Контрольная работа: Технология сварки металлов
qn. np= (2Sn / (2§ [|+5ст)) *^ом qn
где т|ом - коэффициент, учитывающий долю тепла, идущую на расплавление основного металла, Г (ом =0,25...0,43.
В случае выполнения сварки на режимах, при которых глубина проплавления п„р не превосходит 0,6 Sn, ширина валика не превышает полуторократной толщины полки 8ч и линия сплавления близка к параболе, значение угловой деформации выражается приближенной линейной ависимостью.
При h пр>0,6 Sn. деформация меньше, так как это соответствует более равномерному нагреву полки по толщине.
Зависимость (2.1) получена при случае, когда шов наплавляется одновременно по всей длине листа, что справедливо, если длина листа L не превышает длину х*, изотермы Т* (Т* - температура, при которой металл восстанавливает упругие свойства). При большей длине листа L угловые деформации не могут быть определены по приближенной формуле:
Длину х*, изотермы Т* можно найти, приняв схему распространения тепла линейного быстродвижущегося источника в пластине. Для низкоуглеродистой стали длина изотермы 600°С равна
Таким образом, по формуле (2.1 .2.3) можно приближенно рассчитать угловую деформацию полки (грибовидность) при выполнении первого шва по рисунку 2.1, г b1=a1. При выполнении второго шва из-за некоторого проплавления полка повернется на угол, центр поворота было вблизи шва 1 (рис.2.1 Дд). Если вследствие укорочения шва 2 в направлении гипотенузы правая половина полки должна была бы повернуться на больший угол о>2, то этому повороту стало бы препятствовать закрепление полки швом 1. В связи с этим в шве 2 возникли бы растягивающие усилия, которые стали бы изгибать полку и растягивать шов 1. Под действием растягивающих. усилий шов 1 должен будет удлиниться, вследствие чего полка сможет повернуться вокруг точки'0 на угол 9 и занять положение 3-0-3. Кроме того, под действием тех же усилий в шве 2, полка изогнется на некоторый угол 9. В результате полка займет положение 3-0-4, при котором швы 1 и 2 будут растянуты на одну и ту же величину. Таким образом, дополнительный изгиб полки в результате выполнения шва 2 составит
b2=a2+qп
Угол а.2 можно определить оп изложенной методике расчета угла al. Ранее мы полагали, что угол поворота <й2, определяемый укорочением углового шва 2 при остывании, больше угла поворота а.2, определяемого укорочением зоны проплавления полки.
Если наоборот, ©2<, то шов после остывания будет сжат, за счет чего полка получит дополнительный обратный выгиб и ее угол изгиба от шва 2 составит р2=а2-е„
Рассматривая напряженное состояние швов и полки, можно определить угол 9". Результаты расчета и экспериментов показывают, что при сварке тавровых соединений, принятых в этой работе размеров 9и"а2 и b2"=a2, поэтому для приближенного определения грибовидности полки достаточно знать углы изгиба ее в результате проплавления при выполнении обоих угловых швов b1,2=bi+b2=a1+a2. При экспериментальной проверке расчетных данных следует иметь в виду, что в настоящее время теория сварочных деформаций не учитывает большое число факторов, влияющих на угловые деформации, поэтому приведенные зависимости, как и все другие имеющиеся формулы, следует рассматривать как ориентировочные. Приборы и материалы
1) Собранное на прихватках тавровое соединение (рисунок 2.2) с углублением и нанесенными рисками на полке.
2) Шлифованная плита, стол и штатив с индикатором для измерения перемещения точек образца (рисунок 2.3 и 2.4).
3) Штангенциркуль, секундомер.
Лабораторная работа № 3
Определение остаточного прогиба и продольного укорочения тавровой балки.
Цель работы
Экспериментальное и расчетное определение остаточного прогиба и продольного укорочения сварной тавровой балки Содержание работы
Как и в случае наплавки валика на полосу (лабораторная работа №3), при сварке балки из уголков (рисунок 4,1 4.2) образуются продольные остаточные деформации, приводящие к изгибу и укорочению балки по линии центров тяжести поперечных сечений х-х. После выполнения шва 1 балка укоротится по оси х-х и станет вогнутой (рисунок 4.3). Остаточные продольные полные (действительные) деформации по всему сечению и остаточные продольные напряжения в упругой области можно получить, пользуясь понятием усадочной силы Ру^ь приложенной к краям шва и направленной вдоль линии центров тяжести пластической зоны Н§1 (рисунок 4.2, 4.4).
Форму изогнутой продольной оси х-х f (x) можно приближенно найти по кривизне С? которая принимается постоянной по длине шва
Постоянные интегрирования А и В можно найти, например из условия, что прогиб в базовых точках 0 (рис.4.2) равен нулю.
Величина площади пластических деформаций Fsi определяется геометрическими характеристиками балки (F, 1у, I/-) свойствами материала (j-i'sSs), режимом сварки (qni) и продолжением центра тяжести этой зоны Ус1, и Zc2 относительно главных осей у и z (рисунок 4.4)
В рассматриваемом случае Zci=0. Непосредственно из формулы (4.2) величина Fsi. Поэтому величину Fsi можно найти методом последовательных приближений: