В стержне с жестко закрепленными концами

Остаточная пластическая деформация равна алгебраической сумме пластических деформаций, возникших при нагреве (приращение) и при остывании (сокращение длины).

В результате получим, что остаточная пластическая деформация отрицательна – это деформация укорочения, и на стержень действуют растягивающие напряжения.

Поперечное укорочение. Обусловлено поперечной усадкой шва и околошовной зоны. Оба вида деформации образуются при симметричном наложении сварных швов. Численные значения усадки для различных типов сварных соединений зависят от способа сварки.

Поперечные швы, расположенные перпендикулярно продольной оси балки, вызывают укорочение балки, а если они расположены не в центре тяжести ее поперечного сечения, то вызывают изгиб балки (Рис. 3а).

Деформация изгиба конструкции возникает при несимметричном расположении швов относительно центра тяжести сечения или продольной оси изделия, и определяется стрелой прогиба ƒ. Например, в тавровом сечении или при сварке двух листов разной ширины встык (Рис. 3 а, б).

Рис. 3. Остаточные деформации изгиба:

а – сварных тавровых балок; б – сварных листов.

Угловые деформации (V-образность) возникают в результате поперечной усадки сварных швов и зон, в которых при нагреве образовались пластические деформации (Рис. 3 б). Угловые деформации возникают при неполном проплавлении шва на всю толщину свариваемых заготовок. При полном же проплавлении металла на всю толщину угловые деформации незначительны или полностью отсутствуют. Такие деформации измеряются углом отклонения элемента заготовки от прямолинейного расположения или величиной отклонения в миллиметрах на определенной длине этого элемента.

Грибовидность полок (Рис. 3 а), как разновидность угловой деформации свариваемых тавровых или двутавровых профилей, представляет собой свисание, отклонение полок в направлении к сварным швам. Сварной шов при поперечной деформации тянет металл заготовки на себя. Величина угловой деформации оценивается величиной угла β.

Большие прогибы балок возникают, если имеется много поперечных швов, и они расположены несимметрично по ширине элемента (Рис. 4) и они придают изделию волнистость.

Выпучины и волнистость (Рис. 4) образуются в конструкциях из листового металла в результате возникновения в разных местах остаточных напряжений сжатия и потери устойчивости листов.

А б

Рис. 4. Местные остаточные деформации:

а – выпучивание листов;

б – волнистость пояса сварной тавровой балки.

Скручивание (Рис.5.) имеет место при сварке двутавровых, коробчатых и иного сечения балок значительной длины. Деформация этого вида образуется вследствие неодновременности наложения продольных швов или разной жесткости свариваемых элементов.

Рис. 5. Скручивание двутавровой сварной балки.

Такое скручивание по своему действию равносильно приложению фиктивного крутящего момента. Если продольные швы, например, двутавровой балки сваривают не в одном, а в противоположных направлениях (один левосторонний – от начала балки к ее концу, а другой правосторонний – от конца к началу), то скручивание от отдельных швов суммируется. В некоторых случаях при сварке четырех швов угол скручивания балки бывает в четыре раза больше, чем при сварке одного шва. Скручивание балки будет тем больше, чем больше ее длина и меньше площадь поперечного сечения, чем дальше швы от осей симметрии.

Смещение свариваемых кромок возникает чаще всего при сварке металла небольшой толщины. В тонком металле (порядка 1 мм) может возникнуть потеря устойчивости кромок – одна кромка смещается относительно другой, и это положение фиксируется швом. Наиболее заметны перемещения кромок при сварке кольцевых оболочек. Вследствие расширения металла при нагреве зона вблизи кромки оболочки удлиняется в направлении центра окружности, и возникает радиальное смешение одной кромки относительно другой. Радиальные перемещения будут различными, если оболочка имеет разную жесткость.

Деформации сварных конструкций имеют, как правило, сложный характер. Так, в сварных тавровых и двутавровых балках, фермах несущих конструкций, кронштейнах возникают поперечные и продольные укорочения, продольный изгиб, угловые деформации. При сварке листов встык также развиваются деформации продольного и поперечного укорочения, продольный изгиб, угловые деформации и т.д. При сварке листов разной ширины встык деформация соединения будет определяться деформацией более широкого и жесткого листа (Рис. 6).

Рис. 6. Остаточная деформация изгиба при сварке встык двух листов разной ширины.