|
| |
|
Слаботочка Книги .унимает, наклеп, достигнутый при холодной прокатке металла. На рис. З.П показано распределение твердости в сварном соединении из сплава АМгб. Твердость шва и околошовной зоны близки к твердости отожженного металла. Предел прочности и предел текучести оказываются заметно lh Основной нагартобанный металл ПО: ЮО SO 80 70  1. Ж111Ш11Ж11ГШ11ШПШ Ототтенный металл 1-!-1-1-1- 8 10 12 14 !6 18 20 22 24 1,ММ  ниже, чем у основного металла, а пластичность повышается. Представление о размерах зоны и степени разупрочнения дает также табл. 3.1. Зоны, где металл обладает пониженным пределом текучести по отношению к пределу текучести соседнего металла, называют мягкими прослойками. Паяные стыковые соединения, припой в которых менее прочен, чем основной металл, также содержат мягкую прослойку. Прочность таких соединений зависит не только от прочности металла мягкой зоны, но и от ее относительного размера X = his, где h- ширина прослойки; s- толщина металла. Таблица 3.1 Изменение свойств иаклепаииого металла в сварных стыковых соединениях Чварной шав Рис. 3.11. Распределение твердости по Виккерсу сварного шва из сплава АМгб (s = 2,8 мм)
Другим типичным примером образования механической неоднородности и прослоек является сварка термически обработанных сталей. Будем для простоты рассматривать сварку без присадочного металла. Тогда шов и околошовная зона, нагретые до температуры выше Лсз, в процессе охлаждения закаливаются и имеют более высокую твердость и прочность, чем основной металл. Этот участок называют твердой прослойкой (рис. ,ЗЛ2, la). Рядом с ней по обе стороны находятся участки высокоотпущенного металла, который и по отношению к основному металлу, и по отношению к твердой прослойке имеет пониженный предел текучести. Эти зоны образуют две мягкие прослойки. В случае если TCpMiije-ски обработанная сталь сваривается аустенитным швом (рис. 3.12, б), возникает еще более сложное сочетание мягкого аустенитного шва, двух твердых и двух мягких прослоек. Если отношение пределов текучести прослойки и соседнего участка больше единицы, то прослойка будет твердой; в обратном случае - мягкой твердая прослойка  Мягкие прослойки Мягкие прослойки  Твердые прослойки Рис. 3.12. Твердые и мягкие прослойки в сварных соединениях  Необходимость изучения прослоек объясняется тем, что механические свойства сварных соединений, такие, как прочность, деформационная способность, энергоемкость при разрушении, а также место Pt характер разрушения, зависят от степени и топографии механической неоднородности. Механические свойства образца, вырезанного из мягкой прослойки и имеющего низкую прочность, еще не свидетельствуют о том, что сварное соединение в целом обладает такими же свойствами. Взаимодействие отдельных зон протекает сложным образом, и агрегатная прочность сварного соединения, как правило, не совпадает с прочностью какой-либо прослойки. Рассмотрим случай, когда растягивающая сила направлена вдоль шва и все прослойки испытывают одинаковые деформации. Деформационная способность соединения и, как показано ниже, его несущая способность ограничены пластичностью металла наименее пластичной прослойки. На рис. 3.13 показаны диагр зависимости напряжения от деформации в различных зонах сварного соединения. Точки Л, Л2 и Лд соответствуют разрушению образца. Разрушение наступит при е = ел,. При этом напряжения 01 в основном металле, Од в шве и Oj в твердой прослойке будут сильно различаться. Продольная растягивающая сила в осноом воспринимается участком основного металла, так как его площадь Рис. 3.13. Диаграммы зависимости напряжения а от деформации е для различных зон сварного соединения при растяжении вдоль шва: / - основной металл; 2 - зона термического влияния (твердая прослойка); 3 - шов  Рис. 3.14. Зависимость Ов, ф и Д от относительной толщины прослойки намного превосходит и площадь поперечного сечения шва, и площадь твердой прослойки. И хотя уровень напряжений с а в твердой прослойке будет велик, средние напряжения будут близки к Oi, ЧГ& существенно ниже разрушающих напряжений в точке А. Это означает, что прочность сварного соединения с твердой прослойкой, нагруженного вдоль шва, окажется ниже, чем прочность такого же элемента из основного металла, так как разрушение в последнем случае произойдет при напряжениях, близких к Oi<Zcia, Отрицательное влияние твердой прослойки сказывается сильнее, siAP если по длине соединения встречаются резкие изменения сечения шва, вызывающие концентрацию напряжений, или еще хуже - поперечные трещины или другие дефекты в твердой прослойке. При действии силы вдоль шва наличие малопрочных мягких прослоек практически не влияет на общую несущую способность нагруженного элемента, так как площадь прослоек обычно невелика. Рассмотрим работу мягкой прослойки при растяжении стыкового соединения поперек шва (рис. 3.14) достаточно большой протяженности за плоскость чертежа. В упругой стадии нагружения мягкая прослойка и соседние участки деформируются однородно, и при достижении предела текучести материала мягкой прослойки а в ней возникает пластическая деформация, в то время как соседние участки остаются в упругом состоянии. При дальнейшем повышении нагрузки и деформации коэффициент поперечной деформации ц у прослойки будет выше, чем у соседнего металла. По мере развития пластической деформации в прослойке ц 0,5, в то время как в упругих частях ц = 0,3. Из-за неодинаковой поперечной деформации возникают касательные напряжения, максимальные на плоскостях раздела. Они будут препятствовать поперечному сужению прослойки в направлении толщины листа. Чем уже прослойка, т. е. чем меньше х = h/s, тем меньшее поперечное сужение получает прослойка к моменту возникновения в ней истинных разрушающих напряжений Ср. Так как среднее истинное разрушающее напряжение Ор меняется мало, то в более узких мягких прослойках площадь утоненного поперечного сечеиия прослойки Fy к моменту разрушения будет больше, а следовательно, будет больше и разрушающая сила РрГ Pp = crpfy. (3.13) В этом заключается причина повышения несущей способности (эффект контактного упрочнения). Повышение разрушающей силы 0 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 |
||||||||||||||||||||||||