|
| |
|
Слаботочка Книги 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 металла и термического цикла охлаждения (скорости охлаждения). Чем выше скорость охлаждения, тем ниже Т„ и Т. От состава металла и скорости охлаждения зависит также деформация г,. структурного превращения. Механические свойства металла также зависят от температуры. Модули упругости Е и сдвига G снижаются с ростом температуры, в то время как коэффициент Пуассона ц несколько возрастает  100 200 300 Ш 500 600 Т/С Рис. 7.3. Зависимость модулей упругости £, G и коэффициента Пуассона ц от температуры для стали 25 Сг--- Рис. 7.4. Диаграмма зависимости напряжения от деформации для идеального упру-гопластического металла (рис. 7.3). Характер зависимости напряжения а от деформации 8 при растяжении образца изменяется сложно при повышении температуры. Когда материал рассматривают как идеальный упругопластический (рис. 7.4), диаграмма может быть описана лишь двумя характеристиками - модулем упругости Е и пределом текучести о; 8, = а,/Е: Таблица 7.1 Теплофизические свойства некоторых металлов
* Средний коэффициент линейного расширения ав диапазоне температур О-1000 "С, при определеннн которого исключено сокращение металла вследствие структурного превращения. На рис. 7.5 представлены графики зависимости от температуры для некоторых металлов (сплошные линии). Иногда эти слож- ные графики заменяют схематизированными (пунктирные линии). Для низкоуглеродистой стали предел текучести при изменении
100 200 300 400 500 600 700 Т°С исимость предела текучести металлов от температуры: / - пизкоуглероднстая сталь; 2 - титановый сплав температуры от О до 500 °С принимают постоянным, а затем понижающимся до нуля при 600 °С. В действительности и при Т > > 600 °С предел текучести металла не равен нулю. Для титанового сплава изменение принимают в виде одной прямой линии. § 3. Образование напряжений и деформаций при непрерывном нагреве и остывании Изучение собственных напряжений при сварке целесообразно начинать с простейших примеров. Рассмотрим изменение напряжения при нагреве стержня, закрепленного по концам (рис. 7.6, а), до 500 °С и последующем его охлаждении. Будем полагать, что модуль упругости Е и предел текучести а. для низкоуглеродистой стали изменяются непрерывно с повышением температуры, как показано на рис. 7.3 и 7.5. Материал идеальный упругопластиче-ский (см. рис. 7.4). Напряжения сжатия на рис. 7.6, б будем откладывать вниз, а напряжения растяжения-вверх; полные деформации удлинения, равные сумме упругих и пластических, - вправо, а деформации укорочения - влево. Для определения деформаций будем использовать формулу (7.2), а для определения напряжений - формулу а = Ее упр- (7.6) В закрепленном по концам стержне наблюдаемая деформация £„ равна нулю. Поэтому из (7.2) для полной собственной деформации 8 = 8упп + 8пл = - га. (7.7) Так как при нагреве > О, то согласно (7.7) г = Вур + пл < • Поэтому кривая из точки О идет вниз влево. В расчетах используется действительная зависимость от температуры, показанная сплошной линией / на рис. 7.5, изменение модуля упругости Е происходит, как показано на рис. 7.3, коэффициент линейного расширения а принимаем не зависящим от температуры в диапазоне температур до 600 °С и равным 12-10-" °С; отсчет температур ведется от О °С. Пока напряжение о не достигнет предела текучести в некоторой точке Л, соответствующей температуре примерно 100 °С,   б, мпа -200 -600 Рис. 7.6. Образование напряжений в стержне с жестко заделанными концами: а - схема испытания; б - напряжения и деформадии в сТержне из низкоуглеродистой стали; в - напряжения и деформации в стержне из титанового сплава пластических деформаций нет. Участок OA не является прямой линией, потому что по мере повышения температуры модуль упругости Е несколько уменьшается и согласно (7.6) напряжения не зависят линейно от 8yj,p. В точке Л напряжения достигают предела текучести. При дальнейшем повышении температурь! напряжение равно (Тх. хотя полная деформация е = -Еа возрастает. На участке АВ вследствие падения Стх напряжение о снижается. В точке В нагрев стержня прекращается. В стержне имеются пластические деформации 6, равные согласно (7.7) (7.8) -сгхв/£в; еплд - - Баз - еупрв; сгв и fa - предел текучести и модуль упру- ГДе Еупрв --"тв-и> "ТВ гости металла при температуре Тв- При охлаждении отсчет пластических деформаций на стадии остывания стержня следует начать заново. Пластические деформации 8пдд в формуле (7.4) будут играть роль начальных деформаций 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 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||