Главная Распределение усилий в сварных соединениях 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 [ 61 ] 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 малых-т. е. /4 = 0,15, и толщины б в формуле (38), равной (бп + ю- Вели- чина (бп -f- К) отражает эффективную толщину металла, испытывающего усадку. На остальной части полки (В - It) усадка Дпоп вычисляется без учета влияния стенки при толщине б == бп. Средняя поперечная усадка: для случая на рис. 22, а поп. ср для случая на рис. 22, б Л /сДс + (В-/с) Anon. В 2/сДс + (Д-2/с)Апоп поп. ср= g- (40) (41) Если угловой шов образован за несколько проходов (рис. 23), то поперечная усадка от отдельных проходов суммируется, однако необходимо учитывать еле- Рис. 23. Расположение слоев в многослойном угловом шве: а, б - трехпроходное тавровое и нахлесточное соединение; в - пятипроходиое тавровое соединение дующее. Слои 2 или 4, которые укладываются рядом со слоем / на элемент, испытывающий поперечную усадку на базе Б, вызывают поперечную усадку, составляющую 0,5-0,7 от усадки, вызванной первым проходом. Слои типа 3 и 5, смещенные на привариваемый элемент (на стенку или на нахлесточный лист), до- 012 Rr сУк в, Г-1 *.t е) =/ Рис. 24. Угловые перемещения р в различных сварных соединениях полнительной поперечной усадки не создают. Рекомендации по определению поперечной усадки в многослойных стыковых швах можно найти в работе [10]. Угловое перемеи{ение р. Вследствие неравномерной поперечной усадки по толщине листа б (рис. 24, а-в) или вследствие неравномерной усадки многослойного шва (рис. 24, г, д) возникает поворот одной части пластины относительно другой, в результате чего появляется угловое перемещение р. При наплавке валика на пластину или при укладке угловых швов величина Р зависит от отношения глубины Я провара к толщине б пластины, формы провара, его ширины, скорости сварки и дтины шва. Общая закономерность изменения Р от Я/б показана на рис. 25. При сварке втавр двумя однопроходными угловыми швами (см. рис. 24, е) угол р представляет собой сумму углов: У-р] от неравномерной усадки листа бп при сварке шва; 2-Ра от неравномерной усадки листа при сварке шва; рщ от усадки собственно шва 2 в направлении его гипотенузы: h-i + h + K- (42) Величина Рш невелика по сравнению с pj и Ра. Приблизительно р можно считать как удвоенную величину угла р]. На рис, 26 представлены данные о р в зависимости от /С/бп в [12]. Примерно до /С = 0,5 бп угловое перемещение р = - 2Pi 2Р2 тем больше, чем больше катет шва. Но один и тот же катет может быть выполнен при различных погонных энергиях сварки, т. е. при разном количестве погонной энергии п. ир. вводимой в пояс. Поэтому имеется рассеяние при одном и том же /С/бп- Большим погонным энергиям проплавления q,i, пр на этом участке соответствуют большие перемещения р. При больших погонных энергиях п.пр наступает почти полный провар пояса при относительно малых /С/бп, и перемещения Р начинают уменьшаться. При малых энергиях проплав-п. пр К перемещение возра- ления = 7500 бп бп стает вплоть до /С = б . Для приближенных расчетов на участке восходящих ветвей кривых на рис. 25 рекомендуется прямая Р =0,1 --0,1 (43) Рис. 25. Характер зависимости углового перемещения р от относительной глубины провара Я/б Яп. пр 10 800- на рис. 26 получена зависимость Путем перестроения кривой бп бп Pj для разных катетов в функции бп (рис. 27), которая относится к сварке сталей. Аналогичный вид имеют кривые и для алюминиевых сплавов. На рис 28 приведены кривые для определения р при сварке двух угловых однопроходных швов в тавровом соединении из алюминиевых сплавов АМг5 и АМгб. Данные получены экспериментально при толщинах полок 10,16, 30,40 мм и соответственно толщинах стенок 8,10 и 20 мм. Швы с катетами 6-10 мм на полках толщиной до 20 мм выполняли электродной проволокой диаметром 2 и 3 мм; с катетами 10-14 мм на полках толщиной более 20 мм -проволокой диаметром 3 и 4 мм; сварка автоматическая в лодочку на токах 230-450 А с проплавлением вершины угла; второй шов сваривали в противоположном направлении. Большее разнообразие вариантов укладки многослойных стыковых и угловых швов затрудняет аналитическое описание р. В этих случаях целесообразно использовать экспериментальный путь определения р на образцах. Смеиние Д. Имеется ряд причин, вызывающих перемещение краев свариваемых встык листов в направлении 0Z - перпендикулярно к поверхности пластин; это - неравномерный нагрев металла по толщине, потеря устойчивости тонкого металла, перемещения в радиальном направлении при сварке оболочек, неправильная сборка и другие. Довольно заметны перемещения краев алюми- ниевых оболочек при сварке кольцевых швов pктoн o cX когда эти перемещения неодинаковы, например, при сварке тинл 008 0,06 0,04 0,02
