|
Термические деформации и напряжения
Деформации и напряжения, которые возникают от неравномерного охлаждения и нагревания изделия, называются термическими или тепловыми.
Как известно, при нагревании все металлы расширяются, а при охлаждении — сжимаются. Незакрепленный участок металла, будучи нагрет и затем охлажден до первоначальной температуры, примет те же размеры, которые имел до нагревания. Величина расширения металла зависит от коэффициента линейного расширения и температуры нагрева.
Коэффициенты линейного расширения металлов следующие:
Малоуглеродистой стали … 0,0115
Чугуна серого литейного … 0,011
Меди … 0,0162
Латуни … 0,01
Бронзы … 0,017
Нержавеющей стали … 0,0185
Алюминия … 0,0238
На величину деформации влияет теплопроводность свариваемого металла: чем выше теплопроводность, тем равномернее распределяется тепловой поток и тем меньше деформация. Поэтому при сварке нержавеющих сталей, обладающих большим коэффициентом линейного расширения и меньшей теплопроводностью, деформации получаются большими, чем при сварке низкоуглеродистой стали. Алюминий же, имеющий более высокий показатель линейного расширения, но намного лучше проводящий тепло, по сравнению с низкоуглеродистой сталью при сварке дает меньшие деформации.
Термические напряжения при сварке возникают без воздействия внешних усилий. Такие напряжения в металле называются собственными или внутренними. Наибольшее значение из собственных термических напряжений имеют те, которые появляются во время охлаждения изделий. Если эти напряжения функционируют только вдоль линии шва, то они не влияют на прочность сварного соединения. Более опасными считаются поперечные напряжения, то есть действующие перпендикулярно оси шва - они могут стать причиной появление холодных трещин в околошовной зоне или шве. Если деформации и напряжения появляются в изделии только в процессе сварки и исчезают при остывании после сварки, они называются временными.
Деформации и напряжения, которые сохраняются после сварки при полном охлаждении швов, называются остаточными. Когда металл обладает пластичностью и работает при статических нагрузках, остаточные напряжения практически не влияют на прочность сварной конструкции.
Складываясь с напряжениями от рабочих нагрузок, общие напряжения вызывают пластическую деформацию металла и тем снимаются. В толстом металле (более 40 мм) возникают объемные остаточные напряжения, действующие в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Такие напряжения наиболее опасны для прочности конструкции, так как вызывают хрупкость металла. При наличии концентраторов напряжений (надрезов, непроваров, трещин и пр.), низкой окружающей температуры и повышенной жесткости конструкции возникновение пластических деформаций затруднено и в данном месте может появиться хрупкое разрушение металла.
Для устранения остаточных напряжений в этом случае применяют термообработку после сварки. Остаточные деформации, если они выходят за пределы, допускаемые техническими условиями на изготовление данного изделия, требуют его правки после сварки.
|
| Категория: Мои статьи | Добавил: ЗаводДиском (23.05.2010)
|
| Просмотров: 6671
| Рейтинг: 2.0/1 |
| |
