Распределение напряжений в сварных швах: Сварные соединения — напряжения и деформации при сварке

Содержание

Распределение напряжений в сварных соединениях

При определении напряжений в сварных швах лопатки в расчете учитывается только металл сварки, заполняющий сечение лопатки. В действительности распределение напряжений в сварном соединении значительно сложнее.  [c.359]
Распределение напряжений в сварных соединениях  [c.38]

Глава П1. Экспериментальные данные о распределении напряжений в сварных соединениях. …………………..43  [c.171]

Концентрация напряжений в соединениях внахлестку. Концентрация напряжений вследствие неравномерной работы спая по блине. Распределение касательных напряжений q по длине нахлестки в направлении действия сил происходит неравномерно и почти аналогично распределению напряжений в сварных фланговых швах. Для соединения двух изделий с равными площадями поперечных сечений F (рис. 3) наибольшее значение q на единицу длины паяного шва в концевых точках определяется следуюш,им уравнением [6] j  
[c.291]

По продолжительности существования собственные напряжения бывают временные, которые существуют только во время сварки, и остаточные, сохраняющиеся устойчиво в течение длительного периода после сварки. Распределение остаточных напряжений в сварных соединениях весьма разнообразно и трудно поддается регламентации и четкой классификации. Более или менее стабильный характер имеют остаточные собственные напряжения вдоль швов, в первую очередь стыковых (рис. 22). Для большинства сплавов в сварном шве величина наиболее опасных растягивающих остаточных напряжений достигает значения предела текучести и иногда превышает его.  [c.39]

Рис, 4. Схема распределения продольных остаточных напряжений в сварном соединении  [c.408]

Факторы, вызывающие концентрацию напряжений в сварных соединениях, очень многочисленны нерациональная форма конструкции, например, наличие резких изменений размеров, вызывающих искривления напряжений силовых потоков применение таких видов соединений, в которых распределение усилий происходит неравномерно, как, например, в длинных фланговых швах нерациональное очертание швов, не обеспечивающее плавного сопряжения наплавленного и основного металла, а главное — дефекты в швах в форме непроваров, трещин, включений и т. д.  

[c.596]


Стыковые соединения. Эти соединения по сравнению с соединениями других типов обладают повышенной прочностью благодаря невысокой концентрации напряжений. На рис. 10 в качестве примера показано распределение нормальных напряжений в поверхностных слоях образца. Значения эффективных коэффициентов концентрации напряжений в сварных соединениях приведены в табл. 4.  [c.114]

Остаточные сварочные напряжения. Распределение остаточных напряжений в сварных соединениях разнородных сталей непосредственно после сварки не отличается от обычно наблюдаемого в однородных сварных соединениях (рпс. 7). Основным источником возникновения сварочных напряжений является в обоих случаях неравномерность разогрева изделия и жесткость соединяемых деталей. Различие характеристик термического расширения может не учитываться при оценке поля остаточных напряжений в изделии. В связи с этим сварные соединения из разнородных сталей, не подвергающиеся отпуску поело сварки и работающие прп комнатной иди сравнительно умеренных температурах до 200—300°С (в зависимости от жесткости изделия), могут рассматриваться как обычные сварные конструкции из однородных сталей с неснятыми сварочными напряжениями.  

[c.200]

Изменение формы элементов конструкций, которое возможно районе сварных соединений, нарушает условия распределения в них силового потока и приводит к местной концентрации напряжений. Степень концентрации напряжений в сварных соединениях зависит от их конструктивного оформления. Наличие резких изменений формы создает высокую концентрацию напряжений.  [c.38]

На основании приведенных данных можно отметить, что условия распределения напряжений в сварном стыковом соединении являются значительно более благоприятными, чем в клепаном соединении. Коэффициент концентрации напряжений клепаного соединения равен КкА = тогда как в сварном соединении он даже в самом  
[c.43]

Г50 100 50 О 50 ЮО 150 200 т Фиг, 20. Распределение касательных напряжений в сварных соединениях при различной длине продельных швов /1 = 200 мм = ЗСО мм /3 = 400 мм.  [c.51]

Возможность хрупкого разрушения возрастает с увеличением размеров деталей и усложнением их формы и особенно с повышением уровня остаточных напряжений в сварных соединениях. Для использования упомянутого метода расчета необходимо уточнение основных параметров предельного состояния при хрупком разрушении, связанных с формой детали и распределением остаточных напряжений.  [c.352]


Остаточные напряжения в сварных соединениях аустенитных сталей, алюминиевых и титановых сплавов, не испытывающих структурных превращений (рис. 6-6, а, кривая 1), по характеру распределения аналогичны малоуглеродистым сталям. Однако, если в малоуглеродистых и аустенитных сталях максимальные  [c.143]

Современные представления о распределении собственных напряжений в сварных соединениях сложились на основе экспериментальных и расчетных данных. Поля этих напряжений крайне многообразны и изменчивы от случая к случаю. Наиболее стабильный характер имеют остаточные напряжения вдоль швов В образцах толщиной до 15—20 мм, сваренных за 1—3 прохода плавлением, структурные превращения в которых завершаются при высоких температурах, распределение напряжений имеет вид, показанный на рис. 7.11. В низкоуглеродистых и аустенитных сталях максимальные напряжения наблюдаются в шве и вблизи него. Они примерно равны пределу текучести. В титановых и алюминиевых сплавах максимальные напряжения могут составлять (0,5 0,8) а иногда и ниже. Более высокие напряжения возникают при сварке мощными источниками с высокой скоростью. В зоне, несколько меньшей зоны пластических деформаций, действуют растягивающие напряжения. За пределами этой зоны напряжения обычно сжимающие и мало меняются по ширине пластины. Из-за искривления пластин во время сварки или от изгиба напряжения Ох вдалеке от оси шва могут быть близкими к нулю или даже растягивающими.  

[c.200]

С позиций этих гипотез в СССР и за рубежом были проведены многочисленные исследования, позволившие углубить представления о кинетике превращения аустенита [97, 100, 101, 130, 158, 183, 213], о процессах развития деформаций и напряжений при сварке легированной стали [82, 85, 88, 89], характере распределения водорода в сварных соединениях и его относительной роли в образовании трещин [101, 130, 131, 211, 215, 216]. В этих работах получила развитие главным образом закалочная гипотеза. Было показано, что водород в общем случае не определяет склонности стали к образованию холодных трещин. Одновременно закалочная гипотеза развивалась и в исследованиях по термообработке стали [217].  

[c.203]

П. А. Мельников. Влияние типа электродов на распределение остаточных напряжений в сварных соединениях. — Автогенное дело, № 3, 1952, стр.  [c.301]

Существуют различные экспериментальные и расчетные методы определения ОСН и деформаций. Комплексное исследование ОСН расчетными и экспериментальными методами, сопоставление соответствующих данных позволяют судить о достоверности получаемых значений и характере распределения остаточных напряжений (ОН) в сварном соединении. Кроме того, появляется возможность оценить корректность и приемлемость принятых в расчетах допущений. В связи с этим в данном разделе рассматриваются основные расчетные и экспериментальные методы определения ОСН и выявляются преимущества и недостатки, присущие каждой группе методов.  

