Klasyfikacja odkształceń i naprężeń

Naprężenia, jakie powstają w wyniku procesu spawania można podzielić na różne grupy według różnych kategorii.

Wyróżniamy trzy podstawowe grupy naprężeń spawalniczych w zależności od obszaru, w którym oddziałują:

                                            I.      grupa - obszar oddziaływania obejmuje całą konstrukcję lub jej część

                                         II.       grupa - obszar oddziaływania obejmuje jedno lub kilka ziaren metalu

                                       III.       grupa - obszar oddziaływania obejmuje część sieci krystalograficznej metalu

Naprężenia I grupy można podzielić na naprężenia:

     temperaturowe

     pozostające

Naprężenia temperaturowe są wynikiem nierównomiernego rozkładu temperatur w spawanym elemencie. Zróżnicowany rozkład temperatur powoduje nierównomierne rozszerzanie się materiału. Po wyrównaniu temperatury na całym obszarze naprężenia te znikają, albo jak w przypadku odkształceń plastycznych zmieniają się w naprężenia pozostające.

Naprężenia pozostające są to te naprężenia, które pozostają w spawanym elemencie po zakończeniu danej operacji technologicznej.

Innym stosowanym podziałem pierwszej grupy są naprężenia:

     własne (powstające w spoinie i w materiale rodzimym)

     reakcyjne (powstają w wyniku reakcji materiału rodzimego na skurcz spoiny, a także od utwierdzenia w przypadku, gdy konstrukcja jest sztywno zamocowana)

Składowe stanu naprężenia można podzielić na trzy grupy w zależności od ich ilości:

     jednoosiowe

     dwuosiowe (naprężenia w układzie płaskim)

     trójosiowe (naprężenia w układzie przestrzennym)

Naprężenia w zależności od kierunku ich oddziaływania w stosunku do spoiny można podzielić na naprężenia:

     wzdłużne

     poprzeczne

Wzdłużne naprężenia działają w kierunku wzdłuż osi spoiny, natomiast poprzeczne działają w kierunku prostopadłym do wzdłużnej osi spoiny.

Inną metodą klasyfikacji ze względu na przyczyny powstawania jest podział na naprężenia:

     cieplne

     strukturalne

 Naprężenia cieplne powstają na skutek rozszerzalności poszczególnych włókien metalu.

Naprężenia strukturalne powstają w wyniku przemian strukturalnych, które następują podczas cyklu cieplnego przy spawaniu. Przykładem powstawania takich naprężeń jest przemiana martenzytyczna, a dokładnie jej skutki.

Umowna metoda klasyfikacji stosowana w literaturze specjalistycznej dzieli odkształcenia na:

     miejscowe

     całkowite

Odkształcenia miejscowe to te, które występują w określonych częściach konstrukcji. Zjawisko miejscowego odkształcenia wykorzystywane jest w praktyce przy prostowaniu zniekształconych podczas spawania konstrukcji.

Miejscowe odkształcenia dzielą się na:

     sprężyste

     plastyczne

Naprężenia całkowite, czyli dokładnie rzecz biorąc te, które odpowiedzialne są za zmianę kształtu. Charakteryzują się skróceniem, skręceniem, wygięciem lub skoszeniem elementu lub całej konstrukcji.

Naprężenia te dzieli się na:

     wzdłużne

     poprzeczne

     ugięcia (zależne od kierunku osi wzdłużnej spoiny)

Odkształcenia wybiegające z płaszczyzny elementu występują jako ugięcie całej konstrukcji, odkształcenia kątowe, odkształcenia poprzeczne, wzdłużne lub pofalowanie powierzchni konstrukcji.

Przedstawiona wyżej klasyfikacja naprężeń i odkształceń spawalniczych elementów i konstrukcji jest umowna. Jest ona jednak konieczna, aby możliwe było dokonywanie obliczeń wielkości naprężeń i odkształceń w elementach i konstrukcjach spawanych.

 

---