Остаточные растягивающие

Для случаев однопроходной сварки встык с полным проплав-лением пластин (рис. 11.11, а) из низкоуглеродистой стали распределение остаточных продольных напряжений ах в поперечном сечении имеет характерный вид, представленный на рис. 11.11,0. Причина возникновения остаточных напряжений ах — остаточные пластические деформации укорочения гхпл в шве и околошовной зоне на ширине 2Ь„Л (рис. 11.11,6). В процессе сварки на стадии нагрева происходят пластические деформации укорочения, а на стадии охлаждения — пластические деформации удлинения. Так как пластические деформации на стадии нагрева по абсолютной величине больше, чем на стадии

охлаждения, остаточные пластические деформации представляют собой деформации укорочения. Вследствие этого в шве и околошовной зоне на ширине 26Р возникают остаточные растягивающие напряжения, имеющие максимальное значение а*тах в шве (рис. 11.11,в). Эти напряжения уравновешиваются напряжениями сжатия в основном металле. Приведенное на рис. 11.11,0 распределение остаточных напряжений характерно для случаев, когда сварные пластины не теряют устойчивости, т. е. не нарушается их плоскостность. Это имеет место при сварке пластин в жестком приспособлении, препятствующем нарушению плоскостности, а также приближенно и при сварке пластин средней толщины (6 = 6...15 мм) в свободном состоянии. При сварке менее жестких пластин (6<6 мм), как правило, происходит потеря устойчивости, существенно изменяющая распределение напряжений, в особенности напряжений сжатия (рис. 11.11, г).

явились остаточные (пластические) деформации. Возникновение остаточных деформаций может привести к нарушению нормальной работы конструкции, и поэтому они недопустимы.

ПЛАСТИЧНОСТЬ (от греч. plastikus — годный для лепки, plasso — леплю, образую) — св-во твёрдых тел под действием внеш. сил изменять, не разрушаясь, свою форму и размеры и сохранять остаточные (пластические) деформации после устранения этих сил. Отсутствие или малое значение П. наз. хрупкостью. П. зависит от условий деформирования (скорость нагружения, темп-pa, давление и т. д.). П. металлич. и др. конструкц. материалов широко используют в технике (напр., для обработки металлов давлением).

Если снять силу Р (разгрузить конструкцию), то в зависимости от величины этой силы, материалов и размеров балки и тяги могут представиться два случая: 1) балка и тяга полностью восстанавливают свои первоначальные формы и размеры, т. е. в конструкции при заданной нагрузке возникают лишь упругие деформации; 2) деформации балки и тяги уменьшаются, но система остается в деформированном состоянии, т. е. в конструкции при заданной нагрузке возникают наряду с упругими и остаточные (пластические) деформации. Возникновение остаточных деформаций связано с нарушением нормальной работы конструкции, что недопустимо. Способность конструкции, а также ее частей и деталей выдерживать заданную нагрузку не разрушаясь и без появления остаточных деформаций называют прочностью.

Деформация или изменение формы тела происходит вследствие воздействий, оказываемых внешней силой. Если внешние силы невелики, то после прекращения их приложения деформация исчезает. Такая деформация называется упругой. При больших значениях внешних сил появляются остаточные пластические деформации, не исчезающие после прекращения действия сил.

Деформация или изменение формы тела происходит вследствие воздействий, оказываемых внешней силой. Если внешние силы невелики, то после прекращения их приложения деформация исчезает. Такая деформация называется упругой. При больших значениях внешних сил появляются остаточные пластические деформации, не исчезающие после прекращения действия сил.

3.8.2. Остаточные пластические деформации е0 (независимо от их направления) от указанных в п. 3.8.1 технологических операций учитываются изменением исходной пластичности металла, которое может быть определено экспериментально путем испытаний образцов при статическом растяжении или на основании значений расчетных или экспериментально измеренных остаточных пластических деформаций.

3.8.3. Остаточные пластические деформации учитываются в соответствии с п. 3.8.2 § 2.