[c.269]

К преимуществам клеевых соединений по сравнению с заклепочными, сварными, болтовыми и другими видами соединений относятся возможность соединения разнородных материалов, более равномерное распределение напряжений в соединениях, повышенная сопротивляемость вибрационным нагрузкам, возможность изготовления облегченных деталей и конструкций из тонких листов, исключение операций изготовления отверстий под механические крепления и соответственно упрощение и ускорение процессов сборки, большая прочность клееных конструкций, снижение веса изделий, получение клееных изделий с ровной и гладкой внешней поверхностью, исключение ослабления связываемых элементов отверстиями, герметичность соединений, получение коррозионностойких соединений, получение выгодных по прочности и весу многослойных конструкций с заполнителями, их экономичность.  [c.405]

Сварные соединения, как и заклепочные, условно рассчитывают в предположении равномерности распределения напряжений по сечению шва. В табл. 12 приведены некоторые значения допускаемых напряжений для сварных соединений. Данные этой таблицы могут быть использованы только для конструкций, изготовленных из СтЗ.  

[c.223]

Причинами возникновения сварочных напряжений являются неравномерность распределения температуры при сварке и жесткость свариваемых элементов, препятствующая свободному развитию тепловых деформаций и вызывающая возникновение пластических деформаций. При сварке закаливающихся сталей на развитие сварочных напряжений влияют также структурные превращения в шве и зоне термического влияния, сопровождающиеся изменением объема. В сварных соединениях разнородных сталей проведение термической обработки приводит к появлению нового вида термических внутренних напряжений, обусловленных разностью коэффициентов линейного расширения свариваемых деталей (п. 5 главы II).  [c.59]

На склонность к образованию коррозионных трещин существенно влияют среда, давление и температура, физико-химические свойства металла, величина и характер распределения растягивающих напряжений и т. п. Коррозионное растрескивание низкоуглеродистых и низколегированных сталей наблюдается в щелочных растворах, особенно при температурах выше 40 °С. В этом случае растрескивание происходит при растягивающих напряжениях, близких к пределу текучести. В сварных соединениях трещины образуются чаще всего в зоне максимальных остаточных напряжений, в дефектах формы  

[c.11]

В зависимости от характера распределения значений электродных потенциалов в сварном соединении возможны случаи, когда шов является катодом, коррозии в этом случае подвергается основной металл (рисунок 3).Второй случай, когда шов является анодом, наиболее опасный, так как приводит к локальному растворению шва и образованию концентратора напряжений. Управлять электрохимической неоднородностью, а, следовательно, стойкостью сварного  [c.8]

Деформации, напряжения и перемещения относятся к сопутствующим сварочным процессам, оказывающим отрицательное воздействие на конструкцию в процессе ее изготовления и в последующем, снижая ее эксплуатационные характеристики, ухудшая качество. Так, напряжения в сварной конструкции уменьшают величину усталостной прочности, особенно если в сварном соединении имеется концентратор напряжений. В реальных конструкциях роль надреза, т. е. концентратора напряжений, может выполнять непровар, трещина и т. п. Форма шва также определяет характер распределения напряжений наличие усиления сверху и снизу шва вызывает в месте перехода от шва к основному металлу концентрацию напряжений.  [c.498]

Нахлесточные соединения выполняют лобовыми, фланговыми косыми и комбинированными швами (рис. 112). Величина нахлестки с должна быть не менее 46. В соединениях с лобовыми швами имеет место резкая концентрация напряжений как за счет изменения направления силового потока при передаче усилия от полосы к полосе, так и за счет конфигурации шва. Распределение напряжений в лобовом шве в зависимости от его конфигурации показано на рис. 113,6 (1). За единицу принята величина напряжения растяжения в сечении детали. Установлено, что если площадь сечения накладок будет превышать в два раза площадь соединяемых элементов и сварные швы будут иметь увеличенные размеры с соотношением катетов 1 4 (см. рис. 113, в), то по условиям работы такое соединение приблизится к стыковому соединению [16].  [c.365]

Конструкции сварных соединений и распределение напряжений в них  [c.69] В сварных соединениях распределение напряжений неравномерно, имеет место их концентрация, т. е. образование значительных напряжений на участках малой протяженности, оцениваемое коэффициентом концентра-  [c.524]

Разрушение конструкций чаще всего начинается от дефектов, возникающих в сварном соединении или основном металле. Влияние дефектов на свойства сварных соединений определяется величиной и формой дефектов, частотой их повторения, материалом конструкций, условиями эксплуатации и характером нагрузки. Опасность дефектов наряду с влиянием их собственных характеристик зависит от множества конструктивных и эксплуатационных факторов. Так, влияние дефектов, представляющих собой концентраторы напряжений, во многом будет зависеть от распределения остаточных и рабочих напряжений, возникающих в процессе эксплуатации.  [c.240]

Распределение напряжений в сварных соединениях термопластов исследуют поляризационно-оптическим методом, основанным на свойстве большинства прозрачных материалов иод действием нагрузки становиться двояко-иреломляющими.  [c.65]

Разнообразные примеры распределения напряжений в сварных соединениях, которые дают представление о закономерностях концентрации напряжений, рассмотрены в гл. 2. В 2 настоящей главы рассмотрены стандартные методы определения свойств сварных соединений, в которых в основном используются образцы без острых надрезов. В ряде случаев необходимо оценивать сопротивляемость металла разрушению на образцах с острыми надрезами. Прежде чем излагать методы и характеристики оценки сопротивляемости металлов разрушению в присутствии концентратора, ле(й-ходимо ознакомиться с критериями и понятиями, которыми принято описывать напряженно-деформнрованног состояние металла в таких случаях.  [c.113]

Рассмотренный кратко термодеформационный цикл сварки, обусловливая появление уравновешенных упругих деформаций в зоне сварного соединения, приводит к возникновению остаточных сварочных напряжений в сварном соединении. В зонах, где должны происходить деформации сжатия, возникают растягивающие остаточные напряжения, а уравновешивающие их сжимающие напряжения соответственно появляются в зонах с деформацией растяжения. На величину и распределение остаточных напряжений кроме неравномерных деформаций изменения объема металла при охлаждении оказывают влияние и объемные изменения, протекающие ниже температуры распада аустенита. Эти изменения у различных сталей протекают по-разиому и зависят от содержания в стали углерода и легирующих элементов. На рис. 4 представлена схема распределения остаточных напряжений в сварном соединении. Уровень напряжений и размеры растянутых и сжатых зон зависят от условий сварки и состава свариваемой стали. По данным табл. 2 можно судить о роли состава стали в возникновении остаточных напряжений в сварном соединении. Экспериментально определенные величина и распределение остаточных напряжений в сварных соединениях труб с толщиной стеики 30—36 м.м из стали 15ХМ, выполненных ручной дуговой сваркой с получением металла шва близкого состава, приведены на рис. 5.  [c.408]

В данной главе приводятся также общая характеристика прочности и распределение напряжений в сечениях для швов различных типов. Эти сведения могут быть полезными при проектировании сварных соединений. Подробнее о распределении напряжений в сварных швах изложено в работе [161 значения концентраций напряжений приведены в [1, 161 теоретическому определению сварочных напряжений посвящены монография (161 общим вопросам проектирования сварных конструкций — работа [22]. Перечисленные вопросы представляют интерес при оценке усталостной прочности соединений в случаях, если они подвергаются многацикловым нагружениям [1, 26].  [c.363]

