Виды деформаций в сварных конструкциях

Деформации, возникающие ,при изготовлении сварных соеди­нений и сварных конструкций, разделим на три общих вида по трем основным ‘прианакам:

1) ‘по причине их возникновения «и образования при нагреве металла;

2) іпо времени существования в металле сварной конструк­ции;

3) по характеру искажения геометрических размеров и форм сварной конструкции.

В свою очередь сварочные деформации їв. каждом из .приве­денных оібщих видов по их характеру и частным признакам делятся на частные виды и группы.

По причине возникновения и образования деформаций при местном нагреве металла сварочные деформации делятся на тем­пературные и внутренние.

Температурные деформации, состоящие в изменении меж­атомных расстояний в зернах металла, приводят *к изменению линейных и объемных размеров без нарушения взаимного рас­положения атомоїв в кристаллической решетке, .поэтому после выравнивания температуры. никаких искажений размеров и форм деталей и соединений не наблюдается. Изменение линейных и объемных’размеров ,при температурных деформациях происхо­дит соответственно законам теплового расширения металла в области упругих изменений.

Внутренние деформации—это изменение размеров и форм металла вследствие упруго-пластических и пластических дефор­маций.

В зависимости от времени существования сварочные дефор­мации делятся на временные и остаточные.

Временные деформации, развиваясь в процессе нагрева и ос­тывания сварного шва, создают картину деформированного со­стояния сварной ‘конструкции и к заключительному этапу сварки переходят в остаточные деформации.

При изготовлении сварных конструкций важно знать величи­ну остаточных деформаций, которые наблюдаются в изготовлен­ных сварном узле или конструкции в виде отклонений от про­ектных размеров и форім конструкции. Для умень­шения этих отклонений необходимо в (Процессе изготовления сварной — конструкции управлять и регулировать временные де­формации, от. которых в основном зависят величины и характер остаточных деформаций. Остаточные сварочные деформации сохраняют свою величину в сварной конструкции при неизмен­ном состоянии силового поля внутренних усилий. С изменением си­лового поля величина остаточных деформаций будет изменяться. Если изменение силового поляневызвалов металле местных или общих пластических деформаций, то после восстановления перво­начального силового поля остаточные деформации восстанавли­ваются до прежних величин. Если же изменение силового ПОЛЯ сварной ‘конструкции сопровождалось появлением местных или общих пластических деформаций, то остаточные деформации бу­дут изменены соответственно изменению силового поля, вызван­ному этими пластическими деформациями.

По характеру искажения размеров и форм конструкции сва­рочные деформации делятся на местные и общие. Местными сва­рочными деформациями будем именовать такие деформации, ко­торые вызывают изменение размеров или формы некоторой части сварного соединения или сварного узла, не отражаясь заметна на размерах и формах всей сварной. конструкции.

К местным сварочным деформациям отнесем следующие из­менения размеров и форм отдельных элементов или узлов свар­ной конструкции:

1) бухтины, представляющие собой выпучины или впадиньг в листовых элементах сварных конструкций в результате потери устойчивости под действием сжимающих внутренних усилий, соз­даваемых продольной усадкой сварных швов;

2) волнистость листовых элементов сварных конструкций, образующаяся под действием неравномерно распределенных внутренних усилий в сочетании с угловой деформацией (фиг. 96, а);

3) поперечный изгиб, образующийся под действием попереч­ной усадки при наплавке валика на поверхность пластин в соче­тании с угловой деформацией;

4) поперечный изгиб элементов сварных соединений и кон­струкций под действием поперечной усадки поясных угловых швов в тавровых соединениях (фиг. 92, 93);

5) угловые деформации в угловых, нахлесточных, тавровых и стыковых соединениях;

6) «домики» на іконцах стыковых швов тонких полотнищ, и в местах пересечения швов при сварке тонких. полотнищ, обра­зующиеся в результате потери устойчивости сжатыми областями полотнищ от действия. сжимающих внутренних усилий и разви­тия угловой деформации (фит. 96, б).

Образование местных сварочных деформаций свидетельствует о неравномерном распределении внутренних усилий в сварной

Фиг. 96. Местные деформации при сварке:

а — волнистость; б — домики при стыковой сварке тонких по­лотнищ.

конструкции и о высокой локальной интенсивности СИЛОВОГО* поля. В настоящее время силовые ‘ПОЛЯ внутренних усилий, — ПОЛЯ сварочных напряжений и деформаций изучены недостаточно, по­этому расчет местных сварочных деформаций осуществляется либо с помощью эмпирических зависимостей, либо расчетных, теоретических рекомендаций, составленных на допущения перво­го приближения.

Общими сварочными деформациями будем именовать такие,, которые вызывают изменение контурных размеров и форм всего сварного соединения или сварной конструкции по отноше­нию к запроектированным контурным размерам и формам.

Общие сварочные деформации образуются под действием; внутренних усилий, создающих однородное силовое поле во всех, поперечных сечениях сварной конструкции за исключением кон­цевых участков. Распределение сварочных напряжений и вели­чина их в соответствующих точках сечений, перпендикулярных
линиям швов, за исключением концевых участков, будут одина­ковыми.

К общим сварочным деформациям относятся:

1) укорочение длины, ширины и высоты сварной конструкции;

2) поперечный изгиб (саблевидно’сть) сварной конструкции относительно ее центральных осей;

3) винтообразность сварной конструкции относительно центральных осей (пропеллерность фиг. 97);

4) искривление конструкций при потере устойчивости сжаты­ми листовыми элементами, симметрично расположенными по длине конструкции (коробление сварных коробчатых и двутавро­вых балок и др.).

Фиг. 97. Деформация сварной двутавровой балки от скручивающего момента (винто­образность).

При расчете общих сварочных деформацией определяе-м ве­личины активных внутренних усилий и изгибающие моменты этих усилий относительно центров тяжести сечений сварной кон­струкции. Зная величины остаточных активных внутренних уси­лий, их расположение на сіварной конструкции и величины изги­бающих моментов, определяем общую деформацию сварной конструкции.

При расчете общих сварочных деформаций. принимаем допу­щение, что при деформировании сварной конструкции от дей­ствия остаточных внутренних усилий гипотеза плоских — сечений — сохраняется.

При расчете винтообразное™ балок следует полагать, что она производится совместным действием внутренних усилий, по­рождаемых продольной и поперечной усадками сварных швов и создающих крутящий момент постоянной величины по длине балки.