Классификация местных деформаций

 

При изготовлении сварных конструкций наблюдаются не только общие, но и местные деформации в виде выпучен и волн. В результате наложения сварных швов на поверхность листов последние деформируются в основном из своей плоскости. Деформации могут иметь характер изгиба, когда лист перегибается по линии наложенного на его поверхность валика, образуя некоторый угол β (рис. 4.1а). То же получается в результате сварки двух листов, поверхности которых до сварки располагались в одной плоскости (рис. 4.1б). Деформации этого вида называются угловыми и характеризуются углом β.

Длинные листы, сваренные встык узкими сторонами, под действием угловых деформаций и собственного веса получают волнистость (рис. 4.1в), размеры которой определяются углом β и толщиной свариваемых листов (определяющий вес листов).

При сварке элементов таврового и двутаврового сечения поясные листы получают местные деформации, вызываемые поясными швами 1 и 2 и называемые иногда грибовидностью (рис. 4.1 г). Аналогичные деформации возникают при приварке к листу ребер (рис. 4.1 д). Кроме местных угловых деформаций, могут возникать выпучены и волнистость, вызываемые потерей устойчивости тонких листов (рис. 4.1 е).

 

Для определения угловых деформаций (угла β) при наплавке валика на лист из малоуглеродистой стали можно воспользоваться графическими зависимостями угла β от величины удельной погонной энергии и скорости сварки (рис. 4.2).

При односторонней сварке встык (рис. 4.3 а), когда глубина провара h примерно равна толщине свариваемых листов d, угловую деформацию определяют также по графику (рис. 4.2).

 

При двусторонней сварке стыкового соединения (рис. 4.3 б, в), даже тогда, когда режимы обоих проходов одинаковы, угловые деформации от них неодинаковы.

Угловая деформация  от шва 1, когда прихватки расположены со стороны первого шва, зависит от расчетной толщины , равной глубине проплавления h ₁ (рис. 4.3 б), которая оказывает сопротивление угловым деформациям. При втором проходе лист толщиной  будет сопротивляться угловым деформациям. Поэтому  и остаточная угловая деформация двустороннего стыкового шва будет равна сумме угловых деформаций каждого прохода с учетом их знака, т. е.

 

.                                (4.1)

 

Когда сваривают встык относительно узкие листы шириной а (рис. 4.1 б),стрелка поперечного прогиба посредине сваренных листов

,                      (4.2)

где   – угловая деформация, рад.

При сварке широких листов характер угловых деформаций будет соответствовать схеме, изображенной на рис. 4.1 в, а параметрами деформаций будут максимальная стрелка прогиба бухтины  и ее ширина , которые можно определить по зависимостям:

,     (4.3)

где Е – модуль упругости, кгс/см²;

– момент инерции листа единичной длины, см⁴;

– собственный вес листа единичной длины, кгс/см.

Деформации поясного листа от выполнения двух поясных швов при сварке тавровых сечений можно найти по ранее приведенным графическим зависимостям (рис. 4.2), учитывая, что вместо полной погонной энергии следует взять лишь ее долю, приходящуюся на пояс таврового сечения, т. е.

 

,                      (4.4)

где  и  – соответственно толщина поясаи стенки таврового соединения. Суммарный угол загиба от обоих швов, выполненных на одинаковых режимах,

 

,

 

здесь – угол перегиба поясного листа от одного шва.

Для предварительных расчетов угол может быть найден по формуле

,

где К – катет двустороннего шва, см.

При приварке элементов набора или ребер жесткости к полотнищу возникает так называемая ребристость, которая является следствием проявления угловых деформаций (рис. 4.1 д). Максимальная стрелка прогиба при этом может быть определена по уравнению

,

где а – расстояние между элементами набора, см.