Деформации и напряжения при сварке стыковых и тавровых соединений

При плавке валика на кромку полосы верхние волокна удлиняются и полосы получат кривизну выпуклостью вверх.

При охлаждении волокна шва сокращаются и пластина получит кривизну в обратную сторону.

Механизм возникновения деформаций при наплавке валика на кромку полосы можно использовать при сварке листов встык.

Расчет деформаций возникающих при сварке тавровых соединений

Для определения остаточных деформаций, возникающих при сварке соединений в тавр, используются расчетной методикой разработанной методикой Окербломом. Остаточные деформации в значительной степени можно уменьшать, если правильно разработать технологический процесс сварки и правильно наметить способы борьбы со сварочными деформациями. Для этого необходимо знать механизм возникновения остаточных деформаций и произвести их расчет по методике Н.О.Окерблома по формулам.

1. Для определения относительной деформации продольной оси элементы ( полосы ) Δ_ц.т, проходящей через центр тяжести её сечения.

Δ_ц.т = 0.83 × 10^-6 × qⁿ/F

Где :

qⁿ = погонная энергия Дж/см

qⁿ=Q_эф/V; qⁿ=650F

F=площадь сечения валика, мм²

F_шв.=k²/2+1.05×e×q

e=k ; q=1.5-2мм.

2. Определяем кривизну элемента (полосы).

С = 0.83 × 10^-6 × ; 1/см

где Z = ордината центра тяжести.

Z = расстояние от оси полосы до ц.т. площади характеризующей местные деформации ( до оси нагрева ), см.

І = момент инерции поперечного сечения элементы ( полосы ), см⁴.

3. Определяем остаточное укорочение элемента ( полосы ).

ΔL = Δ_ц.т × L

Где

L = общая длина элемента ( полосы ), см.

4. Определяем стрелу прогиба элемента ( полосы ).

f =

Для частного случая, когда детали прямоугольного сечения.

Z = ; см ; I = см⁴.

Задача

Определить деформации ( стрелу прогиба и укорочение ) тавровой балки от сварки поясного шва.

Дано:

А_n=100мм

h_b=120мм

L=8м=800мм

S_n=10мм

S_b=10мм

Решение

1. Определяем площадь сечения балки:

F₁ = A_n × S_n + h_b × S_b

F₂ = 12 × 1 + 12×1 = 22 см²

2. Определяем ординату центра тяжести

Z = = = 27.5 мм = 2.75 см

3. Определяем момент инерции сечения

I = + + S_n × A_n × ( Z + )² ; см⁴

І = + + 10 × 1 × 3.25² = 325см⁴

4. Определяем площадь поперечного сечения шва

F_шв. = + 1.05 × e × q; мм²

F_шв. = + 1.05 × 6 × 2 = 27.7 мм²

5. Определяем погонную энергию

q_n = 650 × F Дж/см

q_n = 650 × 27.7 = 17875 Дж/см

6. Определяем относительное укорачивание по оси балки.

Δ_ц.т. = 0.83 × 10^-6 × ; см.

Δ_ц.т. 0.83 × 10^-6 × = 5.42 × 10^-4 см.

7. Определяем кривизну балки

С = 0.83 × 10^-6 × ; см

С = 0.83 × 10^-6 × = 1.26 × 10^-4 см

8. Определяем стрелу прогиба

f = ; см

f = = 10.1 см

9. Определяем общее укорачивание балки.

ΔL = Δ_ц.т. × L; см

ΔL = 5.42 × 10^-4 × 800 = 0.433 см

Задание на дом:

Рассчитать деформацию тавровой балки из стали от сварки поясного шва.

Дано:

A_n = 180 см

S_n = 20 см

S_b = 20 см

h_b = 180 см

L = 12м = 120см

4. Зварювальні напруження та деформації

Лекція № 12

Лабораторне заняття

І. Привітання та перевірка присутніх студентів на уроці.

ІІ. Опитування студентів щодо матеріалу попередньої лекції, повторення.

1. Електрична та теплова потужність дуги.

2. Ефективна теплова потужність дуги

3. Коефіцієнт плавлення, наплавлення.

4. Виробничі процеси дугового зварювання.

5. Коефіцієнт.

6. Визначення погонної енергії.

Лабораторна робота № 4

ІІІ. Тема уроку: Визначення коефіцієнту плавлення, наплавлення, витрат на чад та розбризкування.

IV. Закріплення теоретичного матеріалу.

V. Послідовність викладу матеріалу:

1. Інструктаж з техніки безпеки.

2. Роздати студентам інструкцію до лабораторної роботи.

3. Зібрати електричну схему.

4. Перевірити досліди лабораторної роботи.

5. Провести досліди лабораторної роботи.

VI. Навчальні та наочні посібники:

Методичні інструкції до виконання лабораторної роботи

VII. Закріплення матеріалу лекції:

Спостерігання за проведення дослідів.

VIII. Домашнє завдання:

1. Від яких факторів залежить продуктивність електричного зварювання плавленням.

2. Що характеризує коефіцієнт наплавлення, плавлення, втрати; одиниці виміру й значення для основних марок електродів?

3. Чому коефіцієнт плавлення α_е на початку й кінці плавлення електрода різний?

4. Як впливає щільність, струм на розмір втрат ГР РДЗ?

5. У яких випадках коефіцієнт наплавлення може бути вище коефіцієнта плавлення?

6. Чому коефіцієнт наплавлення при зварюванні електродами ЭА – 395/9 буде більше, ніж при зварюванні електродами УОНИ – 13/45 ?