3.Види деформації.

Розрізняють три види деформації:

• Температурні деформації викликані зміною розмірів частинок тіла, при зміні температури, а також в процесі структурних перетворень , де - середній коефіцієнт лінійного розширення в інтервалі зміни температури від 0 до T , - зміна температури в якісь точці тіла . Видимі деформації , і , характеризують зміну розмірів тіла лінійних та кутових, які можна зареєструвати вимірювальними приладами. Власні (внутрішні деформації), складаються з пружних і і пластичних і , де - напруження з зсувом.

Всі вказані види деформації пов’язані між собою співвідношеннями:

;

Напруження викликані пружними деформаціями визначаємо з формули , де E- модуль пружності МПа;

4. Напруження та деформації в стержні

Зварювання характеризується нерівномірним процесом нагрівання зварювальних виробів. Для спрощення процесу виникнення і розвитку зварювальних напружень та деформацій розглядаємо механізм виникнення напружень деформацій стику при рівномірному нагріві тіла. При рівномірному нагріванні стержня (рис.1) його довжина буде змінюватися по закону

Рисунок 1.Схематичне зображення термічного розширення стержня.

А абсолютне видовження: .

Відносне теплове видовження стержня при відсутності упорів, які б перешкоджали б вільному тепловому розширенню стержня визначається за формулою , за таких умов в стержні не будуть виникати напруження в процесі всього циклу нагрівання і охолодження, якщо можливість видовження стержня при нагріванні обмежити величиною (b), тоді нагрівання його після досягнення видовження (b) не буду супроводжуватися зміною довжини, а в стержні появляються деформації стиску (E) і напруження (G), які будуть пропорціональні величині недопустимих деформацій.

Зварне з’єднання умовно можна розділити на 3 зони:

• Середню високу нагріту, яка включає зварний шов і прилягаючи ділянки основного металу, та дві не нагріті крайні зони.

Рисунок 2. Модель зварного з’єднання.

Таким чином середня нагріта частина пластини представляє собою свого роду стержень прямокутного перерізу, а крайні полоси пластини крайнім не нагрітим зона з’єднання. Вільна деформація середньої частини пластини при її нагріванні та охолодженні неможливе внаслідок наявності зв’язків з край ними полосами пластини, в зв’язку з цим в полосах пластини виникатимуть тимчасові та залишкові напруження та деформації. Процес розвитку напружень та деформацій в пластині з прорізами, при нагріванні і охолодженні середньої полоси, якісного відношення подібний тако-муж процесу зварному з’єднанні.

Утворення напружень та деформацій при зварюванні

Розглянемо процес утворення напружень і деформацій в зварному з’єднанні за умови дотримання гіпотези плоского перерізу. Уявімо, що перед зварюванням пластину довжиною L розрізають на вузькі повздовжні смужки і нижнім торцем опирають на якусь опору, в результаті кожна смужка отримує термічне розширення.

Рисунок 3.Механізм утворення деформацій та напружень, при зварюванні в період нагрівання.

Таким чином зварне з’єднання при нагріванні одержує деякі видовження. На стадії нагріву у зварному з’єднані повздовжньому напрямі виникає напруження стиску, в середній високо нагрітій зоні і розтягування в решті мало нагрітій зоні. На стадії нагрівання в середній високо нагрітій області з’єднання в повздовжньому напрямі, протікатимуть пластичні деформації стискання, деформується і формується зона пластичних деформацій, ширина якої позначається (2вр).

На стадії охолодження в з’єднанні формується напруження,протилежні по знаку тим, що були при нагріванні, на стадії охолодження в середній частині з’єднання, проходять повздовжні пластичні деформації видовження, які компенсують пластичне стиснення, що виникло на стадії нагріву. В середній частині з’єднання залишаються пластичні деформації вкорочення, нерівномірний характер розподілу яких є причиною утворення в зварному з’єднанні залишкових напружень.