При комбинированном соединении с фланговыми и лобовыми швами (рнс. 4.15, б) распределение напряжений в -сварных швах и соединяемых деталях отличается от предыдуш,его (случая. В этом случае величина папряжений также зависит от размеров и длины сварных швов, расстояния между швами и толщины соединяемых деталей. Несмотря па отличие распределения напряжений по сравнению с предыдущим случаем, максимальное напряжение и поведение соединения при переменных нагрузках не очень >оильно отличаются от соответствующих характеристик соединения с одними фланговыми швами. Существенная разница может иметь место только при тщательном выборе размеров соединения.  [c.72]

При закручивании таких стержней напр-яжения распрёделяются весьма неравномерно по сечению. Особенно неблагоприятно распределение напряжений в местах соединения лонжеронов с поперечинами. Основной причиной выхода рамы из строя являются усталостные разрушения лонжеронов и поперечин в местах наибольшей концентрации напряжений, а именно, в местах крепления поперечин к лонжерону, при этом разрушения обычно начинаются от отверстий под заклепками. Этим объясняется стремление к созданию сварных конструкций рам, обладающих большей усталостной прочностью.  [c.324]

На рис. 3.2 показано распределение относительных продольных усилий q z) =q(z)jg по длине соединений двух стальных листов, изгиб шва в расчете не учитывается. Значения q(z) и вычислялись по формулам (2.13), (2.17) и (3.1). В широко распространенном соединении на рис. 3.2, а напряжения в середине невелики, штриховыми линиями показано распределение напряжений в соединении абсолютно жестких листов. Увеличение длины соединения повышает иеравномерность распределения напряжений. Последнее наглядно иллюстрирует зависимость коэффициента концентрации нагрузки в сварном соединении от его относительной длины Ijk (здесь k — катет шва, рис. 3.3). Штриховые линии на этом рисунке относятся к соединению, показанному на рис. 3.2, б.  [c.42]

Под составной конструкцией понимается такая конструкция, в которой передача растягивающей силы осуществляется несколькими силовыми элементами, параллельно включенными в силовую схему н соединенными между собой в продольном направлении заклепками, болтами или клеем. Последовательность разрушения элементов составной конструкции определяется размерами трещин в силовых элементах и распределением напряжений в них. Так как продольные стыковочные швы не обеспечивают сплошность среды между составными элементами (за исключением непрерывных сварных швов), то элементы с трещинами разрушаются в соответствии с критерия-ми механики разрушения (Л , Xi ), а элементы без трещин разрушаются при напряжениях, равных Ofloo.  [c.424]

Наиболее опасными элементами современных промысловых и магистральных трубопроводов и нефтехранилищ являются их сварные соединения. Наряду с остаточными термическими напряжениями после сварки в швах могут образоваться различные технологические дефекты (непровары, подрезы, газовые поры, шлаковые включения и др.), создающие условия для возникновения концентрации напряжений. В дополнение к сложным статическим и циклическим эксплуатационным нагрузкам (под действием собственного веса и технологической среды, тепловых расширений, цикличности рабочего давления и температуры, неравномерности распределения температуры и воздействия коррозии и т.д.) могут действовать неучтенные нагрузки, например из-за нарушения расчетного состояния опорно-подвесной системы, защемления отдельных участков конструкции, просацки фундамента и т. п. В результате прежде всего в сварных соединениях возникают повреждения, которые развиваются по механизму усталости, ползучести, коррозии, дисперсионного охрупчивания при повторном нагреве, водородного охрупчивания.  [c.119]

В настоящее время накоплен обширный экспериментальный материал по данным испытания различных легированных сталей, например марганцевых, кремниевомарганцевых, хромомолибденовых, с применением количественных (ИМЕТ-4, ЛТП МВТУ) и технологических проб (Рива, TS, крестовая). При этом для каждой из систем легирования изучено влияние содержания различных легирующих элементов (С, Мп, Si, Сг, Мо, В и др.) и вредных примесей (S, Р и др.) на сопротивляемость образованию холодных трещин, и определены эмпирические зависимости эквивалента углерода, устанавливающие допустимые соотношения между элементами, входящими в состав сталей. Эти соотношения не имеют универсального характера, так как зависят от ряда факторов, например конструкции сварного соединения и его жесткости, структурного класса присадочного или электродного материалов, способа и режимов сварки. Эти факторы изменяют не только уровень напряжений и характер их распределения в сварных соединениях, но и кинетику структурных изменений, степень развития химической неоднородности по границам зерен околошовной зоны вблизи линии сплавления со швом, содержание водорода и другие особенности, обусловливающие образование холодных трещин при сварке. Наиболее существенны при прочих равных условиях жесткость соединения и структурный класс металла шва. В связи с этим использование данных об эквивалентах углерода ограничивается обычно частными случаями, связанными с предварительными сравнительными оценками различных плавок стали или способов их выплавки в исследовательских целях. После этого, как правило, проводятся испытания стали с помощью технологических проб, в наибольшей степени соответствующих реальным условиям сварки конструкции соединений и технологическим факторам.  [c.174]


Распределение напряжений в сварных швах

Распределение напряжений в сварных швах.  [c.570]

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В СВАРНЫХ ШВАХ  [c.571]

Эти два и другие примеры дают метод исследования распределения напряжений в сварных швах, который может быть применен к самым разнообразным формам швов этот метод может вероятно быть распространен и на тот случай, когда физические свойства швов будут отличаться от свойств листов, которые они соединяют для этого необходимо применять для швов прозрачный материал, также отличающийся от материала листов, к которым эти швы будут приклеены.  [c.572]


Возникновение большого числа трещин в концевых балках и их преждевременное разрушение объясняются конструктивными недостатками и как следствие весьма неравномерным распределением напряжений в сварных швах.  [c.240]

При определении напряжений в сварных швах лопатки в расчете учитывается только металл сварки, заполняющий сечение лопатки. В действительности распределение напряжений в сварном соединении значительно сложнее.  [c.359]

Концентрация напряжений в соединениях внахлестку. Концентрация напряжений вследствие неравномерной работы спая по блине. Распределение касательных напряжений q по длине нахлестки в направлении действия сил происходит неравномерно и почти аналогично распределению напряжений в сварных фланговых швах. Для соединения двух изделий с равными площадями поперечных сечений F (рис. 3) наибольшее значение q на единицу длины паяного шва в концевых точках определяется следуюш,им уравнением [6] j  [c.291]

Исследования сварных балок, имеющих пояса в форме многолистовых пакетов, показали, что распределение напряжений в них происходит в достаточной мере равномерно. Однако внутренние листы пакета более напряжены в средней части поперечного сечения— около вертикальной стенки балки. Внешние листы пакета более напряжены по краям у швов, соединяющих листы пакета между собой. Изучение распределения напряжений в поясных швах и вертикальной стенке сварной балки под сосредоточенной силой, приложенной к верхнему ее поясу, показало следующее. Из-за отсутствия плотного соприкасания между горизонтальным листом и вертикальной стенкой передача давления происходит не только через кромку стенки, но в значительной степени через поясные швы. Пояс балки работает при этом как брус, лежащий на сплошном упругом основании (фиг. 163, а).  [c.309]

Если элементы нагружены поперечными нагрузками, то в них возникают изгибающие моменты М и поперечные силы Q. Напряжения в сварных швах от действия силы определяют с учётом следующих допущений поперечная сила воспринимается только вертикальными швами, распределение напряжений по длине вертикальных швов равномерно. Таким образом, среднее напряжение в шве от поперечной силы равно  [c.62]


