Остаточные сварочные напряжения и причины их возникновения. Температурный цикл сварки как источник возникновения остаточных напряжений, страница 30

Влияние поверхностного наклепа на усталостную прочность сварных соединений изучалось в ЦНИИТМАШе [51]. Испытания проводили на круглых усталостных образцах различных марок сталей с различными наплавками и наварками, а также на швеллерах с накладками, приваренными разными способами. Дробеструйный наклеп и наклеп пневматическим молотком околошовных зон оказались исключительно благоприятными для всех обследованных групп образцов. При этом эффективность обоих методов оказалась практически одинаковой. Так, например, предел выносливости образцов с приваренными втулками, продольными наплавками и приваренными полукольцами (понижение которого было особенно значительным после упомянутых операций) после поверхностного наклепа повысился в 2— 3,5 раза. Уменьшение усталостной прочности, вызываемое приваркой накладок поперечными швами к прокатным швеллерам, также полностью устраняется поверхностным наклепом.

Отмеченное влияние поверхностного наклепа на увеличение усталостной прочности следует объяснить главным образом проявлением остаточных напряжений сжатия, которые возникают в результате этого наклепа. Полученное подтверждение значительной роли поверхностного наклепа в повышении усталостной прочности сварных соединений позволило авторам рекомендовать этот метод для применения в промышленности. А. А. Новик и А. С. Бабич [71], исследовавшие усталостную прочность сварных узлов дизеля, также получили существенное повышение долговечности сварных образцов после наклепа шва и околошовной зоны.

Отмечено, что эффективность дробеструйного и пневматического наклепа примерно одинакова. Двухлетняя работа упрочненных деталей на дизелях тепловозов подтвердила высокую эффективность этого метода.

Местный нагрев. Уменьшение вредного действия остаточных сварочных напряжений может быть достигнуто при применении метода, описанного в работе О. Пухнера [78], а именно «метода местного нагрева». Суть метода состоит в следующем. На некотором вполне определенном расстоянии от конца сварного шва, г. е. от того места, где происходит опасная для конструкции концентрация остаточных сварочных напряжений и сложение их с напряжениями от рабочей нагрузки, производят местный сосредоточенный нагрев детали кислородо-ацетиленовой горелкой до температуры ~700° С. В результате этой операции происходит перераспределение остаточных сварочных напряжений и в районе сосредоточенного нагрева появляются новые тепловые остаточные напряжения, распределение которых по детали в зависимости от положения зоны нагрева показано на фиг. 48.

Для подтверждения эффективности данного метода О. Пухнером были проведены испытания сварных образцов, прототипами которых явились сварные соединения мостовых конструкций и рамы автомобиля (фиг. 49 и 50). Образец представлял собой полосу с приваренным боковым стыковым швом поперечным листом с различными формами перехода от приваренного листа к основному.

Образцы, изображенные на фиг. 49, были изготовлены из;; стали с пределом прочности на растяжение 3700 кГ/см2, а образцы, изображенные на фиг. 50, с пределом прочности 5000 кГ/см2. Эти образцы подвергали испытанию на пульсаторе Амслера при пульсирующем растяжении или изгибе. Образцы типа Е и F (фиг. 49) были подвергнуты местному нагреву кислородо-ацетиленовой горелкой.. Центр зоны нагрева был расположен на расстоянии, равном около 1/3 ширины полосы от конца сварного шва, а ее диаметр составил около 35 мм. Температуру нагрева  (~700°С)  контролировали при помощи  термического мела. Образцы, изображенные на фиг. 50, были также подвергнуты местному нагреву, но диаметр зон нагрева в этом случае равнялся приблизительно 1/4 ширины основной полосы.