шва можно использовать более простые методы. Продольные остаточные перемещения в сваренной детали могут быть рассчитаны методами сопротивления материалов, если приложить к детали усадочную силу, действующую вдоль оси шва. Усадочная сила Рус пропорциональна величине остаточных пластических деформаций в зоне шва:

P_{у с} = int{-b_n}{b_n}{varepsilon_11 E delta dx_2}~~~~(1)

где ε11 — остаточная пластическая деформация; 2bп — ширина зоны пластических деформаций; E = 3Gk/G+K — модуль упругости при одноосном растяжении; δ — толщина пластины. Для весьма жесткого тела

P_{у с ж} = delim{[}{230000 / {q (v_c delta_{р а с ч}) + 12600} + 3,58}{]} q / v_c~~~~(2)

где q/vc — погонная энергия сварки (q — эффективная мощность, Вт; vс — скорость сварки, см/с); δрасч — расчетная толщина сварного соединения, см.

Таблица 1. Значения Qvдля некоторых видов сварки
Вид сварки Сварочные материалы Qv, Дж/см3
Ручная электродуговая Электроды УОНИ 13/45 65000
Механизированная в CO2 Проволока Св-08ГС 38000
Механизированная под флюсом Проволока Св-08А, флюс ОСЦ-45 64000
Механизированная под флюсом Проволока Св-10ГСМТ, флюс АН-42 71000

При сварке двух пластин толщиной δ1 и δ2 встык или в угол δрасч= δ1 + δ2 / 2; при приварке пластины толщиной δ1 втавр или внахлестку к пластине толщиной δ1. δрасч = 2δ2 + δ1 / 2. Формула (2) справедлива для q/(vc, δрасч) в диапазоне от 4000 до 38 000 Дж/см2 при естественной теплоотдаче и толщинах металла до 20—25 мм. Погонная энергия может быть определена по площади поперечного сечения наплавленного металла Fн.

q / v_c = Q_v F_н~~~~(3)

где Qv — коэффициент, зависящий от способа сварки. Значения для Fн в см2 приведены с табл. 1.

Для тела ограниченной жесткости и при эксцентричном действии усадочной силы:

P_{у с} = {P_{у с ж}} / {1 - P_{у с ж} (e_1 / I_1 + e_2 / I_2 + 1 / F) / sigma_т}~~~~(4)

где I1, I2 - моменты инерции сечения относительно главных осей; e1, e2 - эксцентриситеты приложения усадочной силы относительно тех же осей; F - площадь сечения; σт - предел текучести материала. Знаменатель дроби в (3) не может быть менее 0,5

Формула (2) справедлива, когда площадь зоны пластических деформаций, равная примерно Pус ж / σт , не превышает 25-30% от всей площади поперечного сечения F.

Для случаев многопроходной дуговой сварки и точечной сварки также может быть определена усадочная сила по формулам.

При сварке с зазором поперечные перемещения кромок достигают максимума vmax в момент прохождения источника:

V = a q / {(c rho v_c delta)}~~~~(5)

где а - коэффициент линейного расширения материала; - удельная объемная теплоемкость; q/vc - погонная энергия сварки; δ - толщина пластин.

Таблица 2. Значения коэффициента А для поперечной усадки
Вид сварки q/vc, Дж/см2 qy п = q/vc δ, Дж/см2 A
Под флюсом при переменном токе ~ 57 500 ≤ 46 300 0,06 + 203 * 10-4 qy
~ 57 500 > 46 300 1,00
10 500 - 22 000 ≤ 31 200 0,15 + 0,272 * 10-4 qy
10 500 - 22 000 > 31 200 1,00
В среде CO2 14 300 < 8 400 0,15 + 272 * 10-4 qy
  8 400 - 0,12 + 0,585 * 10-4 qy
~ 14 300 19 300  
~ 14 300 > 19 300 1,00
~ 11 100 < 3 780 0,15 + 0,272 * 10-4 qy
~ 11 100 3 780 - 16 750 0,02 + 0,585 * 10-4 qy

Поперечная усадка при сварке

Delta_{п о п} = A v_max~~~~(6)

где А — коэффициент, зависящий от способа и условий сварки.

Усадка увеличивается, если на стадии нагрева полностью исключить раздвигание от оси шва свариваемых пластин при расширении металла, а на стадии остывания устранить все препятствия для сближения пластин в направлении к оси шва. При этом А приближается к максимальному значению, равному 2. В реальных случаях A < 2. Например, при электрошлаковой сварке А ≈ 1,6. При дуговой сварке встык с полным проплавлением, как правило, A = 1 — 1,2. Формула (5) справедлива также для алюминиевых, магниевых и титановых сплавов.

В случае неполного проплавления (например, при приварке к пластине других элементов угловыми швами) поперечная усадка уменьшается (табл. 2).






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.