Наклонным электродом

Как было показано в работе /2/, наблюдается резкое отличие напряженно-деформированного состояния соединений с наклонными прослойками, нагружаемых по "мягким" и "жестким" схемам (рис. 3.28).

При нагружении по "жесткой схеме" пластическое деформирование соединений с наклонной прослойкой в большой степени соответствует характеру деформирования соединений с прямолинейной прослойкой (см. рис. 3.28,6) повернутой на угол ср к оси X. Не останавливаясь на особенностях построения сеток линий скольжения для рассматриваемых случаев нагружении с наклонными прослойками (рис. 3.29,я,б), отметим, что данные сетки линий скольжения можно представить отрезками циклоид, радиус производящего круга которых определяется схемой нагружения прослоек и характером их пластического деформирования. Так, например, сетки линий скольжения в тонких прослойках, нагруженных по "мягкой" схеме, могут быть аппроксимированы циклоида-

В этом направлении, на наш взгляд, эффективными являются два подхода, базирующиеся на установленных закономерностях механического поведения рассматриваемых соединений, ослабленных наклонными прослойками. Первый подход основан на пересчете экспериментальных данных по от ц/о), полученных при испытании вырезаемых образцов.

Второй подход, позволяющий повысить достоверность получаемых значений механических характеристик сварных соединений оболочковых конструкций по данным испытания вырезаемых из них образцов, заключается в создании условий нагружения сварных соединений образцов, близких к реальным, реализуемым в конструкциях. Например, для кольцевых стыков толстостенных труб или оболочковых конструкций, ослабленных наклонными прослойками, характерным является отсутствие поперечных смещений соединяемых мягкой прослойкой элементов в силу большой поперечной жесткости конструкции. При испытании образцов, вырезаемых из данной конструкции, подобные условия могут быть реализованы путем их нагружения в контейнере (рис. 3.40,а), стенки которого препятствуют взаимному смещению соединяемых прослойкой элементов, либо конструктивно путем создания необходимой поперечной жесткости испытываемых образцов. Последнее может быть обеспечено за счет испытания образцов, выполненных с двумя наклонными прослойками, противоположно ориентированными для компенсации сдвиговых усилий, возникающих при их нагруже-нии (рис. 3.40,б,в) /109/. В качестве примера на рис. 3.41 приведено со-

ломка), как было показано в разделе 2.6, наблюдается диаметрально противоположный характер зависимости прочности соединений с наклонными прослойками от угла ориентации последних по отношению к вектору прикладываемого усилия. Угол наклона мягких прослоек благоприятно сказывается на уровне несущей способности соединений, так как они нагружаются по ''жесткой схеме". Учитывая данные обстоятельства, более предпочтительным является второй вариант изготовления сварных сферических оболочковых конструкций без обработки кромок под сварку. При этом, с \четом местоположения кольцевого шва (по мере удаления от экваториальной плоскости), каждый последующий шов, имеющий больший угол наклона ср, может быть выполнен по более широкому щелевому зазору.

Нетрудно заметить, что для сферических оболочек, ослабленных толстыми наклонными прослойками (к > кк\). в которых отсутствует эффект контактного упрочнения мягкого металла (рис. 4.17), справедливы приведенные выше соотношения для описания сеток линий скольжения в виде логарифмических спиралей (4.43), напряженного состояния

Используя условия равновесия элемента оболочки при воздействии внутренних (средних интегральных от ау1) и внешних (наружное и внутреннее давление /?* и
Аналогичным образом, следуя данной системе рассуждений, можно обобщить ранее полученные для тонкостенных оболочек решения (см. выражения (3.48) и (3.50)) для соединений с Х-, F-образной и наклонными прослойками на класс толстостенных цилиндрических (при °2 -/СУ1 = 0>^) и сферических (О2 /О =1) конструкций.

Как было показано в работе /2/, наблюдается резкое отличие напряженно-деформированного состояния соединений с наклонными прослойками, нагружаемых по "мягким" и "жестким" схемам (рис. 3.28).

При нагружении по "жесткой схеме" пластическое деформирование соединений с наклонной прослойкой в большой степени соответствует характеру деформирования соединений с прямолинейной прослойкой (см. рис. 3.28,6) повернутой на угол ср коси X. Не останавливаясь на особенностях построения сеток линий скольжения для рассматриваемых случаев нагружении с наклонными прослойками (рис. 3.29,а,б), отметим, что данные сетки линий скольжения можно представить отрезками циклоид, радиус производящего круга которых определяется схемой нагружения прослоек и характером их пластического деформирования. Так, например, сетки линий скольжения в тонких прослойках, нагруженных по "мягкой" схеме, могут быть аппроксимированы циклоида-

В этом направлении, на наш взгляд, эффективными являются два подхода, базирующиеся на установленных закономерностях механического поведения рассматриваемых соединений, ослабленных наклонными прослойками. Первый подход основан на пересчете экспериментальных данных по ат „(0), полученных при испытании вырезаемых образцов.