о,г 0,f 0,6 0,8 1,0 1,г Рис. 26. Зависимость угловых перемещений j; поясных стальных листов от отнощения Kln при разных Р (Дж/см ): /: -7500 fY; 2х -10800 /А \ ; 5: -16200 К\2 б. Гсоздает вследствие этого перемещения w в радиальном направлении. Кромка 60 8п,мм Рис. 27. Зависимость угловых перемещений от толщины поясного листа 6j, и катета К угловых швов при сварке сталей с q, р = 10 500 жесткого шпангоута перемещается незначительно. В момент сваривания фиксируется разность перемещений w в виде смещения Д, которое сохраняется и после полного остывания, Смещение Д. В процессе наплавки валика на пластину поперечные сечения /-/, - и другие (рис. 30, а) не остаются плоскими, а искривляются вследствие различного продольного перемещения и точек в направлении оси X. Аналогичная картина наблюдается h I * jPtxIOpad при сварке по краю пластины (рис. 30, б). Максимальные перемещения в пределах рассматриваемого сечения возникают по линии движения источника тепла, т. е. по оси X. Величина перемещений и при прочих равных условиях про-а а порциональна-- сит от удельной погонной энергии, вводимой в пластину, и теплофи-Зйческих свойств металла. При сварке двух элементов встык, втавр или внахлестку продольные перемещения щ и Ug свариваемых точек могут быть различными, и шов зафиксирует взаимное смещение кх - щ - 2- При сварке встык одинаковых пластин с равномерным введением тепла в каждую из них такое смещение не возникает. При сварке втавр или внахлестку даже при введении тепла пропорционально приведенным толщинам свариваемых элементов 2б и б, когда температурные поля в них совершенно одинаковы, возникают неодинаковые перемещения U(. середины пластины и к края пластины. Величина примерно в 1,5 раза больше ы. В мо-
8, мм Рис. 28. Зависимость углового перемещения р2 для алюминиевых сплавов при сварке двух угловых швов У\уПрофиль кромки после сварки 11 сн ifO 20 О 20 W мм 6) Рис. 29. Перемещения w в зоне кольцевого шва цилиндрической оболочки из алюминиевого сплава: а - временные в процессе сварки, источник тепла находится в точке О; б - остаточные; / и 2 - места установки индикаторов и кривые, соответствующие их показаниям мент сваривания взаимное смещение Д,;. фиксируется швом и обнаруживается после полного остывания. В случае непропорционального введения тецла в свариваемые элементы смещение Д.,: может уменьшаться или увеличиваться. Величина Ьх составляет несколько десятых долей миллиметра для металла толщиной 5-10 мм. Взаимные смещения Ад- могут возникать при контактной точечной или шовной сварке внахлестку вследствие смещения одного листа относительно другого в результате силового воздействия электродов или роликов. Рис. 30. Схемы искривления поперечных сечений пластин при сварке: а - по середине; б - по краю Перемещения элементов конструкций. Перемещения и деформации в зоне сварных соединений являются причиной перемещений элементов конструкций. Наиболее существенны в практическом отношении следующие виды перемещений 1) временные перемещения свариваемых пластин в их плоскости; 2) изгиб и уко рочение балок от продольных и поперечных швов 3) скручивание балок относительно продольной оси 4) искривление поверхностей, образованных листовыми элементами, вследствие угловых перемещений р 5) потеря устойчивости листовых элементов в резуль тате действия сжимающих остаточных напряжений 6) перемещения в оболочках. Существуют также многочисленные другие виды искажений формы и размеров сварных конструкций. Временные перемещения в плоскости пластин, В процессе сварки пластин встык вследствие продольных и поперечных перемещений может возникать расхождение или сближение свариваемых кромок, особенно существенное при электрошлаковой сварке. Указанные перемещения формируются под воздействием следующих основных процессов: а) поперечная усадка металла позади сварочной ванны, образующаяся постепенно и неравномерно по мере отдачи тепла в воздух, вызывает поступательное сближение пластин Апос н угловой поворот б, закрывающий зазор впереди ванны; б) структурные уос-превращения в сталях в процессе охлаждения шва и околошовной зоны (заштрихованный участок на рис. 31), сопровождающиеся расширением этого участка, вызывают поступательный отход пластин друг от друга и угловой поворот их, создающий вначале закрывание, а в последующем открывание зазора впереди ванны; в) продольный изгиб узких пластин вследствие их неравномерного нагрева по ширине при сварке вызывает увеличение зазора, особенно значительное на большом расстоянии впереди ванны. Сочетание трех перечисленных выше процессов может создавать самые разнообразные изменения зазора при сварке. Рис. 31, Зоны структурных превращений при сварке На рис. 32, а представлена номограмма для определения поступательного сближения при сварке от края пластины поступательного А - р а на рис. 32, б - номограмма для определения углового поворота 2яХ6 (44) (45) где а - коэффициент линейного расширения без учета структурных поевпа-Х о- с ° ° низколегированных сталей а = (16,5 -i- 17) х Z и 6 8 10 П 18 О 1 2 3 и в 12 16 а) fj Рис, 32. Номограммы для определения функций (о) и f g (б) в зависимости ОТ теплоотдачи -5 длины заваренного шва Функции Уд и Fg определяют по номограммам на рис. 32 в зависимости от безразмерной теплоотдачи ~ и безразмерной длины заваренного шва Номограмма для определения представлена на рис. 33. Если на некоторой длине шва h угловые перемещения устраняли путем закрепления пластин или сухарями , вставленными в зазор, или действием силы, то для определения углового перемещения Дб, возникшего на участке шва от ftj до Аа, необходимо из ба вычесть б. |
© 2011 - 2024 www.taginvest.ru
Копирование материалов запрещено |