Механизм образования остаточных напряжений, вызванных изменением растворимости водорода, может быть представлен в следующем виде. Водород абсорбируется поверхностью сварочной ванны. Диссоциируя в столбе дуги на атомы, водород растворяется в металле в атомарном состоянии и в таком виде диффундирует в основной металл, прилегающий к шву. При остывании сварного шва в момент распада аустенита начинается интенсивное выделение водорода. Так как скорость диффузии водорода через ферритную составляющую структуры незначительна, водовод скопляется во внутренних пустотах металла и создает объемное напряженное состояние, причем по всем трем осям возникают растягивающие напряжения. Явление, называющееся водородной хрупкостью, составляет особый раздел в теории сварочных процессов. Этому вопросу посвящено большое количество экспериментальных и теоретических работ [56]. Однако взаимосвязь между остаточными напряжениями и водородом в металле шва совсем не изучена и представляет определенный интерес. Исследовательские работы в этой области направлены основном на изучение водородной хрупкости, образования флокенов.
Явление старения, обусловливающее перераспределение напряжений, связано с переменной растворимостью углерода, азота и закиси железа в феррите. Оно наблюдается в слаболегированных сталях и, следовательно, происходит большей частью в металле шва. Напряжения, обусловленные старением, возникают через несколько часов после сварки и накапливаются в течение продолжительного времени.
Выводы. Сварочный процесс характеризуется возникновением в сварном соединении значительных остаточных напряжений. Основными причинами, обусловливающими их возникновение, являются неравномерные объемные изменения, появляющиеся в сварном соединении в результате неравномерного распределения температуры по сечению и неравномерных структурных превращений. Появление остаточных напряжений в сварном соединении может обусловливаться также и изменением растворимости газов, окружающих сварной шов в процессе охлаждения и старения. Величина остаточных сварочных напряжений достигает значений предела текучести и даже превосходит его.
По введенной с 1 января 1963 г. новой международной системе единиц СИ (ГОСТ 9867-61) напряжения выражаются в ньютонах на квадратный метр (н/ж2).
Для пересчета килограмм-силы в ньютоны необходимо пользоваться соотношением 1 кГ = 9,80665 н. Для расчетов, точность которых составляет 2% и ниже, можно приближенно принимать I кГ = 10 н.
Для получения более удобных числовых значений напряжений можно пользоваться единицей «Меганьютон», равной 1 Мн = 106н.
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ СВАРОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
Для того чтобы иметь возможность исследовать влияние остаточных напряжений на прочность сварного соединения при различных видах нагружений, необходимо сначала определить поле этих напряжений в данном соединении. Определение это можно производить и теоретическими и экспериментальными методами. Для различных видов сварных соединений применяют различные методы определения остаточных напряжений. Остановимся на некоторых типичных методах определения остаточных напряжений в сварных соединениях.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
В теоретическом определении остаточных сварочных напряжений существуют в настоящее время два направления, в которых исследователи при решении одной и той же задачи используют различные методы [83].
К первому направлению относятся работы, в которых применяется так называемый метод фиктивных сил. Впервые этот метод был разработан Г.А. Николаевым и в наиболее полном виде представлен в работе [70]. Дальнейшее развитие метод получил в работах В.П. Вологдина [17], Н.О. Окерблома [73], В.Д. Мацкевича и А.З. Локшина [58] и И.П. Торчуна [85].
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.