Трещины в барабанах этих котлов могут появляться на чистом металле, в сварных швах и особенно вблизи вальцовочных отверстий и приварных к ним штуцерах, металл которых испытывает повышенные растягивающие напряжения и частые их колебания. Развитию этих повреждений в большой степени способствуют частые остановы и пуски котлов, неудовлетворительное распределение питательной воды в барабанах и состояние металла наличие окалины на его поверхности, дефектов в структуре и сварке, а также нарушения технологии термообработки. Подобный вид коррозии выявлен на многих отечественных и зарубежных электростанциях.  [c.193]

Факторы, вызывающие концентрацию напряжений в сварных соединениях, очень многочисленны нерациональная форма конструкции, например, наличие резких изменений размеров, вызывающих искривления напряжений силовых потоков применение таких видов соединений, в которых распределение усилий происходит неравномерно, как, например, в длинных фланговых швах нерациональное очертание швов, не обеспечивающее плавного сопряжения наплавленного и основного металла, а главное — дефекты в швах в форме непроваров, трещин, включений и т. д.  [c.596]

Влияние остаточных сварочных напряжений. Распределение остаточных сварочных напряжений в продольных, тавровых и пересекающихся сварных швах замеряли с помощью пружинных датчиков деформации полученные результаты графически представлены на рис. 6, а — в. Максимальное растягивающее напряжение было почти равным Сто,2 основного металла независимо от типа сварного соединения [5].  [c.133]

В этих соединениях также наблюдается резкое изменение формы, что приводит к весьма неравномерному распределению напряжений по ширине элементов, по их толщине, а также и по сечению самой сварной точки. Кроме того, в продольных швах точечно-сварного соединения имеет место весьма неравномерное распределение усилий между отдельными точками (фиг. 23).  [c.53]

В данной главе приводятся также общая характеристика прочности и распределение напряжений в сечениях для швов различных типов. Эти сведения могут быть полезными при проектировании сварных соединений. Подробнее о распределении напряжений в сварных швах изложено в работе [161 значения концентраций напряжений приведены в [1, 161 теоретическому определению сварочных напряжений посвящены монография (161 общим вопросам проектирования сварных конструкций — работа [22]. Перечисленные вопросы представляют интерес при оценке усталостной прочности соединений в случаях, если они подвергаются многацикловым нагружениям [1, 26].  [c.363]

При комбинированном соединении с фланговыми и лобовыми швами (рнс. 4.15, б) распределение напряжений в -сварных швах и соединяемых деталях отличается от предыдуш,его (случая. В этом случае величина папряжений также зависит от размеров и длины сварных швов, расстояния между швами и толщины соединяемых деталей. Несмотря па отличие распределения напряжений по сравнению с предыдущим случаем, максимальное напряжение и поведение соединения при переменных нагрузках не очень >оильно отличаются от соответствующих характеристик соединения с одними фланговыми швами. Существенная разница может иметь место только при тщательном выборе размеров соединения.  [c.72]


При оценке влияния пористости на механические свойства сварных соединедай необходимо располагать данными о чувствительности металла шва в сварном соединении к концентраторам-дефектам в зоне дефекта (см. раздел 1), а также значениями теоретических коэффициентов концентрации напряжений пор Кп и теоретическими коэффициентами концентрации формы шва ф. Концентрация напряжений в сварных швах с порами зависит от типа пористости, характера распределения пористости в шве и геометрической формы пор. С этих позиций в сварных конструкциях следует различать единичную пористость (расстояние между порами больше трех диаметров наибольшей поры), пористость в виде цепочек (не слившиеся поры с расстоянием между ними меньше трех диаметров поры), скопление неслившихся пор и слившиеся поры, которые, как правило, сопровождаются окисными пленками.  [c.161]

Повышенпю усталостной прочности сварных соединений способствуют а) проектирование конструкции с учетом устранения концентрации напряжений б) придание швам очертаний, обеспечивающих равномерное распределенне в них усилий в) применение технологического процесса, обеспечивающего в сварных швах отсутствие дефектов в форме непрова-ров, пор, трещин пт. д. г) последующая механическая обработка швов механическим путем (обдувка дробью, обработка пневмомолотком, проволочными щетками и т. д.) д) прокатка сварных соединений — для конструкций из некоторых сталей и сплавов е) создание деконцентраторов, способствующих уменьшению концентрации напряжений в наиболее нагруженных участках ж) соз-  [c.62]

В однопроходных сварных соединениях — втавр, внахлестку и угловых — сказанное выше относительно значений и характера распределения продольных остаточных напряжений Ох в стыковых швах сохраняет свою силу.  [c.427]

Наиболее опасными элементами современных промысловых и магистральных трубопроводов и нефтехранилищ являются их сварные соединения. Наряду с остаточными термическими напряжениями после сварки в швах могут образоваться различные технологические дефекты (непровары, подрезы, газовые поры, шлаковые включения и др.), создающие условия для возникновения концентрации напряжений. В дополнение к сложным статическим и циклическим эксплуатационным нагрузкам (под действием собственного веса и технологической среды, тепловых расширений, цикличности рабочего давления и температуры, неравномерности распределения температуры и воздействия коррозии и т.д.) могут действовать неучтенные нагрузки, например из-за нарушения расчетного состояния опорно-подвесной системы, защемления отдельных участков конструкции, просацки фундамента и т. п. В результате прежде всего в сварных соединениях возникают повреждения, которые развиваются по механизму усталости, ползучести, коррозии, дисперсионного охрупчивания при повторном нагреве, водородного охрупчивания.  [c.119]

При соединении внахлестку распределение усилий одинаково только в швах одного и того же очертания при равной толщине деталей (рис. 1У.4). При увеличении толщины х хотя бы одной из деталей коэффициент концентрации напряжений снижается в обоих сварных швах. Отношение усилий в деталях (рис. 1У.4, а) Р1 и Рг связано с то.тщинами деталей 1 и и длиной нахлестки I следующим соотношением  [c.51]


Распределение напряжений в стыковых швах

В стыковых соединениях с обработанными гладкими поверхностями швов, не имеющих внутренних дефектов (непроваров, трещин, пор, шлаковых включений), напряжения от продольной силы распределяются по поперечному сечению соединяемых элементов равномерно и определяются по формуле

(5.38)

Рис. 5.39Распределение напряжений в стыковом шве

Когда поверхность имеет форму, показанную на (Рис. 5 .39,а), распределение напряжений по сечению становится неравномерным. На (Рис. 5 .39,б) показано распределение напряжений в стыковом соединении. Зоны шва, сопрягаемые с основным металлом, испытывают концентрацию напряжений. Средние напряжения на оси шва несколько меньше напряжений в основном металле вне соединения.

Концентрация напряжений образуется также в корне шва при его непроваре.

Вторым источником концентрации может служить смещение одного элемента относительно другого (Error: Reference source not found а, б), а также в результате местных деформаций, вызванных неравномерным сокращением шва.

Влияние концентраторов на прочность не учитывается при статических загружениях, но является весьма существенным при действии динамических нагрузок.

Концентрация напряжений, вызванная очертанием шва, имеет место в зоне сопряжения шва с основным металлом, зависит от степени утолщения шва и радиуса перехода. Концентрация резко возрастает при уменьшении радиуса до долей миллиметра.

Рис. 5.40 Депланация (а) и изгиб стыкового шва (б).

Концентрация напряжений, возникающих в зоне пор, имеет пространственный характер. Как показывают теоретические расчеты, коэффициенты концентрации напряжений возле сферических пор в 1,5 раза меньше концентрации в зоне цилиндрических отверстий того же радиуса и положения относительно поверхности.

