Напряжения и деформации в сварных конструкциях из титановых сплавов. Тепловые процессы при сварке плавлением, страница 14

·  при двух угловых швах в одной стенке, если второй шов сваривается после остывания первого шва

Метод фиктивных сил дает достоверные результаты, если длина пластин превосходит их ширину.

При сварке пластин разной ширины (В₁ и В₂)

Прогиб f в середине пластин вычисляется по формуле

где М_и = Р_усy₀ – изгибающий момент. Здесь у₀ – расстояние от оси, проходящей через центр тяжести пластин до точки приложения Р_ус;  – момент инерции сечения пластин относительно оси, см⁴.

Угол поворота концов пластин относительно друг друга (рад)

Деформацию тавра рассчитывают для каждого сварного соединения в отдельности. После сварки шва (рис. 3.13) /2/ в тавре возникают прогиб, угловой поворот концов и продольное укорочение:

               

где L – длина балки, см; F – площадь поперечного сечения тавра, см².

Рис. 3.13. Деформация тавровой балки при сварке углового шва

При сварке углового шва для вычисления Р_успо формуле (3.5) принимают /13/

, где k– катет углового шва, см; D – коэффициент, D = 30 000 Дж/см³ при автоматической и D= 40 000 Дж/см³ при ручной сварке.

При выполнении угловых сварных соединений (тавровых и нахлес-точных) части погонной энергии, вводимые в свариваемые элементы, определяются в зависимости от соотношения толщин. Погонная энергия, вводимая в полку толщиной b_пи в стенку толщиной b_с, приближенно вычисляется по формулам

.

Деформации при сварке можно уменьшить или даже предотвратить. Методы уменьшения деформации разделяют на три группы в зависимости от того, применяются они до сварки, в процессе сварки или после сварки /9/.

Методы, используемые до сварки, предусматривают прежде всего рациональное конструирование сварного изделия (симметричное расположение швов относительно оси конструкции, выбор минимально допускаемых по расчету сечений швов, расположение швов на жестких элементах с целью уменьшения деформаций листовых конструкций и др.). Вырезку заготовок листовых и балочных конструкций и их сборку под сварку часто осуществляют с учетом величины и характера ожидаемых деформаций. Так, применяют сборку элементов под углом с таким расчетом, чтобы после сварки соединение заняло прямолинейное положение; раскрой стенки тавра с начальной кривизной и др. Для компенсаций укорочений от продольной и поперечной усадки принимают увеличенные начальные размеры конструктивных элементов. В ряде случаев эффективно создание деформаций, обратных сварочным, закрепление изделия в приспособлениях. Закрепление снимают после завершения сварки. К числу важных мер относится уменьшение количества наплавляемого металла, использование способов сварки и сварных соединений, требующих минимальных затрат погонной энергии.

Методы, используемые в процессе сварки, заключаются в следующем:

·  выборе рациональной технологии сварки и в первую очередь последовательности выполнения швов, обеспечивающей небольшие суммарные деформации (например, при сварке листовых конструкций сначала выполняют поперечные швы отдельных поясов, а затем сваривают пояса между собой);

·  снижении погонной энергии при сварке;

·  уменьшении площади зоны пластических деформаций путем охлаждения водой (например, в конструкциях из алюминиево-магниевых сплавов сварочные деформации удалось снизить при использовании прижимных полых планок, по которым циркулировала вода);

·  закреплении изделия в жестком приспособлении.

Методы, используемые после сварки, основаны на применении термической правки (терморихтовки, термофиксации), а также на создании пластических деформаций, обратных сварочным. При термической правке осуществляют местный нагрев тex участков, усадка которых может снизить или устранить остаточные деформации. Возможно применение общего нагрева в соответствующей оснастке. Для создания пластической деформации применяют изгиб, растяжение, прокатку роликами и др. Приложения ударных нагрузок следует избегать.