Предел упругости 0У является максимальным напряжением, при котором после разгрузки образца не наблюдаются остаточные пластические деформации. Точно определить этот параметр практически невозможно, поэтому техническим условным пределом упругости (CTO.OI) называют напряжение, при котором относительная остаточная деформация составляет 0,01 %.

а остается с несколько увеличенной длиной или, как говорят, имеют место остаточные (пластические) деформации. Участок АБ на кривой фиг. 1-3 соответствует нагрузкам выше предела упругости и области пластических деформаций.

При сварке металлов is зоне наплав-лепного валика металла и параллельно ему возникают весьма большие остаточные напряжения. В околошовной зоне, как правило, образуются остаточные растягивающие напряжения, равные или превышающие предел текучести металла. Вследствие неравномерного распределения температуры при сварке возникают тепловые напряжения первого рода (т. е. напряжения, уравновешенные в пределах всей конструкции). В зо-н ix, расположенных вдоль шва, где металл .нагревается выше критических температур, происходят структурные превращения и при остывании возникают большие растягивающие напряжения второго рода (т.е. напряжения, уравновешенные в пределах зерен металла и пс' зависящие от размеров изделия).

Значительные напряжения образуются в поверхностных слоях в процессе механической обработки. Пластический сдвиг и разрушение металла при снятии стружки сопровождаются возникновением в близлежащих слоях остаточных напряжений разрыва. Чем грубее обработка, т. е. чем больше толщина снимаемого слоя и усилия резания, тем выше остаточные напряжения (при грубом точении стали возникают остаточные растягивающие напряжения 80-100 кгс/мм2). К механическим напряжениям-дрисоеди-няются термические напряжения, являющиеся результатом тепловыделения в зоне резания, а также напряжения, возникающие в результате структурных и фазовых превращений в очагах повышенного тепловыделения.

Рассмотрим этот же случай нагрева в предположении, что предел текучести металла составляет ат—400 МПа и не изменяется в процессе нагрева. Тогда напряжения ах первоначально возрастают, достигая значения предела текучести в точке А\ (рис. 11.1,6). На участке А\В\ происходит пластическая деформация укорочения, а напряжения будут равны пределу текучести о* = От =400 МПа, если не учитывать упрочнения металла. Начиная с точки В\, сжимающие напряжения уменьшаются по кривой B\C\D\, которая эквидистантна кривой BD, перенесенной с рис. 11.1, а. В точке С\ напряжения равны нулю, а далее переходят в растягивающие. После полного остывания (точка DI) сохраняются остаточные растягивающие напряжения аост> значения которых в данном случае меньше предела текучести металла.

охлаждения, остаточные пластические деформации представляют собой деформации укорочения. Вследствие этого в шве и околошовной зоне на ширине 26Р возникают остаточные растягивающие напряжения, имеющие максимальное значение а*тах в шве (рис. 11.11,в). Эти напряжения уравновешиваются напряжениями сжатия в основном металле. Приведенное на рис. 11.11,0 распределение остаточных напряжений характерно для случаев, когда сварные пластины не теряют устойчивости, т. е. не нарушается их плоскостность. Это имеет место при сварке пластин в жестком приспособлении, препятствующем нарушению плоскостности, а также приближенно и при сварке пластин средней толщины (6 = 6...15 мм) в свободном состоянии. При сварке менее жестких пластин (6<6 мм), как правило, происходит потеря устойчивости, существенно изменяющая распределение напряжений, в особенности напряжений сжатия (рис. 11.11, г).

шва остаточные растягивающие напряжения весьма значительны, они могут быть на уровне временного сопротивления материала сгв. Если сварка пластин осуществляется в приспособлении, препятствующем возникновению угловых деформаций, то в корне шва возникают сжимающие напряжения (кривая 2 на рис. 11.13,0). При других схемах закрепления пластин, частично препятствующих угловому повороту, возможны эпюры распределения напряжений, промежуточные между кривыми / и 2 на рис. 11.13, в.