Стыковые швы при всех видах сварки — дуговой, контактной, электронно-лучевой — являются оптимальными в отношении концентрации напряжений. При доброкачественном технологическом процессе, отсутствии пор, непроваров, включений, смещений кромок, при доведении до минимума остаточных местных сварочных деформаций и, наконец, что особенно важно, при рациональном очертании швов их плавных сопряжениях с основным металлом результирующий коэффициент концентрации напряжений может быть сведен до значений, близких к единице. В других типах соединений такой результат получить практически невозможно.

    1. Распределение напряжений в лобовых швах

В лобовых швах имеет место значительная концентрация напряжений. Большое влияние на распределение напряжений оказывает конфигурации поперечного сечения шва: глубина проплавления, угол при вершине и форма свободной поверхности шва. Концентрация напряжений заметно снижается при увеличении глубины проплавления; величина угла и введении плавных переходов от шва к поверхности соединяемых деталей.

Рис. 5.41 Распределение напряжений нахлесточных соединениях с двусторонними накладками в сечениях:б (А—А) в (С-А) г (В—В)

При возрастании нагрузок происходит выравнивание деформаций и снижение концентраций напряжений.

Распределения напряжений в накладках с лобовыми швами показаны на Рис. 5 .41. Наибольший коэффициент концентрации равный двум имеет место в сечении А—А (Рис. 5 .41, б). В нахлесточных соединениях с двумя лобовыми швами усилия между ними распределяются равномерно, в случае если элементы имеют равные толщины.

Рис. 5.42 Концентрация напряжений в тавровом сварном соединении.

Концентрация напряжений имеет место также в лобовых швах тавровых соединений. Так, возле ребер жесткости, приваренных к растягиваемому элементу, образуется концентрация напряжений хпо сечению А—А.

Коэффициент концентрации напряжений в шве таврового соединения зависит от его очертания и от формы сопряжения в основным металлом.

Распределение сварочных напряжений в сварных соединениях

Остаточные сварочные напряжения. Распределение остаточных напряжений в сварных соединениях разнородных сталей непосредственно после сварки не отличается от обычно наблюдаемого в однородных сварных соединениях (рпс. 7). Основным источником возникновения сварочных напряжений является в обоих случаях неравномерность разогрева изделия и жесткость соединяемых деталей. Различие характеристик термического расширения может не учитываться при оценке поля остаточных напряжений в изделии. В связи с этим сварные соединения из разнородных сталей, не подвергающиеся отпуску поело сварки и работающие прп комнатной иди сравнительно умеренных температурах до 200—300°С (в зависимости от жесткости изделия), могут рассматриваться как обычные сварные конструкции из однородных сталей с неснятыми сварочными напряжениями.  [c.200]
Влияние остаточных сварочных напряжений. Распределение остаточных сварочных напряжений в продольных, тавровых и пересекающихся сварных швах замеряли с помощью пружинных датчиков деформации полученные результаты графически представлены на рис. 6, а — в. Максимальное растягивающее напряжение было почти равным Сто,2 основного металла независимо от типа сварного соединения [5].  [c.133]

Причинами возникновения сварочных напряжений являются неравномерность распределения температуры при сварке и жесткость свариваемых элементов, препятствующая свободному развитию тепловых деформаций и вызывающая возникновение пластических деформаций. При сварке закаливающихся сталей на развитие сварочных напряжений влияют также структурные превращения в шве и зоне термического влияния, сопровождающиеся изменением объема. В сварных соединениях разнородных сталей проведение термической обработки приводит к появлению нового вида термических внутренних напряжений, обусловленных разностью коэффициентов линейного расширения свариваемых деталей (п. 5 главы II).  [c.59]

Деформации, напряжения и перемещения относятся к сопутствующим сварочным процессам, оказывающим отрицательное воздействие на конструкцию в процессе ее изготовления и в последующем, снижая ее эксплуатационные характеристики, ухудшая качество. Так, напряжения в сварной конструкции уменьшают величину усталостной прочности, особенно если в сварном соединении имеется концентратор напряжений. В реальных конструкциях роль надреза, т. е. концентратора напряжений, может выполнять непровар, трещина и т. п. Форма шва также определяет характер распределения напряжений наличие усиления сверху и снизу шва вызывает в месте перехода от шва к основному металлу концентрацию напряжений.  [c.498]

С целью выяснения причины такого характера изменения v в сварном стыковом соединении исследовали распределение сварочных напряжений и изучали механические свойства наплавленного металла сварного шва, зоны термического влияния и основного металла.  [c.204]
Характерной и отличительной особенностью напряженного состояния сварных соединений закаливающихся сталей с феррит-ным или аустенитным швом является возникновение сложного распределения продольных сварочных напряжений (рис. 6-17) это распределение характеризуется наличием сравнительно высоких напряжений сжатия в участке зоны на границе со швом и  [c.245]

Более совершенен расчет стойкости сварных соединений против образования XT, основанный на сопоставлении действительного структурно-водородного и напряженного состояния с критическим. Такой расчет на ЭВМ по программе, включающей решение тепловой задачи, расчет структуры, распределения диффузионного водорода, сварочных напряжений выполняется в соответствии с зависимостями (13.2)…(13.4), (13.11), (13.12). Программа позволяет оценить выбранные материалы, конструктивный и технологический варианты изготовления сварных узлов. С помощью программы могут быть составлены технологические карты свариваемости, наглядно иллюстрирующие развитие физических процессов, ответственных за образование трещин, в зависимости от температуры подогрева ТП. Карты позволяют определить необходимую температуру подогрева и допустимое  [c.537]

Для установления возможности создания благоприятных физико-механических свойств металла и повышения работоспособности сварного соединения проводили исследование влияния различных вариантов сочетаний видов сварки, сварочных материалов и свариваемых сталей, технологических режимов сварки, термообработки, дополнительных напряжений на распределение электродных потенциалов в зонах сварного соединения, а также на изменение микро- и макронапряжений, структуру, микротвердость.  [c.237]

Коррозионно-усталостные трещины также развиваются на внутренней поверхности сварных соединений, но отличаются характером распределения и незначительной разветвленностью. В зависимости от уровня действующих напряжений и интенсивности протекания коррозионных процессов трещины (в поперечном сечении) могут быть ориентированы по рискам, сварочным дефектам, следам механической обработки металла.  [c.101]

Так, например, на сопротивление усталости сварного соединения кроме абсолютных размеров, концентрации напряжений и состояния поверхност и влияют механические свойства металла шва, околошовной зоны и основного металла, распределение остаточных напряжений, дефекты сварки (непровары, неметаллические включения, сварочные трещины и т. д.). Эти факторы, в свою очередь, зависят от материала электродов и обмазки, от свойств основного металла, от технологии сварки, от квалификации сварщика, от методов контроля и выбраковки дефектных изделий и т. д.  [c.277]

Кроме того, подогрев делает более равномерным распределение температур при сварке и обеспечивает этим снижение уровня остаточных сварочных напряжений. При этом усадку воспринимают более широкие зоны с хорошей способностью к пластической деформации, вследствие чего уменьшается опасность хрупкого разрушения. Подогрев уменьшает скорость охлаждения металла шва и основного металла в зоне термического влияния. Это способствует полному разложению аустенита с образованием более стабильных структур, в результате чего пластичность сварного соединения и его технологическая прочность повышаются.  [c.116]

