|
| |
|
Слаботочка Книги в зоне прокагкй существует определенное усилие на ролики Р», при котором остаточные напряжения, npHMqjHO равные до прокатки пределу текучести, снижаются после прокатки до нуля. Утонение металла при этом составляет около 0,5-1 %. На основании формулы (9.4), если а та о, а аон = О, для определения Рд получена формула Pe = b]/lO,ldsa;/£. (9.5) Вычисленное по формуле (9.5) усилие на ролики Pq должно уточняться при правке конкретного изделия. Если ширина зоны пластических деформаций, вызванных сваркой, Велика, а ролик узкий, то околошовную зону необходимо прокатывать последовательно (рис. 9.6, д), с порядком положения роликов /-5. В случае невозможности прокатать всю зону пластических деформаций 2Ь„ (рис. 9.6, ё) необходимо создать перекат в зоне, доступной для прокатки (положение роликов / и 2), назначая Р>Р, чтобы собственные напряжения были уравновешены в пределах узкой зоны и не передавали сжимающие усилия на остальную часть конструкции. Если в шве нежелательно снижать пластические свойства металла при прокатке (рис. 9.6, ж), то прокатывают при повышенных усилиях только околошовную зону, добиваясь устранения деформаций за счет напряжений сжатия в околошовной зоне. Для нахлесточных соединений суммарная толщина Spg,., при использовании формул (9.4) и (9.5) равна 2s. Прокатка может применяться и для устранения деформаций от точечных сварных соединений. Если прокатка не дает достаточного исправления, то ее можно повторить. Повторная пр©катка по одному и тому же месту при неизменном усилии вызывает затухающую пластическую деформацию, составляющую не более 10-15 % от деформации предыдущего пропуска. Для получения большей пластической деформации при повторных прокатках следует повысить усилие. Механическая правка прокаткой требует высокого качества сборки перед сваркой и определенной очередности сборки, сварки и правки. Если сварка одного из швов не ухудшает качества сборки второго, то исправление может выполняться после сварки обоих швов. Устранение деформаций прокаткой осуществляется на элементах толщиной до 8-12 мм, но возможно и на больших толщинах. Для получения равасшерноя пластической деформации металла по толщине отншгенже dis не следует принимать менее 15-20. Прокатка может применяться на изделиях из сталей, титановых и алюминиевых сплавов. Не рекомендуется применять прокатку для конструкций из малогшастичных материалов. При наличии коррозионной среды требуется проверка влияния прокатки на ЕоррозионнуЮ стойкость сварных соединений. Термические способы также основаны на создании пластических деформаций необходимого знака. При местных нагревах (так называемая термическая правка) создают пластические деформации укорочения. Это означает, что нагрев, как правило, должен про- водиться вне зон пластических деформаций, возникших при сварке. Например, в изогнутых балках нагревают более длинную сторону (рис. 9.7, а) и вызывают обычную усадку металла, как при сварке. Усадочная сила после местного нагрева выпрямляет балку. В листах, потерявших устойчивость от напряжений сжатия (рис. 9.7, б), создают нагревы и усадку в зонах сжатия. Сокращение листа в результате термической правки и последующего остывания обеспечивает его выпрямление. Углеродистые стали обычно нагревают газовым пламенем до 600-800 °С. Нагрев ведут пятнами или полосами. Необходимо стремиться к кратковременному и концентрированному нагреву, чтобы соседние зоны оставались ненагретыми и сопротивлялись расширению нагретого металла, вызывая в нем усадку. Зоны нагрева  Зона нагрева Рис. 9.7. Использование местного нагрева для создания усадки металла О результатах правки можно судить лишь после полного остывания конструкции. Листовые элементы иногда после нагрева осаживают молотками на плоскость. Так как нагретый металл имеет низкий предел текучести, то он легко осаживается и в нем при этом возникают пластические деформации укорочения. Успех правки зависит от квалификации и опыта правщика, так как технологу трудно регламентировать и контролировать все параметры правки. Благодаря простоте, универсальности и маневренности термическая правка нашла широкое применение в производстве. Термическая правка путем общего нагрева детали при отпуске без использования приспособлений невозможна, так как напряжения снижаются как в зонах растяжения, так и в зонах сжатия. Равновесие сил почти не нарушается, а следовательно, перемещения сохраняются. Если детали с помощью жесткого приспособления придать нужную форму, а затем поместить ее вместе с приспособлением в печь, то будет происходить релаксация напряжений до низкого уровня. При освобождении детали из приспособления после отпуска она не деформируется и сохраняет ту форму, которую ей придали. К этому, довольно дорогому способу правки прибегают в тех случаях, когда другими методами не удается добиться необходимого эффекта. ГЛАВА 10 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ СВАРНЫХ СОБДИВЕЦИН § 1. Горячие трещины Под технологической прочностью сварных соединений понимают их способность выдерживать без разрушения различного рода воздействия, которые могут возникнуть в процессе сварки, остывания или вылеживания сварных конструкций под влиянием сварочных деформаций и напряжений. Различают так называемые горячие трещины, которые представляют собой межкристаллические разрушения, возникающие во время кристаллизации металла, а также при высоких температурах в твердом состоянии из-за вязкопластической деформации, и холодные трещины, природа которых может быть различной. У многих низколегированных и легированных сталей они образуются под влиянием фазовых превращений в твердом состоянии после окончания процесса сварки в течение последующих нескольких суток. В процессе сварки и остывания могут возникать также деформационные трещины, вызванные исчерпанием пластичности металла в концентраторах напряжений. Последний вид трещин не относят к технологической прочности, а рассматривают их мяк проявление ограниченной пластичности металлов и деформационного старения, возникающих вследствие термического цикла сварки и высокого уровня сварочных деформаций и напряжений (см. гл. 5). Исследованиями установлено, что в процессе сварки в зоне затвердевания расплавленного металла в большинстве случаев возникают напряжения растяжения вследствие образующихся деформаций удлинения металла. Собственные деформации е в соответствии с формулой (7.2) равны разности наблюдаемых 8„ и температурных 6ot деформаций: е = 8упр + епл = е„-8„. (10.1) Структура формулы (10.1) показывает, что одной из причин появления деформаций удлинения является температурная усадка металла, выражаемая величиной ett. Если температура понижается, т. е. АТ < О, то-Sa - - «АТ положительна. Следовательно, даже при 8„ < О может возникать деформация удлинения. Деформации удлинения будут еще больше, если е„ > 0. Значения е„ становятся положительными вследствие сложных процессов нагрева и охлаждения соседних участков. Значения 8„ зависят также от формы свариваемых деталей и их закрепления. Например, при приближении шва к краю пластины (рис. 10.1, а) происходит расширение металла в направлении сварки и резкое увеличение размера / в зоне кристаллизующегося металла ванны при развороте кромок. Узкие пластины (рис. 10.1, б) при сварке сильно изгибаются от неравномерного нагрева и создают удлинение металла в районе участка /j рядом со сварочной ванной; одновременно по той же причине про- 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 |