Взаимное влияние продольной и поперечной усадки
В процессе сварки в закрепленной пластине возникают продольные σxx и поперечные σyy остаточные напряжения. При этом интенсивность напряжений, которую для тонкой пластины, при σzz≈0, можно найти по формуле
, (39)
не превосходит предела текучести 
. Если σyy составляет долю p от σxx: σyy = pσxx, то из условия σi = σт можно найти 
. Из этой формулы следует, что σxx при p=0 и p=1 не превосходит σт, а при p=0,5 может достигать 
. Это приводит к зависимости компонент остаточных напряжений от расстояния между поперечными закреплениями пластин 2b, показанной на рис. 30 (при условии, что закрепления сохраняются после сварки).
Рис. 30. Зависимость компонент остаточных напряжений от поперечного закрепления пластин
При отсутствии закреплений или очень большом размере 2b поперечное напряжение σyy мало, а продольное σxx близко к σт. По мере увеличения жесткости поперечных закреплений (уменьшения 2b) σyy растет, при этом σxx тоже растет и достигает 1,15σт, а затем снова снижается до σт, когда σyy=σxx. При дальнейшем росте поперечной жесткости σyy становится больше σxx и достигает 1,15σт. при этом σxx снижается до 0,58σт. После этого снижение σxx продолжается, а σyy снижается до σт.
Пример расчета перемещений в балке от продольной и поперечной усадки
Сечение балки – тавр (рис. 31), сваренный двухсторонним угловым швом. К полке тавра таким же швом приварено поперечное ребро. Материал – сталь: σт = 240 МПа, α = 12·10-6 К-1, сρ = 5 Дж/(см3К). Требуется рассчитать прогиб балки от сварки швов.
Рис.31. Сварная балка (размеры в мм)
Параметры сечения: площадь A = 2·6·150 = 1800 мм2.
Координата центра тяжести 
.
Момент инерции 
.
Эксцентриситет продольных швов 
(считаем, что усадочная сила приложена на границе стенки и полки тавра).
Чтобы определить погонную энергию сварки qп, нужно подобрать по справочной литературе параметры режима сварки (ток I, напряжение U, к.п.д. η, скорость сварки vсв), обеспечивающие требуемые размеры шва (катет, равный 5 мм). Тогда погонную энергию можно найти по формуле
. (40)
Можно приближенно определить требуемую qп по площади наплавленного сечения шва Aнапл:
. (41)
Для углового шва 
. Коэффициент Qv, найденный экспериментально, составляет для ручной дуговой сварки 65 Дж/мм3; в СО2 – 38 Дж/мм3; под флюсом – 70 Дж/мм3. Выберем сварку в СО2. 
Дж/мм.
Определим силу Pа от одного углового шва по формулам (9,10).
Расчетная толщина при сварке втавр 
.
Удельная погонная энергия 
Дж/мм2.
Сила 
Дж/мм = 79200 Н.
Сила от второго шва (см. формулу (11) и рис. 14,а):
Н.
От 2 швов Pа = 79200 + 16440 = 95640 Н.
Усадочная сила (с учетом жесткости и эксцентриситета) по формуле (13):
Н.
Погиб от продольной усадки по формуле (16):
.
Коэффициент поперечной усадки при неполном проплавлении по формуле (32) (для сварки в CO2): 
.
Поперечная усадка (по формуле 27):
.
Угол излома оси балки в месте приварки ребра (по формуле 30):
.
Максимальный прогиб от поперечной усадки (в середине длины балки, см. рис. 23): 
.
Суммарный прогиб 
Дата добавления: 2015-04-15; просмотров: 1510;