Структурные изменения приводят при отпуске к снижению твердости и более равномерному распределению ее значений в зоне сварного соединения (рис. 3-35), при этом повыщается пластичность и ударная вязкость металла. Уровень остаточных сварочных напряжений снижается на 70—80% (рис. 5-1).  [c.208]

Сварка вызывает в изделиях появление напряжений, существующих без приложения внешних сил. Напряжения возникают по ряду причин, прежде всего из-за неравномерного распределения температуры при сварке, что затрудняет расширение и сжатие металла при его нагреве и остывании, так как нагретый участок со всех сторон окружен холодным металлом, размеры которого не изменяются. Вследствие структурных превращений участков металла околошовной зоны, нагретых в процессе сварки выше критических точек, в свариваемых конструкциях возникают структурные напряжения. В отличие от напряжений, действующих на конструкцию во время ее эксплуатации и вызываемых внешними силами, эти напрял ения называют внутренними (собственными) и остаточными сварочными напряжениями. Если значения сварочных напряжений достигнут предела текучести металла, они вызовут изменение размеров и формы, т. е. деформацию изделия. Деформации могут быть временными и остаточными. Если остаточные деформации достигнут заметной величины, они могут привести к неисправимому браку. Остаточные напряжения могут вызвать не только деформацию сварного изделия, но и его разрушение. Особенно сильно проявляется действие этих напряжений в условиях, способствующих хрупкому разрушению сварного соединения, которое происходит в результате неблагоприятного сочетания концентрации напряжений, температуры и остаточных напряжений. Первые два фактора меньше поддаются изменению, чем остаточные напряжения, поэтому применяют ряд мер по предотвращению и снижению сварочных напряжений и деформаций.  [c.97]

Для повышения прочности сварных соединений (равномерного распределения напряжений в шве) прутки при сварке укладывают в определенном порядке. На рис, 131, а дана примерная схема последовательности укладки прутков при Х-образном соединении. Прутки укладывают попеременно с одной и с другой стороны заготовки, а, кроме того, во избежание коробления винипласта наплавление прутка производят последовательно в двух противоположных направлениях. Последовательность укладки прутков при выполнении У-образного шва показана на рис. 131, б. Если сварка ведется с предварительной укладкой корневого прутка, то для упрочнения сварного соединения дополнительно заваривают винипласт со стороны выступающей части корня. Для этого со стороны корня с помощью разметочного резца, имеющего закругленную вершину, делают небольшую У-образную канавку, которую затем заполняют сварочным прутком.  [c.233]

Рассмотренный кратко термодеформационный цикл сварки, обусловливая появление уравновешенных упругих деформаций в зоне сварного соединения, приводит к возникновению остаточных сварочных напряжений в сварном соединении. В зонах, где должны происходить деформации сжатия, возникают растягивающие остаточные напряжения, а уравновешивающие их сжимающие напряжения соответственно появляются в зонах с деформацией растяжения. На величину и распределение остаточных напряжений кроме неравномерных деформаций изменения объема металла при охлаждении оказывают влияние и объемные изменения, протекающие ниже температуры распада аустенита. Эти изменения у различных сталей протекают по-разиому и зависят от содержания в стали углерода и легирующих элементов. На рис. 4 представлена схема распределения остаточных напряжений в сварном соединении. Уровень напряжений и размеры растянутых и сжатых зон зависят от условий сварки и состава свариваемой стали. По данным табл. 2 можно судить о роли состава стали в возникновении остаточных напряжений в сварном соединении. Экспериментально определенные величина и распределение остаточных напряжений в сварных соединениях труб с толщиной стеики 30—36 м.м из стали 15ХМ, выполненных ручной дуговой сваркой с получением металла шва близкого состава, приведены на рис. 5.  [c.408]

В данной главе приводятся также общая характеристика прочности и распределение напряжений в сечениях для швов различных типов. Эти сведения могут быть полезными при проектировании сварных соединений. Подробнее о распределении напряжений в сварных швах изложено в работе [161 значения концентраций напряжений приведены в [1, 161 теоретическому определению сварочных напряжений посвящены монография (161 общим вопросам проектирования сварных конструкций — работа [22]. Перечисленные вопросы представляют интерес при оценке усталостной прочности соединений в случаях, если они подвергаются многацикловым нагружениям [1, 26].  [c.363]

Другой не менее важной задачей повышения работоспособности сварного соединения (кроме исключения остающегося подкладного кольца) является уменьшение площади поперечного сечения сварного шва. Это может быть достигнуто путем уменьшения угла скоса кромок стыкового соединения, что позволяет снизить общий уровень остаточных сварочных напряжений и обеспечить более равномерное их распределение по сечению стенки трубы. В последнее время институтами Оргэнергострой и ЦНИИТМАШ были проведены исследовательские работы в этом направлении. Так, в 1963 г. для главных паропроводов диаметром 273×62,5 мм из стали 12Х1МФ блоков 300 тыс. квт была разработана конструкция монтажного стыка с У-образной разделкой кромок при об-  [c.85]

При сварке в соединениях трубопроводов и поверхностей нагрева возникают внутренние напряжения. Они обусловлены усадкой металла шва в процессе кристаллизации, неравномерностью распределения температур в зоне сварного соединения и жесткостью свариваемого узла. Остаточные сварочные напряжения отрицательно влияют на надежность работы конструкции. Уровень этих напряжений может иногда быть очень высоким и достигать величины предела текучести свариваемой стали, т. е. 25—35 кгс1мм .  [c.205]

Остаточные сварочные напряжения оказывают различное влияние на прочность сварных конструкций в зависимости от вида действующей на них нагрузки, а также от величины и характера распределения этих напряжений. При статической нагрузке остаточные напряжения не оказывают влияния на прочность конструкций только в тех случаях, когда металл сохраняет спо10об ость пластически деформироваться. Особенно сильно проявляется действие остаточных. напряж1ений в условиях, способствующих возникновению хрупкого разрушения сварного соединения. Хрупкое разрушение происходит в результате неблагоприятного сочетания трех факторов копцентрации напряжений, остаточных напряжений и температуры.  [c.120]

Электрошлаковая сварка позволяет сваривать металл практически неограниченной толщины (1000 мм и более) без скоса кромок за один проход электрода. Сварное соединение содержит минимальный объем апектродного материала. Скорость электрошлаковой сварки в несколько раз превышает скорость автоматической сварки под флюсом и в десятки раз — скорость ручной дуговой качественным электродом. Сварное соединение, выполненное электрошлаковой сваркой, по своей структуре выгодно отличается от соединения электродуговой сварки равномерным распределением нанлавленного металла в зазоре и его небольшим объемом, значительно уменьшающими усадку шва и внутренние напряжения. Процесс обеспечивает достаточно глубокий и равномерный в поперечном сечении шва прогрев основного металла и резко уменьшает опасность закалки и появления трещин Б переходных зонах. Сварочная ванна надежно защищена слоем жидкого активного шлака. Благодаря этому металл шва однороден и полностью отсутствуют шлаковые и газовые включения. Над изделием находится один и тот же объем расплавленного шлака, его расход определяется заполнением зазора между поверхностью шва и ползу-  [c.180]


Напряжения в сварных соединениях и конструкциях от рабочих нагрузок, страница 3

U =

где δ - толщина соединяемых элементов; Dδ- усиление шва; v -полуширина шва (рис. 1.3, а).