Важное значение также имеет образование плавного перехода металла лицевого и обратного валиков к основному металлу, так как это обеспечивает высокую прочность соединения при динамических нагрузках. В угловых швах также бывает трудно проварить корень шва на всю его толщину (см. рис. 1,6 и в), особенно при сварке наклонным электродом. Для этих швов рекомендуется вогнутая форма поперечного сечения шва с плавным переходом к основному металлу, что снижает концентрацию напряжений в месте перехода и повышает прочность соединения при динамических нагрузках.

При сварке наклонным электродом (рис. 17, б — г) трудно обеспечить провар шва по нижней плоскости (иви-ду натекания на нее

расплавленного металла) и предупредить подрез на вертикальной плоскости (ввиду стекания расплавленного металла). Поэтому таким способом обычно сваривают швы с катетом до 6—8 мм. При сварке угловых швов наклонным электродом трудно также обеспечить глубокий провар в корне шва, поэтому в односторонних или двусторонних швах без скоса кромок может образоваться непровар (рис. 18, а), который при нагружепии шва послужит началом развития трещин. Для предупреждения этого в ответственных соединениях при толщине металла 4 мм и более необходим односторонний скос, а при толщине 12 мм и более — двусторонний скос кромок.

При сварке наклонным электродом многопроходных швов первым выполняют шов на горизонтальной плоскости (рис. 18, б). Формирование последующего валика происходит с частичным удержанием расплавленного металла сварочной ванны нижележащим валиком. При сварке угловых швов применяют поперечные колебания электрода. Особенно важен правильный выбор их траектории при сварке наклонным электродом с целью предупреждения возникновения указанных выше дефектов.

Способ сварки наклонным электродом (рис. 22, б)-разработан в СССР в середине 30-х годов. В настоящее время его применяют за границей под названием гравитационная сварка. При сварке электрод закрепляют в штативе, устанавливаемом на поверхность изделия, через изолирующую подкладку; по мере его оплавления он опускается с обоймой под действием веса. Токоподвод осуществляется непосредственно к электроду или обойме. Глубину про-плавленил и ширину шва регулируют изменением угла наклона электрода а.

В зависимости от площади поперечного сечения шва и положения сварки угловые соединения можно выполнять без скоса или со скосом одной из кромок одно- и многослойными швами. Полный провар стыка без скоса кромок можно получить при толщине стенки в тлвровом соединении не более 14 мм. Сварку угловых швов вь полняют в положении «в лодочку» или наклонным электродом (рис. 32).

При положении «в лодочку» в один проход можно сваривать швы с катетом до 14 мм, наклонным электродом — до 6 мм. Соединение под сварку следует собирать с минимальным зазором для предупреждения вытекания в него расплавленного металла. При зазоре свыше 1,5 мм с обратной стороны первого шва необходима ручная или механизированная подварка. Подварочный шов должен быть полностью переварен при наложении основных швов. В практике применяют также заделку зазора с обратной стороны асбестовым шнуром, который впоследствии удаляют. В некоторых типах сварных соединений возможно применение медных подкладок (рис. 32, е).

Подобные же приемы применяют и при сварке наклонным электродом при зазоре в стыке свыше 2,5 мм. Для обеспечения полного провара стыка кромок сварку можно выполнять в несимметричную «лодочку» (рис. 32, а), когда угол между электродом и полкой тавра уменьшается до 30°. Этот же прием используют при различной толщине свариваемых элементов, когда уменьшается yro;i между электродом, и более тонким элементом. При сварке тавровых соединений наклонным электродом трудно избежать подреза на вертикальной стенке соединения. Для предупреждения этого электрод смещают на полку (рис. 32, б, в). Последовательность сварки многопроходных швов указана на рис. 32, г. Нахлесточпые соединения при толщине верхнего листа до 8 мм сваривают вертикальным электродом с оплавлением верхней кромки (рис. 32, д).

Представляет определенный интерес использование внешнего магнитного поля для отклонения или перемещения непрерывно горящей дуги. Внешнее переменное или постоянное магнитное ноле, параллельное или перпендикулярное к направлению сварки, создается П-образпыми электромагнитами. При использовании постоянного магнитного поля дугу можно отклонить в любую сторону относительно направления сварки. При отклонении дуги в сторону направления сварки (магнитное поле таюке параллельно направлению сварки) наблюдается такой же эффект, как и при сварке наклонным электродом — углом вперед. В этом случае уменьшается глубина проплавлепия. При отклонении дуги в обратном направлении наблюдается увеличение глубины проплавлепия, как при сварке с наклоном электрода углом назад.

и сварке. Состав покрытия определяет и такие важные технологические характеристики электродов, как: род и полярность сварочного тока, возможность сварки в различных пространственных положениях или определенным способом (сварка опира-нием, наклонным электродом и т. д.).

Для сварки лежачим и наклонным электродом применяют удлиненные электроды (до 2 м) диаметром до 8 мм. Покрытие этих электродов обычно также имеет повышенную толщину.