Kvarvarande spänningar

Kvarvarande spänningar är elastisk deformation och motsvarande spänning i en fast kropp i frånvaro av yttre mekanisk verkan på den.

Restspänningar uppstår i materialet under dess värmebehandling, övergång från flytande till fast tillstånd, under bearbetning, svetsning etc. Restspänningar finns alltid i plast, metall, glas. Orsaken till förekomsten av kvarvarande spänningar är inhomogeniteten i det deformerade tillståndet hos en fast kropp på grund av olika förändringar i dess längd eller volym på olika platser.

Förekomsten av restspänningar under övergången av ett material från ett flytande till ett fast tillstånd förklaras av det faktum att stelning börjar i ytskikten och åtföljs av krympning. Framstegen i härdningen av det yttre lagret leder till uppkomsten av inre dragspänningar i det.

Restspänningar kan göras i konstruktiva syften (självexpanderande rymdantenner [1] ) eller vara skadliga. Skadliga restspänningar är en dold defekt. För att minska dem vidtas en rad åtgärder.

Klassificering

Kvarvarande spänningar, beroende på deras storlek, delas in i:

• Restspänningar av första slaget i storlekar jämförbara med storleken på hela kroppen;
• Restspänning av andra slaget eller mikroskopisk, i storlek jämförbar med storleken på metallkorn. Mikroskopiska spänningar studeras med radiografiska metoder;
• Restspänning av 3:e slaget eller submikroskopiska distorsioner, i storlekar jämförbara med storlekarna på atomkristallgittret.

Skadliga kvarvarande spänningar (ofta drag) leder till förstörelse av produkten, uppkomsten av sprickor i den och acceleration av korrosion. Användbara spänningar, oftare kompressiva, ökar produktens elasticitet, uthållighet och ökar korrosionsbeständigheten.

Restspänningar vid svetsning

I processen att svetsa en struktur under kylning av metallen uppstår spänningar i den orsakade av ojämn uppvärmning av basen och avsatta metaller, krympning av metallen efter svetsning, strukturella förändringar i metallen på grund av uppvärmning och snabb kylning, förändringar i löslighet av gaser i svetsen under dess kylning. Inre spänningar bidrar till både deformation eller brott på den svetsade produkten. Strukturella och tekniska åtgärder vidtas för att eliminera kvarvarande spänningar.

Strukturella åtgärder:

• Basmetallen är en metall som inte bildar härdande strukturer när den kyls i luft. Elektrodernas metall måste ha plastegenskaper som inte är lägre än basmetallens plastiska egenskaper.
• Under svetsprocessen bör koncentrationen av sömmar och deras korsning inte tillåtas.
• Vid svetsning bör sömmar i form av slutna konturer undvikas. Detta ökar spänningen i planet.
• Svetshalsdukar, överlägg som leder till en ökning av spänningar i planet bör undvikas.
• Vid svetsning är det nödvändigt att ge företräde åt stumsvetsar, som är mindre styva. I dem är koncentrationen av kraftspänningar mycket mindre än i kälsvetsar.
• I processen att designa svetsade strukturer är det nödvändigt att tillhandahålla möjligheten att tillverka individuella svetsade enheter, som sedan kan kopplas till en gemensam struktur. Detta minskar i allmänhet spänningen i planet.

Tekniska åtgärder:

• Preliminär och samtidig uppvärmning av produkter under tillagningsprocessen;
• Efter svetsning smides den varma metallen;
• Härdning efter svetsning minskar kvarvarande spänningar med 85-90 %;
• Rullande svetsar.

Användning

Restspänning används för att tillverka fjädrar, självexpanderande antenner, metallband och andra produkter. I det här fallet är metallen härdad . Restspänningar uppstår vanligtvis vid härdning till följd av värmebehandling.

Litteratur

• Bashkatov A.V. Spänningar och deformationer vid svetsning. Voronezh. Ed. VSTU. 1999.
• Glikman L. A., Metoder för att bestämma restspänningar, "Tr. Leningrad. eng.-econ. in-ta", 1960, nr. trettio;
• Birger I. A. Residual stresses, M., 1963;
• Ugolev B. N. Inre spänningar i trä under dess torkning, M.-L., 1959;
• Vasiliev D.M., Dobrodeeva N.M., "Physics of the Solid State", 1962, vol. 4, nr 1, sid. 140-47.
• P.Ya.Bokin. Mekaniska egenskaper hos silikatglas, 29. Nauka, L., 1970.
• Cheredov V.N. Defekter i syntetiska fluoritkristaller. St Petersburg: Vetenskap. - 1993. - 112 sid.
• Hosford, William F. 2005. "Residual Stresses." In Mechanical Behaviour of Materials, 308–321. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-84670-7
• Cary, Howard B. och Scott C. Helzer (2005). Modern svetsteknik. Upper Saddle River, New Jersey: Pearson Education. ISBN 0-13-113029-3 .
• Shajer, Gary S. 2013. Practical Residual Stress Measurement Methods. Wiley. ISBN 978-1-118-34237-4

Länkar

• RESIDUAL VOLTAGE Arkiverad 19 juni 2016 på Wayback Machine
• Typiska restspänningsfält i svetsfogar Arkiverade 1 juli 2016 på Wayback Machine

Anteckningar

1. ↑ Bygga i rymden Arkiverad 15 juni 2009.