При электрошлаковой сварке соединение формируется сразу по всей толщине. Возникающие остаточные напряжения в значительной степени зависят от толщины металла. При толщинах до 100 мм усадка металла шва и высокотемпературной околошовной зоны в направлении толщины происходит свободно, поэтому остаточные напряжения в направлении толщины ог незначительные. Продольные остаточные напряжения ох достигают предела текучести металла, и их распределение в поперечном сечении подобно случаю однопроходной сварки пластин встык. При дальнейшем увеличении толщины механизм образования остаточных напряжений изменяется, так как усадка металла в направлении толщины не может при этом происходить беспрепятственно. Вследствие этого возникают значительные остаточные растягивающие напряжения о2. С ростом толщины свариваемого металла при электрошлаковой сварке наблюдается неравномерность распределения температур по толщине, вызванная теплоотдачей с поверхностей. При этом температура в глубине шва выше, чем на поверхностных участках. На стадии охлаждения это приводит к появлению растягивающих поперечных напряжений а у в глубине металла шва.

Давление на стенки трещины у ее вершины может достигать 10 ГПа. Остаточные растягивающие напряжения раскрывают ультра-микротрещины и способствуют проявлению эффекта П.А. Ребиндера. При сжимающих напряжениях трещины замыкаются, может даже произойти "самозалечивание" их, и эффект может не проявиться.

Отслаивание. Материал при пластическом течении может оттесняться в сторону от поверхности трения и после утраты способности к дальнейшему течению отслаиваться. В процессе течения материал наплывает на окисные пленки и теряет связь с основой. Если при линейном и точечном контакте тел напряжения по глубине слоя больше сопротивления усталости материала, то при работе образуются трещины, приводящие к чешуйчатому отделению материала. Такое явление наблюдается на закаленных или цементованных сталях. Отслаиванию способствуют дефекты металла в виде шлаковых включений, свободного цементита и т.п., а также значительные остаточные растягивающие напряжения.

Сероводородсодержащий газ транспортировать по некоррозионно-стойким трубам даже в осушенном виде не рекомендуется. Связано это с тем, что даже небольшие отклонения в технологическом режиме, приводят к попаданию в трубопровод незначительного количества влаги, и вызывают в короткий срок сероводородное растрескивание материала труб. Наиболее подвержены этому явлению сварные швы, а точнее зоны сплавления сварных швов, где располагаются максимальные остаточные растягивающие сварочные напряжения и наиболее неблагоприятная структура металла. Соответственно, из двух типов труб бесшовных горячекатаных и сварных большей коррозионной стойкостью обладает первый тип. Бесшовные горячекатаные трубы по своей специфике изготовления обладают меньшей дефектностью по неметаллическим включениям, что оказывает очень благоприятное влияние на их стойкость к водородному растрескиванию. Требования к качеству материала труб в этом случае аналогичны требованиям к качеству материала шлейфовых труб. Наиболее распространен-

Известно, что при электроэрозионной обработке поверхности жаропрочных сплавов на никелевой основе в поверхностном слое возникают остаточные растягивающие напряжения [5]. Механизм образования напряжений определяется динамикой процессов, протекающих на поверхности электродов. В связи с этим весь процесс на электродах от начала прохождения импульса тока и до

Разрушение происходит при ат > crd. Рассматриваемая теория совпадает с наблюдаемым поведением в том, что поры образуются при меньших деформациях у частиц большого размера и что они возникают на полюсах частиц, где остаточные растягивающие напряжения наибольшие [68]. В более поздней работе [82] сделано предположение, что требование критического напряжения конкурирует с требованием критической деформации, основанным на энергетических представлениях, и что эти два критерия могут работать при различных размерах частиц и уровнях деформации. Например, частицы большего размера в сплаве разрушаются по поверхностям раздела при относительно малых деформациях, если выполнен деформационный критерий, а вслед за этим следует разрушение поверхности раздела у меньших частиц при более высоких деформациях вследствие достижения более высоких напряжений.