Деформации и напряжения при сварке

Как известно из физики, все металлы при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. Если нагреть незакрепленный металлический стержень, то он удлинится на определенную величину. Если этот стержень охладить до первоначальной температуры, то он примет те же размеры, которые имел до нагрева.
Если же закрепить концы стержня, то он не сможет свободно удлиняться или укорачиваться. Нагрев или охлаждение закрепляемого стержня вызовут в нем термические напряжения, которые могут образовать его изгиб или другой вид деформации вплоть до разрушения. Подобные термические напряжения и деформации имеют место при сварке конструкций.
Основными причинами, вызывающими напряжения и деформации при сварке стальных конструкций, являются неравномерное нагревание металла и усадка наплавленного металла.
Неравномерное нагревание основного и наплавленного металла имеет место во всех случаях, когда производится сварка без специального подогрева основного металла. В месте горения сварочной дуги температура достигает 1600°. С увеличением расстояния от места горения дуги температура металла уменьшается. В результате в зоне нагрева участок металла будет стремиться увеличить свои размеры, но этому воспрепятствуют прилегающие холодные участки. В нагретом металле возникают сжимающие напряжения, под воздействием которых металл в нагретой зоне частично деформируется.
При охлаждении объем нагретого металла будет уменьшаться и стягивать прилегающие холодные частицы металла.
Если такому стягиванию не препятствуют внешние силы, как, например, при стыковке двух свободно лежащих листов, то в сварном шве не будет сварочных напряжений. Если же стягивающим усилиям будет оказывать сопротивление прилегающий к сварной зоне холодный металл, как, например, в случае заварки трещины в замкнутом контуре, то в шве возникнут внутренние напряжения.
Усадка наплавленного металла объясняется уменьшением объема металла в процессе перехода его из жидкого состояния в твердое. В результате усадки сварного шва в соседних участках возникают растягивающие напряжения, которые вызывают деформации свариваемых конструкций. Чем больше расплавленного металла образуется в процессе ведения сварки, тем большие возникают напряжения и деформации.

загрузка...

Похожие сообщения

Написать комментарий

Комментариев нет коммент.

Написать ответ


[ Ctrl + Enter ]