SU1316770A1 - Способ определени остаточных напр жений в сварных соединени х - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области сварки, в частности к способам определени  остаточных напр жений в сварных соединени х, и может найти применение в различных отрасл х машиностроени  при изготовлении сварных конструкций. Целью изобретени   вл етс  повышение точности определени  остаточных напр жений сварных соединений . Данна  задача решаетс  следующим образом. На детали нанос т базы, между ними зачекаинвают термопары , производ т сборку деталей, Ьсу- ществл ют сварку и сн тие термиче.ско- го цикла, получают изотерму, ограничивающую область пластических деформаций . Измерение деформаций провод т по разности изменени  баз, а остаточные напр жени  определ ют по формулам G Е/2п(пл + лЕпл/U4 sin2ip); Gy E/2n(enn - „„/лср- sin2(f); - Е йепд/2п йЦ)-со82с|,- гдеСГ - продольные напр жени  в сварных соединени х; ц - поперечные напр жени  в сварных соединени х; - касательные напр жени ; „„ - пластическа  деформаци  в сечени х, параллельных оси шва; Е - модуль упругости материала, 7000 кг/см ; п - коэффициент , учитывающий рассто ние между двум  соседними положени ми изотермы при перемещении источника нагрева; Ц - угол, равный ot + 45 , где об- угол первого главного напр жени , определ емый по изотерме, -ограничивающей область пластических деформаций. 1 ил., 1 табл. i со О5 «Ч

Description

11

Изобретение относитс  к сварке, предназначено дл  определени  собственных напр жений в сварных соединени х деталей и может найти применение в любой отрасли машиностроени .

Цель изобр етени  - повьшение точности определени  остаточных напр жений в металле сварных соединений.

На чертеже представлен образец перед операцией разрезки (дл  того чтобы не затемн ть чертеж все замеры представлены на одной пластине, на другой пластине напр жени  и деформации симметричны).

Образец состоит из двух пластин 1 и,2. На пластины 1 и 2 нанос т баз АА +А „ А „ , параллельные сйариваемы кромкам. Между базами с обратной стороны образца зачеканивают термопары (на чертеже не показаны). Затем осуществл ют сварку пластин и 2. В процессе сварки с помощью термопар записывают термический цикл. Сваренный образец разрезают из полосы - линии реза представлены на чертеже в виде пунктирной линии QO - ло типу гребенки, и измер ют изменение баз

АА и т.д.-

По разности полученных размеров определ ют деформации. Дл  полосы, имеющей нулевую деформацию, например отбирают записанный -термический цикл и устанавливают значение максимальной температуры цикла. Зна  эту температуру, стро т ее изотерму 3 дл  двух соседних положений при перемещении источника нагрева и провод т между ними срединную изотерму А. Затем дл  определени  нормальных и касательных напр жений используют известные построени  (Малин Н.Н. Прикладна  теори  пластичности и ползучести . - М.: Машиностроение, 1968, с. 249-250), к срединной изотерме 4 в точках ее пересечени  пр мыми,  вл ющимис  продолжением базы АА , привод т касательные ВВ и к ним восстанавливают перпендикул ры СС до их пересечени  с двум  соседними положени ми изотермы 3. Определ ют -уголвй между перпендикул рами СС и пр мыми,  вл ющимис  продолжением базы АА . Уголен - угол первого главного напр жени . Затем определ ют угол ср oi+ 45. Определ ют коэффициент п, учитьшающий рассто ние между двум  соседними положени ми изотермы 3,

167702

СС , СС . СС i i

Ь|Ц .j ,

cc cc - n ---r ,

5 ЦС CyCf

где CC - отрезки перпендикул ра,

заключенные между двум  c седними положени ми изо- fО , термы 3.

Остаточные напр жени  в сварных соединени х возникают и наход тс  в пр мой зависимости от пластических деформаций укорочени . 15 Эксперименты позволили уточнить, указанную взаимосв зь в виде нижеприведенных формул:

Сх |- (пл -ь -sin2tf); 5п -Tf-«i-2ef);s

EuE,

2пмр

ЛЦ) cos2qi.

По ним определ ют остаточные напр жени  сварных соединений.

.Пример. Дл  определени  ос30 таточных напр жений в сварном соединении используют образцы из алюминиевого сплава АМгб толщиной 4- 5 мм, сварку которых провод т на регламентированном техдокументацией ре35 жима ICB 280 А, Vj. 12 м/ч, и а 10 в. Образец состоит из двух пластин 1 и 2. На пластины нанос т базы АА , А,А,-А„ А|, параллельно свариваемым кромкам, размер базы

40 30 мм, рассто ние между базами 6 мм. Между базами (с обратной стороны образца ) зачеканивают термопары. Затем осуществл ют сварку пластин 1 и 2. В процессе сварки с помощью термопар

45 (не показаны) записывают термический цикл. В результате сварки в образце возникают сварочные напр жени , вызывающие деформацию образца, различную на всех базах в пределах одной

50 пластины, на базах второй пластины деформации- будут симметричны. Образец разрезают по заданным уровн м на полосы параллельные оси шва. На освобожденных от св зей полосах измер ют

55 изменение баз и их новые размеры: АА 30,084 мм; А,А , 30,108 мМ; AjAj 30,096 мм; А,А , 30,084 мм; 30,042 мм; АуА, ЗД,015 мм.

313167704

По разности полученных до сварки и Неуравновешенность эпюры собствен1шх после разрезки замеров баз определ ют напр жений указывает на то, что метод , прин тый в качестве прототипа, не учитывает местные короблени  кромок ,- деформации, общей потери устойчивости и т.д.

По данному способу измерени  выполн ют в металле, когда он находитс  в свободном от напр жений состо - ливают значение максимальной темпера- О „ии: измер ют до сварки и после раз- туры цикла - 200 С. Стро т изотерму 3 резки, когда металл также свободен от дл  двух соседних положений при пере- напр жений. мещении источника нагрева на шаг. Провод т срединную изотерму 4, котора  пересекает пр мые, проход щие че-15 методу с полученными измерени ми по .рез базы. К изотерме 3 в точках пере- данному способу приходим к выводу, сечени  с пр мь1ми, проход щими через

пластические деформации на этих базах: 5п, 0,0028; п/1, 0,0012; Епл 0,0036; „„, 0,028; „. 0,0014; 6р, 0,0005.

Отбирают термический цикл дл  полосы АуА, имеющей практически нулевую остаточную деформацию. УстанавСравнива  измерени  по известному

что применительно к тонкостенным

базы, провод т касательные ВВ , Затем конструкци м способ обладает повьшен- к касательным ВВ в этих точках вое- «ой точностью, так как базы при изме20 рени х оказываютс  строго пр молинейными , Достове-рность полученных результатов возрастает. Получение достоверных сведений об остаточных напр жени х 3 сварном соединении позволит 25 более объективно оценить такие покастанавливают перпендикул ры СС и определ ют угол oi. между перпендику- р рами и пр мыми, проход щими через базы, угол об - угол первого главного напр жени .

Значение определ емого угла oi .между перпендикул рами и пр мыми,  вл ющимис  продолжением базы АА, мен етс  -при переходе от одной базы к другой, а угол Cf угол oi + 45°, тогда изменение, угла t|) при переходе от одной базы измерени  к другой можно представить выражением йср

затели кггк коррозионна  стойкость, прочность при статических и динами ческих нагрузках, а также позволит назначить режимы термической обраб 30 ки типа отпуска или отжига. Кроме того, по одному измерению баз разр занной пластины можно получить све-ху

Claims (1)

1. Формула изобретени

   дени  о трех составл ющих напр же- у т.е. в пр едлагаемом примере ни х: продольных G , поперечных (5ц u.tp соответственно равно 10, 9, 24, ,, и касательных f 25, 17°,или 0,2, 0,16, О,42,.0,436, 0,3 рад. Определ ют коэффициент п, он равен 1,9; 1,65; 1,63j 1,2; 1,05. Поскольку сварка выполн етс  подвижным источником нагрева, необходимо учитывать неодновременность наложени  шва, котора  характеризуетс  коСпособ определени  остаточных на 40 пр жений в сварных соединени х, вкл чающий нанесение на образец измерительных баз, измерение деформаций.

   эффициентом п, учитывающим рассто - разрезку образца на полосы, параллель- ние между двум  соседними положени - ные оси сварного шва, и определение ми изотермы при перемещении источника45 остаточных напр жений, отличаю- нагрева из одного положени  в сосед- щ и и с   тем, что, с целью повьпле- нее на шаг. .ни  точности определени  остаточных

   Как показали эксперименты, размер напр жений, сначала нанос т базы на шага в зависимости от округлости изо- образец, выполн ют его сварку, фик- термы 10-30 мм (в данном примере шаг 50 сиру  при этом термический цикл свар- вз т равным 10 мм).ки, разрезают образец на полосы, осуРезультаты испытаний сведены в ществл ют измерение деформаций, по таблицу.термическому циклу устанавливают знаКак видно из таблицы, напр жение(Г чение максимальной те тературы цикла, по прототипу больше продольных напр -55 стро т ее изотерму дл  двух соседних жений, полученных по данному способу, положений при перемещении источника причем имеетс  большой разброс значе- нагрева,, наход т между ними срединную НИИ G по прототипу, что приводит к изотерму, определ ют дл  каждой базы неуравновешенности эпюры напр жений. , угол об между перпендикул ром и касаПо данному способу измерени  вын ют в металле, когда он находитв свободном от напр жений состо - : измер ют до сварки и после раз- зки, когда металл также свободен от р жений. оду с полученными измерени ми по ному способу приходим к выводу,

   Сравнива  измерени  по известному

   По данному способу измерени  в полн ют в металле, когда он наход с  в свободном от напр жений сост „ии: измер ют до сварки и после р резки, когда металл также свободе напр жений. методу с полученными измерени ми данному способу приходим к выводу

   что применительно к тонкостенным

   затели кггк коррозионна  стойкость, прочность при статических и динамических нагрузках, а также позволит назначить режимы термической обработ- 30 ки типа отпуска или отжига. Кроме того, по одному измерению баз разрезанной пластины можно получить све-ху

   ста х G

   Формула изобретени 

   дени  о трех составл ющих напр же- ни х: продольных G , поперечных (5ц и касательных f

   дени  о трех составл ющих напр же- ни х: продольных G , поперечных (5ц и касательных f

   Способ определени  остаточных на- пр жений в сварных соединени х, включающий нанесение на образец измерительных баз, измерение деформаций.

   51316770

   тельными в точках пересечени  с базами , определ ют коэффициент п, учитывающий изменение рассто ни  между двум  соседними положени ми изотермы при перемещении источника нагрева, и затем определ ют остаточные напр жени  по следующим зависимост м:

   гд

   6..i(e

   . т ч

   + - -. sin2u)) ; ulf ,

   г- E/r -04

   С5у 2- (пл - -д --51п2ц);

   М

   А, Л,

   А,

   А;

   9,6 14,0 10,00 2,00 -1,5

   6

   где

   ху 6 „

   9

   пл

   Е Е лЕ пп „ -----.cos2(.

   продольные напр жени  в сварных соединени х; поперечные напр жени  в сварных соединени х; касательные, напр жени ; пластическа  деформаци  в сечени х, параллельнб1х оси шва;

   модуль упругости материала, 7000 кг/см2;

   Cf - угол, равный ot. + 45 .

   9,26 1,57 6,00 -3 -7,7

   2,2

   3,4

   6,00

   11,00

   10,80

   1,5

   3,5

   4,00

   6,00

   1,00

   Редактор М.Товтин

   Составитель З.Хаустова Техред Л.0л:ийнык

   Заказ 2383/10 Тираж 975Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   Корректор Т.Колб