Остаточные сварочные напряжения и причины их возникновения. Температурный цикл сварки как источник возникновения остаточных напряжений, страница 26

Влияние переменных нагружений на устойчивость остаточных напряжений изучалось в уже упомянутой работе [52]. Была использована зависимость между пределом пропорциональности при растяжении стальных образцов и остаточными напряжениями в них. Исследования проводились на образцах из двух углеродистых сталей (сталь 40 и Ст.5). Показано, что величина остаточных напряжений может снижаться под влиянием усталостной тренировки. Но это уменьшение, происходящее в начальном периоде тренировки, имеет место только при напряжениях, больших 0,9 предела выносливости данного материала.

Аналогичные результаты были получены в работе М. М. Кобрина [41], являющейся развитием некоторых положений Л. А. Гликмана [23], относящихся к снятию остаточных напряжений нагревом.

В приведенной работе наблюдение за изменениями размеров образцов при тренировке производилось путем измерения расстояния между отпечатками алмазной пирамиды, нанесенными на обеих головках образца (фиг. 41). Проведенные эксперименты позволили их автору сделать следующий вывод.

Устранение остаточных напряжений практически начинается лишь при напряжениях, превышающих 0,7 предела выносливости гладкого образца. Преобладающая же часть остаточных на)

пряжений снимается при еще более высоких напряжениях изгиба и кручения, равных 0,9 предела выносливости и выше. Полное устранение остаточных напряжений происходит при напряжениях выше предела выносливости.

В той же работе показано, что наличие надрезов на образцах еще более затрудняет снятие остаточных напряжений

(в зоне этих надрезов) при циклических нагрузках, так как даже при тренировке под напряжением, равным пределу выносливости образца с концентратором, в зоне концентратора действуют напряжения от внешней нагрузки, не превышающие 0,7 предела выносливости образца без концентратора.

Устойчивость остаточных напряжений под воздействием циклических нагрузок изучалась при наличии градиента напряжений от этих нагрузок (изгиб). Так как это обстоятельство могло оказать влияние на устойчивость остаточных напряжений, необходимо было исключить влияние градиента. Изучалось снятие остаточных напряжений при осевом пульсирующем нагружении образца, т. е. при равномерном распределении активных напряжений [50]. Эпюры остаточных напряжений после указанных тренировок приведены на фиг. 42.

Полученное изменение величины максимальных остаточных напряжений в зависимости от режима тренировки было представлено в виде графика, приведенного на фиг. 43. Результаты исследования можно распространить и на случай повторно-переменных нагружении осевым растяжением. Так же как и в предыдущих работах, отмечено, что некоторое снижение остаточных напряжений наблюдается лишь при высоких значениях растягивающей нагрузки (более 80% от предела выносливости). Низкая эффективность снятия остаточных напряжений при помощи вибратора получена также Рейнелем, исследовавшим это явление на сварных стальных конструкциях.

Таким образом, напряженное состояние материала, вызванное наличием остаточных напряжений, остается при нормальной температуре неизменным в течение довольно длительного промежутка времени.

Воздействие повторно-переменных нагрузок оказывает существенное влияние на остаточное напряженное состояние только при достаточно высоком уровне этих переменных нагрузок

Приложение нагрузки. Сущность метода снятия остаточных напряжений путем приложения внешней нагрузки состоит в следующем: при приложении к сварному соединению внешней нагрузки напряжения, вызываемые ею, складываются с остаточными напряжениями, вызванными сваркой, и вызывают местную пластическую деформацию в местах наибольших остаточных напряжений. Пластическая деформация снимает остаточные напряжения в той или иной степени или приводит к их перераспределению по поперечному сечению соединения.