Деформации и напряжения при сварке Автор: студент АМ-17-13 Герасимов Николай Анатольевич Руководитель: Головков Алексей Николаевич Еловский филиал ГБОУ. - презентация

1 Деформации и напряжения при сварке Автор: студент АМ Герасимов Николай Анатольевич Руководитель: Головков Алексей Николаевич Еловский филиал ГБОУ СПО Осинский профессионально-педагогический колледж

2 Любое силовое воздействие на тело сопровождается возникновением в нем напряжений и развитием деформаций. Помимо напряжений и деформаций, возникающих в деталях под действием приложенных нагрузок, в них могут быть так называемые собственные напряжения и деформации и существующие в телах при отсутствии внешних сил. К ним относятся и сварочные напряжения и деформации, наблюдаемые в свариваемых деталях. В зависимости от продолжительности существования их разделяют на временные, существующие в период выполнения сварки, и на остаточные, устойчиво сохраняющиеся в течение длительного времени после сварки.

3 Напряжения Напряжением называется сила, отнесенная к единице площади поперечного сечения детали. В зависимости от направления действующих усилий могут возникать напряжения растяжения, сжатия, изгиба среза и кручения. Напряжение, при котором происходит разрушение, называется пределом усталости.

4 В зависимости от характера и объемов распределения напряжения различают одноосные (линейные), двуосные (плоскостные) и трехосные (объемные), а также напряжения I рода (в макро объемах тела), II рода (в пределах кристаллических зерен металла) и III рода (в пределах кристаллической решетки).

5 Деформации Деформацией называют изменение размеров или формы тела под действием приложенных к нему сил. Деформации могут быть упругими и пластическими. Если размеры и форма тела восстанавливаются после прекращения силового воздействия, то такая деформация является упругой.

6 Деформацию, остающуюся после снятия нагрузки, называют пластической или остаточной. Сварочные деформации обычно характеризуют прогибами элементов, углами поворота, укорочениями, величинами выхода точек тела из плоскости равновесия. Деформации, приводящие к изменению размеров всего изделия, искривлению его геометрических осей, называют общими. А деформации, относящиеся к отдельным участкам его, называют местными.

7 Основными причинами возникновения собственных напряжений и деформаций в сварных соединениях и конструкциях являются: –неравномерное нагревание металла при сварке; –литейная усадка расплавленного металла; –структурные и фазовые превращения в затвердевающем металле при охлаждении.

8 Неравномерное нагревание металла при сварке Все металлы при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. Процессы сварки плавлением характеризуются местным нагревом металла с образованием неравномерного температурного поля в сварном соединении.

9 Неравномерное нагревание металла при сварке При наличии непрерывной связи между нагретыми и холодными участками металла свариваемой детали в нем возникают сжимающие и растягивающие внутренние напряжения.

10 При охлаждении и затвердевании жидкого металла сварочной ванны происходит его усадка.

11 Явление усадки объясняется тем, что при затвердевании увеличивается плотность металла, в результате чего объем его уменьшается. Поскольку металл шва неразрывно связан с основным металлом, остающимся в неизменном объеме и противодействующим этой усадке, в сварном соединении возникают внутренние напряжения.

12 Нагрев металла при сварке вызывает не только температурные объемные изменения, но и структурные превращения, приводящие к объемным изменениям и возникновению остаточных напряжений. Околошовная зона подвергается нагреву до температур, превышающих 850 °С. Низкоуглеродистые стали при этой температуре пластичны, и происходящие объемные изменения не сопровождаются образованием напряжений в металле.

13 При охлаждении легированной стали распад аустенита может сопровождаться образованием мартенситной фазы, связанной с увеличением удельного объема; распад аустенита и образование мартенсита могут иметь место при низких температурах, когда сталь находится в упругом состоянии. Расширению объемов с образовавшейся структурой мартенсита препятствуют участки, претерпевшие структурные превращения; поэтому возникают остаточные напряжения в объемах со структурой мартенсита.

14 1. АНО «Научный Центр внедрения телекоммуникационных технологий «Гражданская сеть» 2. Федеральный центр информационных образовательных ресурсов ФЦИОР Сварка и резка материалов: Учебное пособие. Ю. В. Казаков, М.Г. Козулин и др.; М.: Академия 4. Иллюстрированное пособие сварщика. Издательство «Соуэло», Москва, 2000 г.