Такие деформации называются временными.

Практическая работа № 8

По дисциплине: «ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ»

ТЕМА: Исследование деформации полосы в плоскости при наплавке валика на ее кромку

Цель работы

1. Изучить возникновение поперечных и продольных укорочений при сварке.

Методическое обеспечение

2.1 Методические указания по выполнению лабораторной работы.

2.2 Справочная литература.

2.3 Материальное обеспечение.

Основные теоретические положения

Нагрев и плавление металла при сварке создают внутренние напряжения в металле и его деформацию, вызываемые следующими причинами:

1. неравномерным нагревом и распределением температур по сечению и длине сварного соединения;

2. литейной усадкой наплавленного металла;

3. структурными изменениями металла при охлаждении.

Если на металл действует сила, он изменяет свою форму, т.е. деформируется. При небольшой величине силы Q деформация происходит в упругой области, не вызывая необратимых изменений кристаллической решетки. После снятия силы кристаллическая решетка возвращается в исходное состояние и деформация исчезает.

Такие деформации называются временными.

При увеличении силы возникающие в металле напряжения могут превысить предел текучести, что приводит к необратимым изменениям. В этом случае говорят, что произошла пластическая деформация металла. После снятия силы Q упругие деформации исчезают, пластические остаются.

В отличие от временных эти деформации называются остаточными.

Если швы на изделии рас­положены несимметрично относительно оси, проходящей через его центр тяжести, продольная и поперечная усадка шва приводит к деформациям из­гиба сварной конструкции.

При наложении шва разо­греваемая кромка стремится удлиниться L_T=L_o+L_oaT (рис. 3,а), противополож­ная кромка, оставаясь почти холодной, и своей длины не изменяет, поэтому проис­ходит изгиб пластины.При­чем, как и при симметричном нагреве, в нагретых слоях происходят пластические деформации, так как напряжения в них достигают предела текучести вследствие сопротивления холодных слоев.

В процессе остывания пластина перво­начально вернется в исходное состояние, а затем вследствие укорочения шва на величину плас­тической деформации изогнется в противоположном направлении, приняв положение, изображенное на рис. 3,в. При этом в резуль­тате того, что пластина стремится выпрямиться, в области шва обра­зуются напряжения растяжения, а на холодных участках - напряже­ния сжатия.

Деформации изгиба образуются не только при наложении шва на кромку пластины, но и при любом несимметрич­ном расположении швов относительно оси, проходящей через центр тяжести конструкции (рис. 2,б) Под влиянием тепла дуги и наплавки валика кромка удлинилась вместе с прилегающим металлом и заставила удлиниться и изогнуться остальную часть полосы 2, что вызвало в ней напряжения растяжения, а в полосе 1 напряжения сжатия. Эти напряжения вызовут в полосе 1 пластические деформации — после остывания она станет толше и короче первоначальных размеров. Пластические деформации в полосе 1 неизбежны, так как температура ее нагрева более 600°С, следовательно выше предела текучести. По мере охлаждения полосы 1 и валика полоса будет сокращаться, и ей в этом будет препятствовать полоса 2. В результате в полосе 2 возникнут напряжения сжатия, а в полосе 1 напряжения растяжения. На эпюре напряжений они заштрихованы. Незаштрихованная часть эпюры характеризует деформацию полосы 1 в пластическом состоянии. Общий вид полосы с наплавленным валиком на кромке показывает остаточные напряжения и деформации, вызванные сваркой. Напряжения в ней уравновешены, сумма напряжений растяжений (-) и сжатий (+) равна нулю.

Рис. 3. Напряжение и деформации при наплавке валика на кромку полосы: а — полоса; б - полоса после наплавки валика до остывания; в - полоса после остывания с эпюрой напряжений; 1 - часть полосы нагретая до температуры более 600; 2 - остальная част полосы; 3 - характер остаточных пластических деформации.

Содержание отчета

5.1 Цель работы.

5.6 Ответы на контрольные вопросы.

6. Контрольные вопросы

1. Почему возникают поперечные укорочения при сварке?

2. Как влияет проковка металла шва и зоны термического влияния на остаточные влияния?

3. В каких случаях необходимо полностью снимать напряжения при сварке?

4. Почему искусственное охлаждение и подогрев уменьшают остаточные деформации?

5. Способы исправления деформированных деталей?