Лекция №10 Термомеханические процессы при сварке (сварочные деформации и напряжения).

Лекция №10
Термомеханические процессы при
сварке (сварочные деформации и
напряжения).
Теория сварочных процессов
Причины сварочных деформаций и
напряжений:
1. Неравномерный нагрев сварного изделия до
максимальных температур. Наступление
«термопластичности» (𝜎Т → 0) в шве и ЗТВ.
2. Необратимая пластическая деформация –
укорочение
(сокращение) металла шва и ЗТВ
при нагреве и упруго-пластическая деформация
расширения (растяжения) после полного
охлаждения сварного соединения.
Теория сварочных процессов
НАГРЕВ
1. Δl=αT Предполагаемое расширение вертикальных волокон при
отсутствии связи между ними.
2. 2-2 – положение сечения при нагреве до Тmax
(согласно гипотезе сохранения плоскости сечения «1-1» → «2-2»
Теория сварочных процессов
ОХЛАЖДЕНИЕ
Теория сварочных процессов
ОХЛАЖДЕНИЕ
1. 𝛆у.пл (расширение)
𝛆пл (укорочение) при нагреве
2. Как правило, после охлаждения шов и ЗТВ имеют +𝛔х → 𝛔т ,
периферии сварного соединения – сжатие −𝛔х
3. Эпюры 𝛔х (+, -) взаимоуравновешиваем (𝐟 +𝛔 = 𝐟(−𝛔))
4. Сварной шов после охлаждения имеет сварочную усадку
∆св.
Теория сварочных процессов
Виды сварочных деформаций
1.1. Деформация формоизменения.
(относительное перемещение точек сварного изделия по
отношению к «О»)
Продольная и поперечная усадка.
Теория сварочных процессов
1.2. Деформация изгиба (f-прогиб)
Теория сварочных процессов
1.3. «Корсетность» – кольца шва трубы.
Теория сварочных процессов
1.4. «Гофр» (потеря устойчивости краев)
Для исправления
деформации
формоизменения
применяют способ
холодной правки (и др.),
т.е. пластическое
деформирование шва с
целью его удлинения на
величину продольной
усадки.
Теория сварочных процессов
2. Сварочные деформации и напряжения как параметры
напряжённо-деформированного состояния.
Теория сварочных процессов
Параметры НДС
𝜎1
𝜎2 глав. нормальные напряжения
𝜎3
𝜀1
𝜀2 главные линейные напряжения
𝜀3
𝜎𝑖 − интенсивность напряжений (инвариант)
𝜎𝑖 =
2
(𝜎1 − 𝜎2 )2 +(𝜎1 − 𝜎3 )2 +(𝜎3 − 𝜎2 )2
2
𝜀𝑖 − интенсивность деформаций
2
𝜀𝑖 =
(𝜀1 − 𝜀2 )2 +(𝜀1 − 𝜀3 )2 +(𝜀3 − 𝜀2 )2
3
Теория сварочных процессов
Виды сварочных деформаций (параметры НДС)
1. Свободная термическая деформация 𝜀𝛼 (равномерный нагрев и
охлаждение незакреплённой пластины. см. л/р →
дилатометрический образец)
𝛿∆
∆
2. Наблюдаемая 𝜀н = (см. схему т. А)
(определяется экспериментально) замеряется T(t), Д – датчики
3. Собственная деформация 𝜀с
Является параметром НДС, определяет сварные напряжения.
𝜀с = 𝜀н − 𝜀𝛼
𝜀с = 𝜀с у − 𝜀с пл
𝜎х = 𝜀с у ∙ 𝐸
Теория сварочных процессов