Мают испытания металлов на склонность их к деформационному старению.
Для определения совместного влияния концентраторов и деформационного старения проводят испытания сварных соединений или отдельных элементов после создания jb них пластических деформаций механическим путем и регистрируют при этом разрушающие нагрузки. Выявляют критические температуры, при которых начинается резкое падение прочности. Степень снижения пластичности при этом определить не удается. Поэтому такие испытания обычно выявляют температуру, при которой механические характеристики соединений уже крайне низки. Целесообразно определять пластические свойства, например угол загиба или относительное удлинение.
Отсюда видно, что сравнительно невысокие перегрузки также приводят к существенному повышению сопротивления усталости сварных соединений.
По данным исследований М. М. Гохберга и Тун Бао-И [б], в табл. 5 сведены результаты усталостных испытаний сварных
5. Выносливость сварных соединений в зависимости Ът величины предварительного нагружения и остаточных напряжений у концентратора напряжений
образцов в исходном состоянии и после предварительного нагружения различной величины. В аналогичных образцах в местах расположения концентраторов напряжений с помощью малобазовых датчиков сопротивления замерялись остаточные напряжения, а также твердость металла после предварительного нагружения. Согласно измерениям, упрочнения металла у концентраторов прак
Изменение полей остаточных напряжений
131
От величины и характера приложения возмущающей силы, но и от
соотношения ее периода и периода собственных колебаний системы.
Поэтому расчет на динамические нагрузки нужно начинать с анализа
собственных колебаний и сравнивать с колебаниями от внешней
нагрузки. Для двухопорной невесомой балки при сосредоточении Р
массы т= — в середине пролета частоту собственных колебаний
определяют по формуле (5а).
Если груз сосредоточен на расстоянии х от одной из опор, то статический прогиб определяют по формуле
Частоту Р используют при определении периода т, который служит в свою очередь для определения динамического коэффициента по графикам на 1. Динамический коэффициент вводят в дальнейшие расчеты сварных соединений и основных несущих элементов как коэффициент снижения допускаемых напряжений.
Наибольшую надежность соединения достигают применением стыковой сварки трением наконечника из стали 45 и трубы 2 из стали 35 ( 2, а) вместо контактной сварки оплавлением. Это главным образом объясняется стабильностью режима сварки трением. При сварке оплавлением внешняя поверхность трубы подвергалась шлифованию — на бесцентрово-шлифовальном станке. Ввиду наличия некоторой неконцентричности чистота поверхности, а следовательно, и переходное сопротивление не являются постоянными. Брак при сварке оплавлением составлял 1,5—2%, при сварке
Сварные соединения в рулевом управлении рассчитывают, определяя момент сопротивления повороту колес на месте (Мс, кгс-м) и по величине сопротивления определяют нагрузки в деталях рулевого управления [101:
Установка круглого фланца на балку создает, однако, дополнительную жесткость и приводит к повышенной концентрации напряжений. Так как сварной шов расположен близко к зоне конструктивного концентратора в месте перехода прямоугольного сечения в круглое, концентрация напряжений еще более растет. Наличие полностью замкнутого кольцевого шва препятствует пластическому деформированию на участке фланца в нижней плоскости, где развиваются растягивающие напряжения. Поэтому сварной кольцевой шов на фланце целесообразно выполнять с разрывом в пределах угла 90° в зоне растянутых волокон.
Присоединение труб к сосудам с помощью штуцеров позволяет осуществлять сварку угловых швов в наиболее удобных условиях, надежно контролировать швы и их термически обрабатывать в печах. В этом случае утолщение стенки штуцеров по сравнению с привариваемой трубой, обеспечивает большую надежность угловых соединений в условиях ползучести на трубах из теплоустойчивых и жаропрочных сталей. Варианты конструктивного оформления штуцерных соединений показаны на 9.
На стадии проектирования конструкции. Так как сварочные деформации зависят от количества вводимой при сварке энергии, целесообразно назначать минимально необходимые размеры швов. Особенно целесообразно уменьшение катетов угловых швов С, так как объем наплавленного металла и тепловложение сокращаются пропорционально К2.
Уменьшения деформаций можно достигнуть применением тех видов сварки, которые требуют меньше тепловложения, например контактной вместо дуговой, многослойной — вместо однослойной.
Получение кратковременных начальных напряжений в конструкции, близких к пределу текучести материала, облегчается при использовании вибрационного нагружения. Такой способ снятия остаточных напряжений (автор Б. Беатович, Югославия) используют на практике.
Сущность способа заключается в том, что при помощи механического вибратора сварную конструкцию в течение определенного времени (до 30 мин, обычно 15—10 мин и менее) подвергают воздействию переменных напряжений соответствующего уровня. Вибрирование, как правило, осуществляют в резонансном режиме. Накладываемые переменные и остаточные напряжения в сумме должны превышать предел текучести материала при знакопеременных напряжениях.
Встык можно добиться за счет одновременного применения механической обработки и дополнительных конструктивно-технологических мер. Для соединений с лобовыми швами такими мерами служат: переход на более толстые накладки, глубокий провар корня шва, увеличение размеров и пологости шва с последующей тщательной механической обработкой соединения. Только взятые вместе эти меры могут дать ощутимое повышение выносливости.
наждачным кругом Нормальная с плавным переходом на основной металл 102 1,0
же применение пологих и вогнутых швов, механической обработки, увеличения сечения шва, глубокого провара корня автома тической сваркой или же частичная совокупность этих мер не при водит к желаемым результатам (табл. 2).
Усталость сварных соединений
В тех случаях, когда в снимаемом слое напряжения в различных точках различны, силу необходимо вычислять с учетом этого обстоятельства. Например, если обрабатывается на глубину Аг вся нижняя поверхность станины, то собственные напряжения на участках 2а будут растягивающими и равными ат, а на остальной части шириной (В — 4а) напряжения oAi должны быть вычислены по формуле (52) при z = zAl. Тогда суммарная сила запишется так:
Силы Рд и PAl создают моменты, каждая на своем плече. Прогиб станины, если ее рассматривать как балку длиной L, определяют по формуле
Прогибы находят от каждой силы отдельно, полагая Pt равной Рд или Рд!, a e-t равной соответственно
|