Когда т ≤3, коэффициент формы шва

                                                                              αф = f(v/ρ))η                                                                                 (1.6)

где ρ — радиус закругления в зоне сопряжения шва с основным металлом; ηявляется функцией т (рис. 1.4).

При т > 3  η » 1 (рис. 1.4) и коэффициент формы

                                                           αф = f(v*/ρ)                                                          (1.7)

где  v*=3/U.

2. Концентрация напряжений в стыкуемых элементах вследствие смещения кромок соединяемых деталей (рис.1.5, а). Обозначим этот коэффициент концентрации αсм .Он равен

αсм= 1+3ε,

где ε = D/δ, D — размер смещения кромок, δ — толщина свариваемых элементов.

Рис. 1.5 Смещение кромок (а) и изгиб стыкового шва (б)

3. Концентрация напряжений в результате местного изгиба, вызываемого остаточной деформацией при сварке, определяемой величинами с и γ (рис. 1.5, б).

Концентрация напряжений, возникающих в зоне пор, имеет пространственный характер. Коэффициенты концентрации напряжений возле сферических пор в 1,5 раза меньше концентрации в зоне цилиндрических отверстий того же радиуса и положения относительно поверхности.

Стыковые швы при всех видах сварки — дуговой, контактной, электроннолучевой — являются оптимальными с точки зрения концентрации напряжений. При доброкачественном технологическом процессе, отсутствии пор, непроваров, включений, смещения кромок, при доведении до минимума остаточных местных сварочных деформаций и при рациональном очертании швов, результирующий коэффициент концентрации напряжений может быть сведен до значений, близких к единице. В нахлесточных, тавровых и угловых соединениях такой результат получить практически невозможно.

1.3.2. Лобовые швы нахлесточных соединений

В   лобовых   швах   имеется   в   наличии   значительная   концентрация напряжений.  На распределение напряжений  большое  влияние  оказывает конфигурация поперечного сечения шва: глубина проплавления е, угол при вершине βС и форма свободной поверхности шва (рис. 1.6). Концентрация напряжений заметно снижается при увеличении глубины проплавления, увеличении угла βС, в случае действия усилия вдоль катета, расположенного напротив угла βС, и введении плавных переходов от шва к поверхности соединяемых деталей.

Рис. 1.6 Элементы сечения лобового шва и схема приложения нагрузки Р.

а)


в)        Сечение С — А

 
                          

г)      Сечение В — В

Рис. 1.7 Распределение напряжений в моделях сварных соединений с двусторонними накладками.

 
                            

На  рис. 1.7,а  показано  сварное соединение   с   лобовыми   швами.   Распределение   напряжений   в   таком соединении показано на рис. 1.7, 6 (сечение А-А), на рис.1.7, в (сечение С-А) и  на  рис.1.7, г  (сечение   В-В).   Наибольший   коэффициент  концентрации ασ= 2 имеет место в сечении А-А (рис.1.7,6).

В нахлесточных соединениях с двумя лобовыми швами усилия между ними распределяются равномерно, в случае если элементы имеют равные толщины.

Рис. 1.8 Сварное соединение полос разной толщины δ1 и  δ2

При неодинаковых толщинах (рис. 1.8) распределение усилий между элементами определяется формулой

P1/P2 = 1+ [(δ2δ1/δ1)]·0,66l/(0,66l + 2δ2 )

где P1 — усилие в шве, находящемся на элементе меньшей толщины δ1; P2 —  усилие в шве, находящемся на элементе большей толщины δ2,; l —  длина нахлестки.

1.3.3.Фланговые швы нахлесточных соединений

В соединениях с фланговыми швами имеет место концентрация напряжений в швах и в основном металле между швами. В зависимости от их длины различают длинные и короткие фланговые швы.

Деформации и напряжения в стыковых и тавровых соединениях при газовой сварке

Внутренние напряжения и деформации , возникающие при сварке, зависят от вида сварки. При газовой сварке возникают значительно большие деформации, чем при дуговой.

Линейные сварочные напряжения по направлению действия делятся на:

  • продольные — расположенные параллельно оси шва;
  • поперечные — расположенные перпендикулярно оси шва.

Распределение продольных напряжений в стыковом шве таково, что на его концах из-за возможности свободной усадки они незначительны, а в средней части имеют достаточно большую величину, достигая предела текучести. При сварке встык продольные сокращения шва вызывают не только продольные, но и поперечные напряжения, поскольку деформированные листы стремятся распрямиться. Поэтому в средней части сваренных листов возникают напряжения растяжения, а по краям — напряжения сжатия. При разработке технологического процесса сварки обязательно следует учитывать поперечную и продольную усадку шва.

1 — продольные; 2 — поперечные

Рисунок 1 — Напряжения в стыковом соединении

В сварных конструкциях, имеющих тавровое сечение, под влиянием продольных и поперечных напряжений стенка и пояс тавра деформируются. Величина таких деформаций зависит от соотношения размеров стенки и пояса, последовательности наложения сварных швов, условий закрепления таврового сечения и т. д. Чем тоньше пояс и больше ширина вертикальной стенки, тем больше продольные напряжения сварного тавра. Кроме деформаций в плоскости соединяемых элементов возникают также и деформации свариваемых листов вне плоскости, которые, называются угловыми деформациями. На величину угловых деформаций влияют размер свариваемых листов, угол раскрытия шва (чем он меньше, тем меньше деформация), закрепление, количество проходов и т. д.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИИ В СТЫКОВЫХ ШВАХ

Сварные конструкции. Расчет и проектирование

ному сечению соединяемых элементов равномерно и опре­деляются по формуле

В стыковых соединениях с обработанными гладкими поверхностями швов, не имеющих внутренних дефектов (непроваров, трещин, пор, шлаковых включений), напря­жения от продольной силы распределяются по попереч-

Рис. 4.2. Распределение напряжений в стыковом шве

Когда поверхность имеет форму, показанную на рис. 4.2, а, распределение напряжений по сечению становится неравномерным. На рис. 4.2, б показано распределение напряжений в стыковом соединении при 2у=13 мм и —3 мм (рис. 4.2, а). Зоны шва, сопрягаемые с основным металлом, испытывают концентрацию напряжений. Сред­ние напряжения на оси шва несколько меньше напряже­ния в основном металле вне соединения.

Концентрация напряжений образуется также в корне шва при его непроваре.

Вторым источником концентрации может служить сме­щение одного элемента относительно другого (рис. 4.3, а, б), а также в результате местных деформаций, вызванных неравномерным сокращением шва.

Влияние концентраторов на прочность не учитывается при статических загружениях, но является весьма сущест­венным при действии динамиче­ских нагрузок.

Концентрация напряжений, выз­ванная очертанием шва, имеет ме­сто в зоне сопряжения шва с ос­новным металлом, зависит от сте­пени утолщения шва и радиуса Рис. 4.3. Депланация перехода.

(а) н изгиб стыкового Концентрация резко возрастает шва (б) при уменьшении радиуса до до­

лей миллиметра.

Концентрация напряжений, возникающих в зоне пор, имеет пространственный характер. Как показывают тео­ретические расчеты, коэффициенты концентрации напряже­ний возле сферических пор в 1,5 раза меньше концент­рации в зоне цилиндрических отверстий того же радиуса и положения относительно поверхности.

