книги / Несущая способность сварных соединений

где U-u h — соответственно начальная и конечная длина трещины на f-м продвижении при количестве циклов ANи

Для усталостных испытаний используют, например, машину ЦДМПу-10, (см. рис. 4.9) оснащенную устройством 5 для нагру­ жения балочного образца трехточечным изгибом, которое связано

А . а -л

Рис. 4.10. Балочный образец с боковым над­ резом для сосредоточенного изгиба.

с верхним захватом 4. Образец устанавливают на опоры 3 и 7, жестко прикрепленные к основанию 1, расположенном на нижнем захвате 2. Правую часть образца закрепляют в неподвижной установочной вилке б, а левую — кладут на ролик. Нагружающее

Рост трещины, след которой выходит на боковую поверхность образца, фиксируют катетометром КМ-8 с точностью до 0,01 мм.

Испытание образца проводят в два этапа: до зарождения усталостной трещины и на стадии циклического нагружения образца с наведенной усталостной трещиной.

На первом этапе для построения полной диаграммы уста­ лостного разрушения необходимо навести острую усталостную трещину, по которой определяют пороговый коэффициент интен­ сивности напряжений К*л- Практически это достигается пульси­ рующим нагружением надрезанного образца, равным 0,5 К$ (КQ — параметр трещиностойкости материала образца при стати­ ческом нагружении).

С момента появления усталостной трещины и по мере ее про­ движения постоянно снижают максимальную нагрузку цикла

дался участок текучести. В связи с этим проводили дополни-* тельные исследования по выявлению изменения Кс в зависи­ мости от увеличения наружного диаметра D (см. рис. 4.1), т. е. по выявлению масштабного эффекта.

Из исследуемых марок сталей изготовляли цилиндрические

создавали усталостные трещины, а затем испытывали их на статическое растяжение для определения трещиностойкости ( K ic ) .

Как видим из рис. 4.12, изменение кривых в направлении к горизонтальному участку тем значительнее, чем ниже прочность

от диаметра Kc=Ki<‘=94 МПаУм, Для нормализованных сталей

и 76 МПа]/М, т. е. в последнем случае для корректного опре­ деления K ic можно ограничиться диаметром 30 мм, поскольку дальнейшее его увеличение не ведет к повышению К с .

Таким образом, максимальную трещиностойкость имеет сталь 40Х после закалки и отпуска 773 К-

4.6. СТАТИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ ОДНОРОДНЫХ И НЕОДНОРОДНЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИИ

Проведение таких испытаний позволяет получать не только характеристики трещиностойкости металла шв-а сварных соеди­ нений, но и сравнивать различные способы и режимы сварки, марки присадочных проволок и т. п. для достижения максималь­ ной трещиностойкости металла шва сварного соединения. Ис­ следования выполняли на сборных трубчатых образцах с внутренней кольцевой трещиной.

Сварка однородных материалов. На образцах (см. рис. 4.4), изготовленных ручной дуговой сваркой из нормализованных сталей 40Х и 30X1 СА и стали 40Х после закалки и отпуска 773 К ,

изучали статическую трещиностойкость металла наплавки. В качестве присадочного металла использовали сварочную прово­ локу Св-08Г2С диаметром 1,6 мм, в качестве защитного газа — аргон.

Опыты на растяжение образцов проводили на разрывной

Установлено, что для трех марок сталей металл шва при аргоно-дуговой сварке имеет практически одинаковую трещино­ стойкость (табл. 4.4). Однако детальный анализ диаграмм ста­ тического растяжения в координатах нагрузка — деформация показал различие процессов разрушения. Так, разрушение об­ разцов из стали 40Х после нормализации сопровождалось за­ метным течением в верхней части диаграммы, подрастанием трещины, образовыванием шейки по наружному диаметру образца. Поверхность разрушения — крупнозернистая, светло-серого цвета.

Для этой же стали после закалки и отпуска 773 К на диаграм­

мах разрушения уменьшается площадка текучести и замедляется подрастание трещины без явно выраженной утяжки наружной поверхности образца. Излом серого цвета с темным оттенком и мелкозернистым рельефом.

Для нормализованной стали ЗОХГСА диаграмма разрушения имеет минимальую текучесть, характерную для хрупкого раз­ рушения. Изломы образцов крупнозернистные, светло-серые.

Достаточно высокая вязкость разрушения наплавляемого ме­ талла для всех трех вариантов аргонодуговой сварки позволяет рекомендовать данную технологию для изготовления сварных конструкций.

Сварка неоднородных металлов. Рассмотрим изменение трещиностойкости наплавляемого металла при соединении двух разных металлов.

Т а б л и ц а 4.4

Трещиностойкость Кс однородных саарнык соединений

Исследования проводили на модернизированном сварочном

в различных сочетаниях, включая стали 40Х, ЗОХГСА после нор­ мализации и закалки, сталь СтЗ после нормализации и сталь 35 после закалки.

Режимы и условия сварки выдерживали постоянными (ско­ рость вращения образца ©=0,14 с-1, количество проходов л = 2 , сварочная проволока Св-08Г2С диаметром 1,6 мм). Трещино­ стойкость наплавляемого металла (табл. 4.5) в порядке умень­ шения можно представить в такой последовательности (по вари­ антам): III, VII, IX, II, XI, XII, V, X, VIII, I, IV. Таким образом, наибольшую трещиностойкость имеет металл шва при сочетании стали СтЗ со сталью ЗОХГСА после закалки и отпуска, а наи­ меньшую —• при сочетании стали СтЗ со сталью 40Х после нор­ мализации.

Аналогичные опыты выполнены на двух партиях сборных об­ разцов (см. рис. 4.4) для двенадцати вариантов сочетаний иссле­ дуемых сталей с целью определения трещиностойкости металла шва в зависимости от марки присадка. В одной из партий в