Образование напряжений при однопроходной сварке встык

Образование напряжений при однопроходной сварке встык

Единого метода определения сварочных напряжений из-за сложности явления в настоящее время не существует.

Остановимся вначале на физической стороне процесса образования напряжений при однопроходной сварке встык. При сварке пластин встык обычно действуют двухосные напряжения. Лишь при сварке металла, толщина которого соизмерима с шириной зоны нагрева, где σ_T = 0, образуются заметные напряжения σ_x по толщине. Зону I, очерченную на рис. 1,а изотермой, соответствующей σ_T = 0, можно считать в первом приближении свободной от напряжений. Из этого утверждения, однако, вовсе не следует, что термомеханические процессы в этой зоне не представляют интереса. Возникающие деформации металла в этой зоне, помимо влияния на структуру, могут вызвать его разрушение и появление горячих трещин.

Часть зоны II, прилегающая к зоне I, характеризуется наличием значительных поперечных сжимающих напряжений σ_y. Здесь происходят пластические деформации металла. В зоне IIIа, испытывающей нагрев при движении источника тепла, нарастают сжимающие напряжения σ_x и σ_y причем вблизи зоны I напряжения σ_y незначительны. Нарастание сжимающих напряжений σ_x с протеканием пластических деформаций укорочения сменяется на границе зон IIIа и IIIб спадом сжимающих напряжений, а затем и переходом их по мере остывания металла в растягивающие напряжения. По границе зон I u IV напряжения близки к нулю, а в зоне IV σ_x и σ_y оказываются растягивающими.

По мере удаления источника в зоне шириной 2b_n где происходили пластические деформации, возникают остаточные растягивающие напряжения σ_x. В металле за пределами зоны пластических деформаций 2b_n при большой ширине пластины напряжения оказываются близкими к нулю.

Отсутствие напряжений σ_y в зонах IIIа и IIIб вблизи зоны I дало повод ряду исследователей не без оснований рассматривать сварочные напряжения в этом случае как одноосные. На этой предпосылке и основано несколько методов определения одноосных напряжений при сварке встык.

Рис. 1. Схема образования напряжений σ_x при однопроходной сварке пластин встык: а – зоны в пластине при движении температурного поля; б – временные напряжения σ_x в сечении А – А; в – остаточные продольные напряжения σ_x в поперечном сечении пластины