Напряжением называют силу, отнесённую к площади, на которой она действует.
Деформация – изменение формы и размеров тела под действием внешних либо внутренних сил.
Сварка, как и другие процессы обработки металлов (штамповка, литьё, термическая обработка) вызывает возникновение в изделиях собственных напряжений. Собственными напряжениями называют те напряжения, которые существуют в изделиях без приложения внешних сил.
Поэтому, в начальный момент создания сварных металлоконструкций при их проектировании необходимо считаться с возможностью появления в них значительных остаточных напряжений и деформаций, которые могут изменить проектные формы и размеры.
В зависимости от причины вызвавшей напряжения будут возникать следующие напряжения:
- Тепловые напряжения вызванные неравномерным распределением температуры во время сварки.
- Структурные напряжения возникают вследствие структурных превращений сопровождений переохлаждения аустенита в около- шовной зоне и образования продуктов закалки мартенсита, объём которого больше объёма исходной структуры.
|
|
Структурные напряжения не могут существовать при отсутствии тепловых напряжений, тогда как тепловые могут существовать при отсутствии структурных.
В зависимости от времени существования собственных напряжений деформации различают:
- Временные (переменные) существующие в конструкции лишь в определённый момент времени. Если при этом возникшие напряжения не превысят предела упругости, временные напряжения и деформации исчезают после охлаждения изделия.
- Остаточные - остаются в изделии после причины их возникновения. Эти напряжения и деформации возникают вследствие неравномерного нагрева. Но при этом в отдельных объёмах нагреваемого изделия должны иметь место термопластические деформации или структурные превращения с образованием продуктов закалки.
При сварке воздухоохладителя будут возникать внутренние напряжения первого рода, которые действуют и уравновешиваются в крупных объёмах, соизмеримых с размерами изделия или отдельных его частей. Эти напряжения могут быть определены экспериментально или расчётным путём. К напряжениям первого рода относятся, как правило, внутренние напряжения, вызванные неравномерным нагревом и остыванием, либо
неравномерной пластической деформацией. Поэтому сварочные напряжения и являются напряжениями первого рода.
По виду напряжённого состояния будут возникать объёмные трёхосные, действующие в трёх направлениях.
В зависимости от изменения при сварке форм и размеров детали будут возникать:
- Деформации в плоскости, появляющиеся в изменении форм и размеров детали или конструкции в их плоскости. Они могут быть продольными, поперечными или изгиба.
|
|
- Деформации из плоскости (угловая деформация) – проявляется в образовании поперечных и продольных волн, изломов плоскости свариваемых листов или элементов изделия, в грибовидном изгибе пояса при сварке тавровых и двутавровых сечений и других изменениях формы детали.
Меры борьбы со сварочными напряжениями и деформациями.
Для сварки воздухоохладителя выбираю проволоку с пониженным содержанием углерода. Весь комплекс борьбы со сварочными напряжениями и деформациями можно расчленить на две группы:
1) Мероприятия, предотвращающие вероятность возникновения деформаций и напряжений или уменьшающие их влияние. При сварке воздухоохладителя для предотвращения возникновения деформаций и напряжений предлагаю применить жёсткое закрепление, выполнение швов от середины к краям.
2) Мероприятия, обеспечивающие последующее исправление деформаций и снятие возникших напряжений. После сварки предлагаю выполнить термообработку для снятия остаточных напряжений.