Анализ и совершенствование технологии ручной дуговой сварки неповоротных кольцевых стыков магистраль...
Реферат - Экономика
Другие рефераты по предмету Экономика
?труктуры околошовной зоны и других явлений.
Ультразвуковой метод определения сварочных остаточных напряжений основан на зависимости скорости распространения ультразвуковой волны в металлах от напряженного состояния в них. Измеряют скорости распространения ультразвука на отдельном участке металла до сварки и после сварки и по изменению скорости судят о значении остаточного напряжения. При измерении остаточных напряжений в шве и околошовной зоне неоднородность свойств может приводить к погрешностям результатов. Положительным свойством данного метода, так же как магнитоупругого, следует считать мобильность проведения экспериментов, не требующих больших подготовительных работ.
Рентгеновские методы исследования остаточных напряжений основаны на определении расстояния между кристаллографическими плоскостями, т.е. деформации кристаллографической решетки, с помощью измерения угла отражения луча. Остаточные напряжения этим методом можно определить с невысокой точностью и только в тонком поверхностном слое. Для рентгеновских методов исследования остаточных напряжений характерны большая трудоемкость и высокая стоимость проведения эксперимента.
Метод определения остаточных напряжений на основе регистрации твердости используют при исследовании поверхностных напряжений. Разработанные физические основы метода устанавливают однозначное влияние одно- и двухосных напряжений на изменение твердости поверхностного слоя. Для участков сварного соединения, претерпевших высокотемпературную пластическую деформацию в процессе сварки, т.е. для шва и околошовной зоны, этот метод измерения остаточных напряжений приводит к погрешностям.
1.3.3.1.3 Типичные поля остаточных напряжений при сварке многослойных швов
При многопроходной сварке пластин встык в общем случае (рис. 20, а) возникают остаточные напряжения продольные ?x, поперечные ?y и в направлении толщины ?z. Однако при толщинах ?<4080мм сопротивление усадке металла по толщине незначительное, и поэтому напряжения ?z малы. Формирование продольных напряжений ?x при укладке каждого очередного валика многослойного шва качественно подобно однопроходной сварке. Последующие валики незначительно изменяют значение остаточных напряжений ?x, и поэтому их распределение по толщине можно считать равномерным (рис. 20, б).
Формирование поперечных напряжений ?y происходит вследствие поперечной усадки укладываемого валика и под сильным воздействием поперечной усадки последующих валиков. В связи с этим распределение напряжений ?y по толщине отличается значительной неравномерностью.
При укладке очередного валика ?zn (рис. 20, а) в результате поперечной усадки в нем возникают остаточные поперечные напряжения растяжения. Нижележащие участки металла шва оказывают сопротивление усадке слоя n, поэтому в них возникают сжимающие поперечные напряжения. Кроме этого, без закрепления пластин происходит угловая деформация, вызывающая пластические деформации удлинения ?y и соответственно поперечные напряжения растяжения ?y в нижних слоях наплавленного металла. Совокупное воздействие указанных факторов приводит к неравномерному распределению поперечных напряжений (кривая 1 на рис. 20, в). На поверхности шва растягивающие напряжения достигают 0,5?т и более. В корне шва остаточные растягивающие напряжения весьма значительны, они могут быть на уровне временного сопротивления материала ?в. Если сварка пластин осуществляется в приспособлении, препятствующем возникновению угловых деформаций, то в корне шва возникают сжимающие напряжения (кривая 2 на рис. 20, б). При других схемах закрепления пластин, частично препятствующих угловому повороту, возможны эпюры распределения напряжений, промежуточные между кривыми 1 и 2 на рис. 20, в.
1.3.3.2 Образование сварных соединений и формирование первичной структуры металла шва
1.3.3.2.1 Понятие свариваемости
Монолитность сварного соединения при сварке обеспечивается образованием межатомных и межмолекулярных связей между частицами соединяемых материалов на поверхности их контакта.
Различают две группы межатомных и межмолекулярных связей, имеющих электрическую природу:
1)физические (ван-дер-ваальсовские);
2)химические (ионная, ковалентная, металлическая, водородная, донорно-акцепторная и их сочетания).
Прочность химических связей (энергия, требуемая для разъединения вещества на отдельные молекулы, атомы или ионы) составляет десятки и сотни килоджоулей, а физических доли и единицы килоджоуля. В результате сварки образуются соединения с прочными химическими связями.
При сварке в процессе образования химических связей свариваемые материалы подвергаются механическому, физическому или химическому воздействию. Явления, сопровождающие образование химических связей, называются сварочными процессами.
Сварочные процессы, характерные для сварки металлов, можно условно разделить на три группы:
1)тепловые процессы, включающие нагрев, плавление и охлаждение металлов;
2)термомеханические процессы, заключающиеся в пластическом деформировании металла с одновременным воздействием высокой температуры;
3)физико-химические процессы, протекающие в твердом и жидком металле: фазовые превращения, растворение и выделение веществ из раствора, диссоциация или образование химических соединений, диффузия, обменные реакции между контактирующими фазами и т. д.
Сварочные процес