Деформация

И

напряжения

Одним из свойств металлов является способность изменять размеры при изменениях температуры. При нагревании металлы свободно расширяются. Величина расширения зависит от температуры нагрева и коэффициента линейного расширения металла.

Наряду с деформациями и напряжениями, возникающими в деталях под действием приложенных нагрузок, у них могут быть и собственные напряжения и деформации, что существуют даже при отсутствии внешних сил.

В зависимости от причин, которые вызывают собственные напряжения, различают:

- Тепловые напряжения (вызванные неравномерным распределением температуры при сварке)

- Структурные напряжения (возникают вследствие структурных превращений при нагреве выше критических температур).

В зависимости от длительности существования собственные напряжения и деформации бывают:

- Временные (существуют в конструкции в определенный момент времени и исчезают после охлаждения изделия);

- Остаточные (остаются в конструкции после исчезновения причины, их вызвавшей).

В зависимости от размеров участка различают три вида напряжений:

1. Напряжения первого вида, которые действуют в крупных объемах изделия;

2. Напряжения второго вида, которые существуют в границах зерен металла;

3. Напряжения третьего вида, которые существуют в пределах кристаллической решетки металла.

По направлению действия различают такие напряжения и деформации:

- Продольные (вдоль оси шва);

- Поперечные (перпендикулярно оси шва).

По виду напряженного состояния сварки напряжения бывают:

- Линейные (действуют только по одной оси в одном направлении);

- Плоскостные (действуют в двух направлениях);

- Объемные (действуют в трех направлениях).

Деформации, которые изменяют размеры всего изделия, называют общими, а какие относятся к его отдельных элементов - местными.

Деформации могут быть упругими и пластичными. Если сварочный изделие после процесса сварки восстанавливает исходные размеры и форму, то возникает упругая деформация, а если не восстанавливает, то проявляется пластическая деформация.

В процессе изготовления в сварных конструкциях возникают напряжения и деформации. Если напряжения превышают предел текучести металла, то возникает пластическая деформация. Это приводит к изменению размеров, формы и коробления изделия. Если напряжения превышают предел прочности, то возникают трещины.

Причины возникновения напряжений и деформаций:

- Неравномерный нагрев металла. При наличии жестких связей между нагретыми и холодными частями металла образуются сжимающие и растягивающие напряжения;

- Литейная усадка расплавленного металла - это уменьшение объема металла при его охлаждении. В результате жесткой связи с основным металлом возникают внутренние напряжения в сварном соединении. Они бывают продольные и поперечные;

- Структурные преобразования в металле возникают при сварке легированных и высокоуглеродистых сталей. При охлаждении изменяются размеры и взаимное расположение зерен, сопровождающееся изменением объема металла и вызывает внутренние напряжения.

Для уменьшения внутренних напряжений применяют:

- Предварительный и сопроводительное подогрев - для сталей, склонных к закалке ее образования трещин. Подогрев уменьшает пластические деформации, остаточные напряжения и благоприятно выливает па структуру металла шва и околошовной зоны;

- Проковка швов - выполняют по горячему или по холодному металлу. При этом происходит углу искания металла в разные стороны, что снижает растягивающие напряжения. Швы на металле, склонном к закаливанию, не проковывают;

- обратно ступенчатый порядок наложения швов обеспечивает более равномерный нагрев металла, при этом величина деформаций уменьшается.