20. Начертите схему наплавки валика на поверхность полубесконечного тела. Укажите на аналогию с нагревом стержня.

Рассмотренные примеры неравномерного нагрева дают нам право построить модель, характеризующую особенность поведения конструкции при её сварке. В качестве такой модели привлечем случай наплавки валика на поверхность полубесконечного тела. В качестве допущения предположим, что на поверхность полубесконечного тела в одномоментно положен валик расплавленного металла длиной l мм., шириной b мм., высотой h мм., что и характеризует исходные геометрические параметры валика.

При этом, если длина валика в первом приближении может быть сравнима с одним из измерения наплавляемого тела, то отношения ширины и высоты валика к размерам длины валика пренебрежительно малы и в данном случае опускаются для упрощения картины из рассмотрения. При переходе металла валика из жидкого состояния и последующего остывания исходный объём жидкого металла уменьшается. Шириной и высотой мы в данном случае пренебрегли, а вот картина, происходящая с длиной представляет для основной интерес. По мере застывания и охлаждения частицы ранее жидкого металла плотно перемешиваются (сплавляются) с прилегающими частицами основного металла. По рассмотренным правилам распределения температурного поля мы представляем, что практически прилегающие частицы основного металла занимают незначительный объём и нагреты до не высоких температур и, следовательно, не претерпевают тепловых деформаций, а вот валик наплавленного металла укоротиться не может, так как вошел в плотной сцепление с этими слоями, которые и буду препятствовать его укорочению. Таким образом в наплавленном металле вдоль всей го продольной оси возникнут растягивающие напряжения, как это было в случае нагрева стержня, защемлённого с обоих концов.

21. Начертите схему наплавки валика на поверхность тонкого листа, обозначьте деформацию в этом случае.

Для уяснения схемы поведения металла валика, наплавляемого на тонкий лист, целесообразно применить модель, описывающую поведение нагрева стержня закреплённого с обоих концов. В этом случае абстрагируемся от общей длины наплавляемого валика, его ширину «b» рассматриваем, как длину защемлённого с обоих концов стержня. В этом случае крайние волокна наплавленного металла, будучи «схвачены» с волокнами основного металла листа будут лишены возможности свободного укорочения от исходного значения «b» жидкого металла до конечного значения остывшего до температуры окружающей среды металла и вынуждены будут растягиваться до момента достижения равновесного состояния поля остаточных напряжений. Возникают местные деформации поворота на некоторый угол «крыльев» тонкого листа в сторону «складывания» его, оставляя валик наплавленного металла внутри образовавшегося «тупого угла».

22. Начертите схему наплавки валика на кромку пластины. Обозначьте деформацию.

Наплавка валика на кромку полосы является тем случаем, который имеет особо важное значение, так как к рассмотрению деформаций и напряжений при наплавке валика на кромку полосы может быть сведена в конечном счете задача определения деформаций и напряжений для любых типов сварных соединений при формировании плоских исходных элементов в пространственную 3-х мерную конструкцию, при которой деформация таврового соединения сводится к совместной деформации наплавленного на полку тавра валика, как

наплавка валика на тонкий лист. В то время как наплавка валика на стенку тавра носит совершенно специфический характер вследствие несимметричного расположения валика. Так как наплавленный валик находится в растянутом состоянии и возникшие в нём растягивающие напряжения не уравновешиваются симметрично расположенными полями листа, то пластина примет серповидную двоякую кривизну.