Для движущегося источника нагрева

Рис. 9.3 Схема образования временных и остаточных продольных напряжений σОСТ в процессе нагрева кромки пластины движущимся источником тепла при различных значениях предела текучести металла: а) при упругой деформации; б) σТ = 40 кГc/мм2; в) σТ = 20 кГc/мм2

Если источник нагрева перемещается, то образование собственных деформаций и напряжений происходит значительно сложнее, чем в двух предыдущих случаях. Допустим, по краю пластины перемещается источник нагрева, например в виде газового пламени, который создает в пластине установившееся температурное поле. Допустим также, что нам известна кривая изменения сжимающих напряжений σ_х в крайнем волокне пластины (Рис. 9.3, а). Если напряжения σ_х не достигают σ_Т, то после полного остывания остаточные напряжения будут отсутствовать.

Предположим, что по такому же режиму нагревается кромка металла с пределом текучести σ_Т=40 кГc/мм² (Рис. 9.3, б). При этом будем полагать, что металл не нагревается выше температуры, при которой происходит снижение предела текучести, а модуль упругости Е остается неизменным. Напряжения σ_X до точки a1 (Рис. 9.3, б) будут возрастать, оставаясь меньше предела текучести. После точки a1 будет происходить пластическая деформация, а напряжения в предположении идеальной пластичности будут оставаться равными пределу текучести σ_Т=40кГc/мм². В точке B₁ сжимающие напряжения начнут уменьшаться, следуя по кривой B₁C₁D₁, эквидистантно кривой ВD. В точке C₁ напряжения окажутся равными нулю, а затем перейдут в растягивающие. После полного остывания возникнут растягивающие напряжения σ_ОСТ<σ_Т=40кГc/мм².

Если предположить, что по такому же режиму нагревается кромка металла с меньшим пределом текучести, например σ_Т =20 кГ/мм², то картина образования временных и остаточных напряжений изменится (Рис. 9.3, в). Пластические деформации начнутся раньше и будут протекать вплоть до точки В₂. Затем напряжения сжатия начнут уменьшаться и перейдут в растягивающие. В точке N напряжения достигнут предела текучести и вплоть до полного остывания в металле будет происходить пластическая деформация. Остаточные собственные напряжения растяжения будут равны пределу текучести σ_Т = 20 кГ/мм².

В приведенных выше примерах рассматривались одноосные собственные напряжения 1-го рода, вызванные неравномерным нагревом и термопластической деформацией. В ряде случаев напряжения являются двух- или трехосными. Образование собственных напряжений может происходить вследствие объемных изменений, вызванных структурными превращениями.