Техника - молодёжи 1970-10, страница 8

Через математический расчет к новым видам сварки - вот путь

Когда сварочные деформации велики, конструкцию вообще не удается собрать.

После сварки круглого фланц« кольцевая пластина становится иногда похожей на пропеллер.

Тепло и холод могут заметно деформировать космический корабль.

После сварки конструкция может деформироваться, и надо уметь рассчитать величину деформаций.

Раньше с этим мирились. В конце концов построил же Иван Ползунов свою «огневую машину», а Александр Можайский — самолет еще до того, как термодинамика и аэродинамика смогли строгими формулами обосновать Их творения. Но времена меняются. По словам Ч. Таунса, получившего вместе с советскими академиками Н. Басовым и А. Прохоровым Нобелевскую премию за создание лазеров, современные открытия и изобретения возникают почти целиком на базе теоретических идей, отличающихся довольно сложной и абстрактной природой. Просто невозможно себе представить, чтобы сверхзвуковой воздушный лайнер или паровая турбина на миллион киловатт могли родиться в полуподвальной мастерской или полностью базироваться на эдисонов-ском методе интуитивных проб и ошибок.

Эти соображения целиком можно отнести и к сварке. За последние годы резко увеличились размеры машин, агрегатов, инженерных сооружений. Совсем недавно самой большой считалась доменная печь на 2200 «кубов», а сейчас в Кривом Роге построена домна с рабочим объемом 2700 куб. м. «Современные ракеты уже достигли веса крейсеров первой мировой войны», — заявил член-корреспондент АН СССР Б. Раушенбах, выступая на конференции ООН по исследованию космического пространства. Уже построены танкеры водоизмещением 300 тыс. т, не за горами танкеры по 500 тыс. т и более. В нашей стране действует крупнейший в мире гидравлический пресс с усилием 75 тыс. т. Введен в строй экскаватор с радиусом копания 65 м и высотой разгрузки 45 м. Длина станины одного из шагающих экскаваторов достигает 32 м. Попробуйте-ка разработать приемы сварки таких конструкций методом проб и ошибок!

НЕТ НИЧЕГО ЛУЧШЕ ХОРОШЕЙ ТЕОРИИ

Машины будут расти и дальше. Это не дань моде, а объективные требования техники и экономики. Затраты, связанные со строительством сверхмощных агрегатов, так велики, что какой-либо риск совершенно недопустим. Ярко выраженная технологическая инди

видуальность гигантов и эмпирическое проектирование с опорой на аналогию несовместимы. Из-за циклопических размеров машин нельзя воспользоваться и таким традиционным методом снятия остаточных напряжений, как термообработка.

Станину шагающего экскаватора или планшайбу огромного карусельного станка величиною с детскую карусель не засунешь ни в какую печь. А как поступать в тех случаях, когда сварка бывает последней, завершающей операцией? Гигантские гидротурбины в собранном виде часто невозможно доставить на место. Их разрезают на куски и перевозят по частям, а потом снова сваривают на месте. Не строить же где-нибудь в тайге циклопические печи для термообработки.

Но дело не только в размерах. Мы уже говорили о появлении новых многочисленных способов сварки. Чтобы накопить опыт, применимый ко всем этим бесчисленным случаям, потребовались бы столетия. Возникла настоятельная необходимость в надежном теоретическом методе расчета остаточных напряжений и деформаций.

Уже в течение двух-трех десятилетий и в нашей стране, и за рубежом интенсивно проводятся такого рода исследования. Установлены кое-какие расчетные закономерности, однако они основаны на грубых допущениях, существенно искажающих физическую сущность сварочных процессов. В результате между теорией и практикой было огромное расхождение. До появления работы А. Григорьянца и В. Сагалевича еще никому не удавалось математически описать истинную картину деформационных процессов, происходящих при сварке.

Помимо упругих деформаций, нужно было учесть и пластические, принять во внимание изменение температурных полей во времени (это само по себе сложная задача теплопередачи), отразить изменение механических параметров материала в зависимости от температуры и деформации. А ведь названные факторы влияют друг на друга.

В подобной постановке задача формулировалась впервые. Григорьянц и Сагалевич получили систему дифференциальных уравнений, решить которую аналити

6