Стыковые швы при всех видах сварки —дуговой, кон­тактной, электронно-лучевой — являются оптимальными в отношении концентрации напряжений. При доброкачест­венном технологическом процессе, отсутствии пор, непро — варов, включений, смещении кромок, при доведении до минимума остаточных местных сварочных деформаций и, наконец, что особенно важно, при рациональном очер­тании швов, их плавных сопряжениях с основным металлом результирующий коэффициент концентрации напряжений может быть сведен до значений, близких к единице. В дру­гих типах соединений такой результат получить практи­чески невозможно.

Проектирование и монтаж дымоходов

Корректность проектирования и монтажа дымохода влияет на безопасность использования отопительной системы. Узнать подробности этого процесса вы можете на сайте http://dymari.kiev.ua/. Требования к проектированию дымоходов Основной критерий к установке дымохода – …

Производитель металлоапластиковых конструкций

Если вы ищете качественные и недорогие металлопластиковые конструкции, их вы можете заказать на «ОкнаПроект» — сайте, на котором представлена вся подробная и полезная информация. В частности, у нас вы можете …

ХОЛОДНЫЕ ТРЕЩИНЫ

Наиболее часто холодные трещины возникают в ле­гированных сталях в тех случаях, когда металл под дей­ствием термического цикла сварки претерпевает закалку. В этих случаях холодные трещины при сварке появляются в результате …

Бюллетень 15 Stresstech: Остаточное напряжение при сварке

Бюллетень 15 Stresstech
Текст: Юкка Вартиайнен, Рисунки: Stresstech

Во время производства часто две детали соединяются вместе. Один из широко используемых методов — это сварка. Обеспечить хорошее качество сварных швов непросто, так как быстрое нагревание и охлаждение в зоне сварки создает остаточные напряжения и изменяет закалочные свойства. Сварные швы определяются как критические участки, подверженные механическим повреждениям.Механические отказы включают чрезвычайно сложное взаимодействие нагрузки, времени, материалов, производственных процессов и окружающей среды. Результат сварочного воздействия следует компенсировать в конструктивном исполнении. По мере роста требований необходимо исследовать новые материалы. Использование современных высокопрочных сталей проблематично, так как трудно найти подходящие присадочные материалы.

Из-за плавления свариваемого материала в области сварного шва происходят изменения микроструктуры. Это приводит к развитию зоны термического влияния (ЗТВ).Для материалов с более высоким пределом текучести HAZ может привести к снижению твердости и релаксации полезных остаточных напряжений. Эти проблемы можно решить, выбрав правильный размер и тип сварного шва. Очень частая проблема сварных соединений — отсутствие проплавления и подрезов. Эти дефекты могут выступать в качестве потенциального места возникновения трещин. В худших случаях из-за быстрого нагрева и охлаждения остаточные напряжения могут измениться, так что возникают более высокие концентрации напряжений и растягивающие напряжения, которые значительно снижают сопротивление усталости.

Случай 1

Одним из распространенных методов измерения остаточных напряжений в кристаллических материалах является метод, основанный на дифракции рентгеновских лучей. В обсуждаемом примере роботизированный рентгеновский дифрактометр используется для измерения остаточных напряжений в сварном шве. Схема измерения показана на рис. 1 и рис. 2. В этой установке робот совершает движения, что позволяет измерять остаточные напряжения практически любой формы и размера образца.

Figure 1. Measurement setup of the weld toe. Рисунок 1. Схема измерения носка сварного шва. Figure 2. Close-up of the setup and measurement directions. Рисунок 2.Крупный план установки и направлений измерения.

Случай 2

Типичное распределение остаточных напряжений на поверхности по сварному шву показано на рис. 3. Как можно видеть, остаточные напряжения в сварном шве обычно растягиваются параллельно, и особенно в зоне носка сварного шва в поперечном направлении. направление к сварному шву.

Влияние ЗТВ можно минимизировать за счет оптимизации процедуры сварки и последующей обработки. Доступно множество различных методов последующей обработки: термообработка после сварки, обработка TIG, ударная обработка, шлифование заусенцев, обработка высокочастотным механическим ударом (HFMI) и многие другие.

В качестве примера влияние HFMI показано в следующем примере остаточного напряжения при сварке.

Figure 3. Example of residual stress distribution over a straight weld seam. Transverse direction on the left and longitudinal direction on the right. Рис. 3. Пример распределения остаточных напряжений по прямому сварному шву. Поперечное направление слева и продольное направление справа.

Case 3

При дифракции рентгеновских лучей глубина измерения мала, всего несколько микрометров от поверхности. Чтобы измерить глубже, материал необходимо удалить. Одним из способов удаления материала без воздействия на остаточные напряжения является электрополировка.Метод электрополировки позволяет измерять профиль глубины. Когда дифракция рентгеновских лучей и электрополировка комбинируются с роботом, профиль глубины может быть создан в виде трехмерной карты, где направление X параллельно сварному шву, направление Y является поперечным на поверхности образца, а направление Z — вниз в материал. Результат может быть отображен в виде тепловой карты, и в качестве примера влияние сварки на остаточные напряжения показано на рис. 4. В этом примере показаны несколько различных образцов сварных швов, а подошва сварного шва была подвергнута последующей обработке методом HFMI. .На рис. 4 цвета от красного до синего соответствуют переходам от растягивающих к сжимающим напряжениям. Белая линия показывает нулевые уровни напряжения. Есть незначительные различия в площадях сжимающих напряжений между разными образцами. Обработка HFMI создала сжимающие напряжения глубиной до 2 мм в области носка, что можно увидеть на распределении профиля остаточного напряжения по глубине на рисунке 3, график D. Суммарное интегральное остаточное напряжение по всему образцу должно быть равно нулю, таким образом, глубже в материале. остаточные напряжения становятся растягивающими.

Figure 4. Residual stress depth distribution examples of the HFMI treated toe areas. Graphs A-C are examples of heat map residual stress depth profiles and graph D is a collection of residual stress depth profiles at 0 mm location. Image modified from [1]. Рис. 4. Примеры распределения глубины остаточного напряжения на пальцах ног, обработанных HFMI. Графики A-C являются примерами профилей глубины остаточного напряжения на тепловой карте, а график D представляет собой набор профилей глубины остаточных напряжений в точке 0 мм. Изображение изменено из [1].

Stresstech специализируется на промышленных приложениях для измерения остаточных напряжений на основе дифракции рентгеновских лучей. Не стесняйтесь обращаться к нам, чтобы узнать больше об измерениях остаточного напряжения с помощью рентгеновских лучей и их применениях.

Источники

[1] Лассе Суоминен, Мансур Хуршид, Яри Парантайнен.Остаточные напряжения в свариваемых деталях после методов послесварочной обработки. Разработка процедур 66 (2013) 181 — 191
[2] Мансур Хуршид. Статический и усталостный анализ сварных стальных конструкций — некоторые аспекты облегченной конструкции. Докторская диссертация, Отдел легких конструкций, Департамент авиационной и автомобильной техники, Школа инженерных наук, Королевский технологический институт KTH

Residual Stress in Welding PDF cover.

Оценка усталостной долговечности ортотропного стального настила с покрытием UHPC

  • Журналы
  • Публикуйте вместе с нами
  • Партнерские отношения с издателями
  • О нас
  • Блог

Инженерный журнал

+ Журнал Обзор меню для авторов редактора PDFFor

Содержание

Специальные выпуски

SubmitJournal of Engineering / 2017 / СтатьиСтатьи Разделы

На этой странице

АннотацияВведениеВыводыРаскрытие информацииКонфликт интересов БлагодарностиСсылкиАвторское право .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *