в какой части сварочного шва наиболее высока концентрация напряжений

Влияние концентрации напряжений на усталостную прочность.

Влияние концентрации напряжений на усталостную прочность.

усталостной прочности еще не сделана. Определение предела выносливости§ 188] влияние концентрации напряжений 423 В цикле симметрии образца концентрации напряжений и гладкого образца в первом случае предел выносливости оказывается малым по коэффициенту. Это значение называется эффективным коэффициентом концентрации и всегда равно Но. Это связано, в частности, с тем, что напряженное состояние

в месте концентрации является сложным, поэтому величина а, представляющая собой увеличение одного из напряжений, Людмила Фирмаль

характеризует прочность в полной мере, причем при напряжении ниже предела упругости пластическая деформация все же происходит, а при переменной нагрузке происходит накопление пластической деформации, и напряженное состояние изменяется. Поскольку объем концентрации напряжений занимает очень малый объем, большую роль играет масштабный эффект. Существуют и другие объяснения того, что эффективный коэффициент концентрации меньше теоретического, но мы не будем на них

останавливаться. В библиографии приведены значения эффективного коэффициента концентрации для различных материалов и различных концентраторов напряжений. Для приблизительной оценки можно использовать следующую формулу: «/ = 1 4 — 9 ( » — 1). Величину q называют коэффициентом чувствительности материала к концентрации напряжений, а для конструкционной стали

коэффициент концентрации вообще не учитывается. Если напряжение изменяется в несимметричном цикле, то весь эффект концентрации напряжений обусловлен переменной составляющей напряжения OO, которая умножается на^. Поэтому выражение (187.5) заменяется на: (188. 1) Теория 424 сильных сторон[глава XVII если расчеты выполняются по более точным формулам (187.7) и (187.8), то вторая из них не изменяется, а первая заменяется на:- (Г*>тлф’ (188. Два.) Усталостная прочность очень сильно зависит от состояния поверхности; обычно образец полируют, что определяет предел выносливости.

Если образец сохраняет следы вращения поверхности, то его предел выносливости ниже. Поэтому шероховатость Людмила Фирмаль

поверхности играет ту же роль, что и концентрация напряжений. Для количественной оценки этого эффекта можно ввести коэффициент, аналогичный коэффициенту концентрации. Для поверхности, обработанной резцом, соответствующий коэффициент может достигать значения 1,25. С другой стороны, упрочнение поверхности путем создания поверхностного упрочнения (обкатка, дробеструйная обработка), цианирования и поверхностного упрочнения может увеличить предел выносливости.

Образовательный сайт для студентов и школьников

Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.

© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института

Источник

7 Концентрация напряжений и деформаций в сварных соединениях

1.1. Общие положения

Под концентрацией напряжений понимают резкое местное увеличение напряжений в местах изменения формы деталей (различные проточки, резьба, отверстия и т.д.). В сварных соединениях концентрацию напряжений вызывают нахлестки, усиления и т.д., а также технологические дефекты (поры, шлаковые включения, особенно трещины и непровары) Влияние концентрации напряжений на прочность конструкций, в том числе и сварных исключительно велико. Это основной фактор снижающий прочность конструкции.

Рассмотрим предварительно распределение напряжений в пределах упругих деформаций на полосе шириной а, ослабленной круглым небольшим отверстием диаметром d (Ошибка! Источник ссылки не найден., а).

При у=d/2, σ’=3σ, т. е. теоретический коэффициент концентрации К_Т=σ’/σ=3. При y=2d, σ’=1,04σ, т. е. приближается к единице.

Рис. 5.1 Концентрация напряжений: а — в полосе е круглым отверстием; б — в полосе с эллиптическим отверстием; в — распределение σ в упругой стадии, г — распределение σ в пластической стадии нагружения.

В случае эллиптического отверстия (Ошибка! Источник ссылки не найден. б) теоретический коэффициент концентрации напряжений в пределах упругих деформаций

Рекомендуемые файлы

При с→0 К_T→∞. Это решение не точно, так как при малых значениях деформаций, вызванные внешними силами, оказывают существенное влияние на форму отверстия и формула Ошибка! Источник ссылки не найден. не выполняется.

Указанные местные напряжения в зоне концентрации не опасны для прочности в конструкциях из пластичных металлов при статических нагрузках. Поясним это положение.

Диаграммы растяжения пластичного металла нередко схематизируются. Их приближенно заменяют двумя прямыми: наклонной, выражающей зависимость напряжения от деформаций в упругой области, и горизонтальной. Горизонтальная прямая показывает, что при ε→ε_Т деформация протекает пластически, без увеличения нагрузки, приложенной к испытуемому элементу.

Вернемся к рассмотрению эпюры напряженной полосы, ослабленной отверстием (Ошибка! Источник ссылки не найден., в). Напряженное состояние в сечении А—А близко к одноосному. Допустим, что около отверстия напряжение достигло значения σ_Т,. Это соответствует деформации ε_Т,. При увеличении нагрузки деформации возросли, но напряжения в зоне, где ε> ε_Т (Ошибка! Источник ссылки не найден., г), как это следует из схематизированной диаграммы растяжения, остаются равными σ_Т. Эпюра станет изменять свою форму и выравниваться. Приближенно можно принять, что она примет очертание, близкое к прямоугольному (Ошибка! Источник ссылки не найден., д), что и было положено в основу расчета прочности по элементарным формулам.

Сглаживание эпюры напряжений в пластической стадии, рассмотренное на конкретном примере, является закономерным процессом, имеющим место во многих элементах конструкций из пластичных сталей (низкоуглеродистые и низколегированные) при одноосных напряженных состояниях (а иногда и многоосных). Однако концентрация напряжений существенно снижает прочность при переменных нагрузках; в случае ограниченной пластичности металла и при статических нагрузках.

Концентрацию напряжений в сварных конструкциях вызывают следующие причины: технологические дефекты шва — газовые пузыри, шлаковые включения и особенно трещины и непровары. Возле этих дефектов при нагружении силовые линии искривляются, в результате чего образуется концентрация напряжений. Коэффициенты концентрации напряжений около указанных дефектов значительны, но при их небольшом числе и размерах прочность сварных соединений остается удовлетворительной. В плотных однородных стыковых швах концентрация напряжений может быть сведена до минимума.

1.2. Распределение напряжений в стыковых швах

В стыковых соединениях с обработанными гладкими поверхностями швов, не имеющих внутренних дефектов (непроваров, трещин, пор, шлаковых включений), напряжения от продольной силы распределяются по поперечному сечению соединяемых элементов равномерно и определяются по формуле

Рис. 5.3 Распределение напряжений в стыковом шве

Когда поверхность имеет форму, показанную на (Рис. 5.3,а), распределение напряжений по сечению становится неравномерным. На (Рис. 5.3,б) показано распределение напряжений в стыковом соединении. Зоны шва, сопрягаемые с основным металлом, испытывают концентрацию напряжений. Средние напряжения на оси шва несколько меньше напряжений в основном металле вне соединения.

Концентрация напряжений образуется также в корне шва при его непроваре.

Вторым источником концентрации может служить смещение одного элемента относительно другого (Ошибка! Источник ссылки не найден. а, б), а также в результате местных деформаций, вызванных неравномерным сокращением шва.

Влияние концентраторов на прочность не учитывается при статических загружениях, но является весьма существенным при действии динамических нагрузок.

Концентрация напряжений, вызванная очертанием шва, имеет место в зоне сопряжения шва с основным металлом, зависит от степени утолщения шва и радиуса перехода. Концентрация резко возрастает при уменьшении радиуса до долей миллиметра.

Рис. 5.4 Депланация (а) и изгиб стыкового шва (б).

Концентрация напряжений, возникающих в зоне пор, имеет пространственный характер. Как показывают теоретические расчеты, коэффициенты концентрации напряжений возле сферических пор в 1,5 раза меньше концентрации в зоне цилиндрических отверстий того же радиуса и положения относительно поверхности.

Стыковые швы при всех видах сварки — дуговой, контактной, электронно-лучевой — являются оптимальными в отношении концентрации напряжений. При доброкачественном технологическом процессе, отсутствии пор, непроваров, включений, смещений кромок, при доведении до минимума остаточных местных сварочных деформаций и, наконец, что особенно важно, при рациональном очертании швов их плавных сопряжениях с основным металлом результирующий коэффициент концентрации напряжений может быть сведен до значений, близких к единице. В других типах соединений такой результат получить практически невозможно.

1.3. Распределение напряжений в лобовых швах

В лобовых швах имеет место значительная концентрация напряжений. Большое влияние на распределение напряжений оказывает конфигурации поперечного сечения шва: глубина проплавления, угол при вершине и форма свободной поверхности шва. Концентрация напряжений заметно снижается при увеличении глубины проплавления; величина угла и введении плавных переходов от шва к поверхности соединяемых деталей.

Рис. 5.5 Распределение напряжений нахлесточных соединениях с двусторонними накладками в сечениях: б (А—А) в (С-А) г (В—В)

При возрастании нагрузок происходит выравнивание деформаций и снижение концентраций напряжений.

Распределения напряжений в накладках с лобовыми швами показаны на Рис. 5.5. Наибольший коэффициент концентрации равный двум имеет место в сечении А—А (Рис. 5.5, б). В нахлесточных соединениях с двумя лобовыми швами усилия между ними распределяются равномерно, в случае если элементы имеют равные толщины.

Рис. 5.6 Концентрация напряжений в тавровом сварном соединении.

Концентрация напряжений имеет место также в лобовых швах тавровых соединений. Так, возле ребер жесткости, приваренных к растягиваемому элементу, образуется концентрация напряжений s_х по сечению А—А.

Коэффициент концентрации напряжений в шве таврового соединения зависит от его очертания и от формы сопряжения в основным металлом.

1.4. Распределение напряжений в соединениях с фланговыми швами

В соединениях с фланговыми швами имеет место концентрация напряжений в швах и в основном металле полос между швами.

Рассмотрим соединение двух полос, соединенных швами с катетом К длиной L (рис. 4.6), Ввиду незначительной ширины полос условно примем распределение напряжений а в полосах равномерным по их ширине.

Основные элементы под действием растягивающих усилий удлиняются и перемещаются, во фланговых швах образуются сдвиговые деформации. Прямоугольный элемент dx шва 1—1—2—2 обращается в 1’—1’’—2’—2’’ (Рис. 5.7, а). Наибольшие деформации наблюдаются в крайних точках шва, наименьшие — в средних. Поэтому касательные напряжения распределяются по длине шва неравномерно.

В соединениях, у которых площади поперечных сечений соединяемых деталей равны (А₁=А₂=А) (Рис. 5.7, б),

напряжение в точке шва определяется уравнением:

G — модуль сдвига; Е — модуль упругости; L — длина шва.

Рис. 5.7 Распределение усилий в соединении с длинными фланговыми швами, прикрепляющими узкую полосу:

а — общий вид соединения; б — распределение по длине шва при А₁=А₂; в — распределение по длине шва при А₁

Источник

Сварные соединения — напряжения и деформации при сварке

При сварке плавлением из-за неравномерного нагрева сварной конструкции возникают напряжения и деформации.

Механическое напряжение представляет собой силу, отнесенную к площади поперечного сечения тела, к которому приложена эта сила:

Деформацией называется изменение размеров и формы тела под действием приложенных к нему сил.

При сварке металл, нагретый до высокой температуры газовым пламенем, начинает расширяться, но расположенные за нагретым металлом холодные участки детали препятствуют его расширению. Под влиянием этих процессов в детали возникают внутренние напряжения (рис. 9).

Рис. 9. Деформации и напряжения, возникающие при нагреве и охлаждении кромки образца: а, в — деформации соответственно при нагреве и охлаждении верхней поверхности образца; б, г — распределение внутренних напряжений в сечениях, проведенных через осевую линию образцов соответственно при нагреве и охлаждении; 1 — нагретая зона; 2 — охлажденная поверхность; σ_т — предел текучести; «+» — растяжение; «-» — сжатие

Еще одной причиной возникновения напряжений и деформаций при сварке является усадка металла шва при переходе его из жидкого состояния в твердое.

Усадкой называется уменьшение объема металла при его остывании. Усадка металла шва вызывает продольные и поперечные деформации детали.

Степень деформации детали зависит от температуры нагрева и коэффициента линейного расширения металла. Чем выше коэффициент линейного расширения и температура нагрева, тем значительнее деформации. Очевидно, что конструкции из алюминиевых сплавов в наибольшей мере подвержены деформациям. Бесспорно и то, что при высокой тепловой мощности газового пламени вероятность возникновения деформаций конструкции больше.

Форма детали, ее размеры и положение сварочных швов также влияют на ее деформацию при сварке. Сложная форма детали, наличие большого числа несимметричных швов и высокая жесткость конструкции определяют повышенные деформации и напряжения при сварке (рис. 10).

Остаточные напряжения, причиной появления которых является разница удельных объемов структур определенных участков сварного соединения, называются структурными остаточными напряжениями. В большинстве случаев они появляются совместно с температурными напряжениями. Например, при остывании легированных сталей образование мартенсита связано с резким увеличением их объема. Так как в этом случае объемные деформации происходят при низких температурах, т. е. когда металл находится в упругом состоянии, структурные превращения вызывают образование остаточных напряжений.

Напряжения, которые существуют в конструкции или элементе конструкции при отсутствии приложенных к ним поверхностных или объемных сил, называются собственными напряжениями (рис. 11).

Рис. 10. Виды сварочных деформаций: а, б — линейные; в, г — угловые; д — серповидная; 1 — сварной шов; 2, 3 — формы изделий соответственно до и после сварки; 4…7 — последовательность выполнения швов; f — стрела прогиба

Рис. 11. Классификация собственных напряжений

Возникают собственные напряжения вследствие различных видов деформаций металла, например появляющихся в результате изменения температуры, структурных превращений или под действием внешних сил.

В зависимости от объема взаимоуравновешенных частиц тела различают собственные напряжения I рода — уравновешиваемые в макрообъемах (в сварном соединении, сварном шве), II рода — уравновешиваемые в пределах зерен металла и III рода — уравновешиваемые в пределах кристаллической решетки.

По продолжительности существования различают собственные напряжения временные, т. е. существующие только в процессе сварки, и остаточные — сохраняющиеся устойчиво в течение длительного периода после сварки.

Распределение остаточных напряжений в сварных соединениях весьма разнообразно и трудно поддается регламентации и четкой классификации. Более или менее стабильный характер собственные остаточные напряжения имеют вдоль швов, и в первую очередь вдоль стыковых (рис. 12). В сварных швах большинства сплавов наиболее опасные растягивающие остаточные напряжения достигают значений пределов их текучести, а иногда и превышает эти значения.

Деформации конструкций, вызванные сваркой, подразделяют на общие — характерные для сварной конструкции в целом, и местные — образующиеся в пределах одной, нескольких деталей или на части одной из деталей конструкции. Наблюдаемые в сварных конструкциях общие и местные деформации вызываются необратимыми усадочными явлениями и пластическими деформациями, сопутствующими тепловому воздействию сварочной дуги, а также возникающими сварочными напряжениями. Деформации зависят от способа сварки, геометрических характеристик сечения, расположения сварного соединения в конструкции и техники его выполнения.

Различают деформации продольные и поперечные, изгиба, скручивания, потери устойчивости.

Продольные и поперечные деформации, образующиеся при выполнении всех типов швов и соединений, определяющиеся размерами свариваемых элементов по длине и ширине. Остаточные продольные деформации зависят от ширины и толщины свариваемых элементов, способа сварки, размеров швов и других факторов. Остаточные поперечные деформации в пластинах конечных размеров зависят от длины швов.

При выполнении стыковых соединений с зазором (рис. 13) в результате неравномерного нагрева по ширине свариваемые пластины изгибаются с раскрытием зазора. Остывание металла в зоне уже сваренного шва приводит к сближению и повороту пластин, стремящемуся закрыть зазор.

Деформации изгиба, появляющиеся при сварке листов, стержней и оболочек, являются следствием несимметричного расположения швов относительно центра тяжести сечения, неодновременного выполнения симметрично расположенных швов или неодновременного заполнения разделки кромок валиками сварного шва.

Рис. 12. Распределение собственных остаточных напряжений вдоль швов в поперечных сечениях сварных соединений различных материалов: а — низкоуглеродистая сталь, титановые сплавы; б — среднелегированная сталь; в — среднелегированная сталь со швом, выполненным аустенитными электродами; σ_т — предел текучести свариваемого материала; σА — предел текучести аустенитной стали

Рис. 13. Перемещение пластин, возникающее при сварке их встык с зазором

Неравномерные по толщине поперечные пластические деформации вызывают угловые перемещения свариваемых элементов (рис. 14).

Деформация полки таврового соединения, называемая грибовидностью, тем больше, чем больше толщина полки и катет сварного шва (рис. 15).

Характерными являются деформации при сварке балочных конструкций, например при выполнении продольного шва тавра (рис. 16). После окончания сварки в этом случае возникают укорочение балки и изгиб тавра.

Деформации скручивания образуются вследствие несимметричного расположения сварочных швов относительно центра изгиба стержней или неодновременного их наложения.

Рис. 14. Угловые перемещения, возникающие при выполнении сварных соединений: а — стыкового; б — нахлесточного; в — таврового

Рис. 15. Грибовидность, возникающая при выполнении таврового соединения

Деформации потери устойчивости вызываются сжимающими напряжениями, образующимися в процессе выполнения сварных соединений или после остывания конструкции. Особенно значительны такие деформации при сварке тонколистовых конструкций.

В сварных конструкциях могут возникать не только общие, но и местные деформации в виде выпучин и волн. Длинные и узкие листы, сваренные встык, под действием угловых деформаций и собственной массы получают волнистость (рис. 17), размеры которой определяются углом  и толщиной свариваемых листов, характеризующей их массу. При приварке ребер к поясным листам возникают местные деформации — грибовидность. При этом кроме местных угловых деформаций возможно также образование выпучин и волнистости на поверхности листа.

Остаточные деформации, возникающие в результате перераспределения внутренних остаточных напряжений после сварки, называются вторичными. Перераспределение внутренних остаточных напряжений может произойти при первом нагружении сварной конструкции, а также при механической, термической или газопламенной обработке сварных изделий. Остаточные сварочные напряжения, перемещения и деформации могут существенно снизить прочность конструкции, исказить ее форму и размеры, ухудшить внешний вид, снизить технологическую прочность сварного соединения, что в результате приведет к возникновению горячих или холодных трещин.

Рис. 16. Деформация тавровой балки при сварке: а — балка до сварки; б — балка после сварки; β — угол прогиба; ∆ — прогиб

Рис. 17. Деформации, возникающие при сварке тонколистовых полотнищ (а) и приварке ребер к листу (б)

При определенных условиях возможно снижение статической прочности или потери устойчивости сварной конструкции, что, в свою очередь, также может привести к ее разрушению. Для конструкций, работающих в агрессивной среде, при наличии растягивающих остаточных напряжений возникает вероятность появления коррозионного растрескивания или усиления коррозионных процессов.

На стадиях проектирования, изготовления и монтажа сварных конструкций необходимо принимать меры по уменьшению влияния сварочных напряжений и деформаций. Необходимо уменьшать объем наплавленного металла и тепловложение в сварной шов. Сварные швы следует располагать симметрично друг другу и по возможности не допускать их пересечения.

Ограничить деформации в сварных конструкциях можно и следующими технологическими приемами: выполнять сварку с закреплением изделий в стендах или специальных приспособлениях, использовать рациональную последовательность сварочных (сварка обратноступенчатым швом и др.) и сборочно-сварочных операций (уравновешивание деформаций нагружением элементов детали).

Необходимо создавать упругие или пластические деформации, обратные по знаку сварочным деформациям (обратный выгиб, предварительное растяжение элементов перед сваркой и др.). Эффективно использование усиленного охлаждения сварного соединения (медных подкладок, водяного охлаждения и др.) и пластического деформирования металла в зоне шва в процессе сварки (проковка, прокатка роликом, обжатие точек при контактной сварке и др.).

Лучше использовать способы сварки, обеспечивающие высокую концентрацию теплоты, а также применять двухстороннюю сварку и Х-образную разделку кромок, уменьшать погонную энергию и площади поперечных сечений швов, стремиться располагать швы симметрично по отношению к центру тяжести изделия.

Напряжения можно снимать термической обработкой конструкции после сварки. Остаточные деформации можно устранять механической правкой конструкции в холодном состоянии (изгибом, вальцовкой, растяжением, прокаткой роликами, проковкой и т. д.) и термической правкой ее посредством местного нагрева.

Для уменьшения деформаций необходимо правильно выбирать режим сварки. При сборке конструкции под сварку следует выдерживать постоянным зазор по всей длине кромок, накладывать минимальное число прихваток, соблюдать принятую технологию сварки и технику выполнения швов, использовать способы компенсации деформаций, основанные на определенной очередности наложения швов, а также способ обратных деформаций, заключающийся в придании детали перед сваркой изгиба в направлении, противоположном ожидаемой деформации. Уменьшение деформаций обеспечивает и жесткое закрепление свариваемых деталей в специальных приспособлениях — кондукторах.

Снизить влияние поперечной усадки при сварке можно выставлением неравномерного зазора, т. е. в начале сварного шва зазор выставляется уже, а в конце шва — шире. Необходимое расширение зазора определяется многими факторами: протяженностью свариваемого стыка, толщиной свариваемых деталей, скоростью сварки и т. п. Со временем к сварщику приходят опыт и умение правильно устанавливать требуемое расширение.

При сварке деталей большой толщины (более 6 мм) со скошенными кромками происходит подъем незакрепленных боковых краев деталей, т. е. возникает угловая деформация, поскольку разделка в лицевой части пластин имеет бо́льшую ширину, чем в корневой части, а следовательно, наплавленного металла, дающего большую усадку в лицевой части, больше.

Угловые деформации определяются следующими факторами:

Для предотвращения угловой деформации стыковое соединение со скосом кромок при сборке устанавливают с предварительным их расхождением, соответствующим предполагаемой деформации. В результате после сварки и проявления угловой деформации кромки свариваемых деталей оказываются в одной плоскости. Однако подобный способ предотвращения деформации свариваемых соединений не всегда применим, поэтому чаще используются различные фиксирующие приспособления.

При выполнении угловых и тавровых соединений часто происходит отклонение привариваемой детали в сторону, с которой производится сварка. Причем, как и в рассмотренных ранее случаях, эффект от усадки металла сварного шва тем больше, чем больше его размеры и чем большее число проходов производилось при выполнении этого соединения. Устраняют такую деформацию либо предварительным наклоном привариваемой детали, либо применением цепного прерывистого или шахматного прерывистого шва. Если характер производимых работ требует выполнения непрерывного шва, то незаваренные участки следует заваривать в аналогичной последовательности.

В общем случае усадку и деформацию, возникающие в результате сварки нетермообрабатываемых изделий, можно свести к минимуму применением следующих технических и технологических приемов:

Значительного снижения сварочных деформаций конструкций можно добиться с помощью широкого использования мощных прихваток, интенсивного манипулирования электродом, а также одновременного выполнения сварки на всех стыках вместо последовательной сварки секции за секцией.

Эффективно применение термообработки, включающей в себя предварительный подогрев и послесварочный отпуск. В некоторых случаях рекомендуется проковка шва.

При термомеханической правке производится равномерный нагрев детали по всему деформированному сечению с последующей правкой его внешней силой. Нагревается деталь газовыми горелками до температуры отжига (750 … 800 °С).

В ряде случаев при выполнении правки (рихтовки) панели существует возможность значительного уменьшения объема работы за счет использования методов локального теплового воздействия на обработанный участок.

Как правило, в зоне деформации панельной детали металл растягивается. При этом деформация может быть упругой или пластичной. До определенной нагрузки металл «помнит» свою первоначальную форму и после снятия нагрузки возвращается в исходное состояние (упругая деформация).

После превышения предела упругости деформация металла становится необратимой. Общий объем металла в зоне деформации измениться не может, следовательно, толщина листа становится меньше, а его площадь — больше. Появившийся «лишний» металл необходимо удалить.

Вернуть растянутый участок в первоначальное состояние, т. е. как бы сжать его, приложив минимальную силу, можно правильным сочетанием нагрева и охлаждения. При этом необходимо учитывать следующие основные особенности способа тепловой рихтовки:

Комбинация механической рихтовки и тепловой обжимки необходима, когда деформированная поверхность сильно растянута и имеется значительный «избыток» металла. В этом случае рекомендуется обычной рихтовкой «согнать» избыток металла в один или несколько куполообразных выступов. Затем каждый купол правят отдельно посредством нагрева и при необходимости последующего резкого охлаждения. Таким образом удается устранить довольно большие деформации панельных элементов.

При термической правке локальным нагревом стремятся вызвать усадку деформированных участков конструкции, чтобы устранить нежелательные перемещения, возникшие после сварки. Например, изогнутые сварные тавровые балки (рис. 18, а) нагревают со стороны выпуклой растянутой стороны, а тонкие листы, потерявшие устойчивость (рис. 18, б), нагревают в зените хлопуна.

Создание дополнительных областей нагрева или охлаждения широко используется для перераспределения остаточных напряжений. Нагревая металл вблизи зоны с растягивающими напряжениями (рис. 19, а), вызывают расширение нагретого металла. Поскольку зона с растягивающими сварочными напряжениями, расположенная между зонами нагрева, остается при этом холодной и сопротивляется расширению соседних нагреваемых участков, в ней возникают дополнительные растягивающие напряжения, которые суммируются с остаточными напряжениями и вызывают пластические деформации металла.

Рис. 18. Схемы расположения зон нагрева при термической правке изделий балочного типа (а) и листовых (б)

Рис. 19. Схемы расположения зон нагрева (а) и зоны охлаждения (б) при обработке соединений в целях уменьшения продольных растягивающих напряжений σ_х (в)

Если же зону остаточных растягивающих напряжений охлаждать (рис. 19, б), то она, сокращаясь и встречая при этом сопротивление со стороны соседних неохлажденных участков, будет испытывать дополнительные растягивающие напряжения и, как следствие, — пластические деформации растяжения (рис. 19, в).

Источник