Страница 14: ДСТУ-Н Б EN 1999-1-1:2010. Єврокод 9. Проектування алюмінієвих конструкцій. Частина 1-1. Загальні правила для конструкцій (60238)

Таблиця

6.3

Константи C₁і C₂у виразах для коефіцієнта _c

Клас A, без швів

32

220

10

24

Клас A, зі швами

29

198

9

20

Клас B, без швів

29

198

9

20

Клас B, зі швами

25

150

8

16

(3) Для плоских консольних фрагментів у несиметричному поперечному перерізі (рисунок 6.1) значення дається вище зазначеними виразами для плоских кон­сольних фрагментів у симетричному пере­різі, але не більше ніж .

(4) Для підсилених фрагментів попе­речного перерізу необхідно розглянути всі можливі форми втрати стійкості і прийняти найнижче значення . Якщо втрата стій­кості відбувається за формою 1, коефіцієнт слід застосовувати як до площі підси­лення, так і до основної товщини листа (також див. 6.7). Для підсилених кон­сольних фрагментів перерізу використо­вується крива, яка відповідає консольним фрагментам, у протилежному випадку  внутрішнім фрагментам.

(5) Для визначення у перерізах, які повинні опиратися двохосьовому згину або одночасній дії згину та осьового наванта­ження, див. примітки в 6.3.3(4).

(3) For flat outstand parts in unsymmetrical cross-sections (Figure 6.1), is given by the above expressions for flat outstand in symmetrical sections, but not more than .

(4) For reinforced cross-section parts: Consider all possible modes of buckling, and take the lower value of . In the case of mode 1 buckling the factor should be applied to the area of the reinforcement as well as to the basic plate thickness. See also 6.7. For reinforced outstand cross section part use curve for outstands, otherwise curve for internal cross section part.

(5) For the determination of in sections required to carry biaxial bending or combined bending and axial load, see notes in 6.3.3(4).

1 Внутрішні фрагменти і круглі труби;

2 Симетричні консольні фрагменти; 3 Несиметричні консольні фрагменти

a) клас А без зварних швів; b) клас А зі зварними швами або клас В без швів; c) клас В зі зварними швами.

1 Internal parts and round tubes, 2 Symmetrical outstands, 3 Un-symmetrical outstands

a) class A, without welds; b) class A, with welds or class B, without welds; c) class B, with welds

Рисунок

6.5

Співвідношення між _cі / для консольних фрагментів, внутрішніх фрагментів або круглих труб

Figure

6.5

Relationship between _cand / for outstands, internal parts and round tubes

6.1.6 Знеміцнення матеріалу в зонах термічного впливу біля зварних швів

6.1.6.1 Загальні положення

(1)Р При проектуванні та розрахунку зварних конструкцій, у яких використо­вуються сплави з деформаційним або дисперсійним зміцненням, необхідно вра­ховувати знеміцнення матеріалу у зонах навколо зварних швів.

(2) Існують винятки з цього правила, коли вважається, що в зоні навколо зварних швів знеміцнення відсутнє. Це стосується відпалених сплавів (маркування «O»), а також нетермооброблених сплавів (марку­вання «F»), розрахункова міцність яких бе­реться з властивостей відпалених сплавів.

(3) Для цілей розрахунку прийнято допущення, що по всій пришовній зоні термічного впливу міцнісні характеристики знижуються на постійну величину.

ПРИМІТКА 1. Умовна межа текучості матеріалу знижується більше, ніж межа міцності на розрив. Ділянка, в якій має місце дане явище, безпосередньо оточує шов, а за її межами властивості міцності швидко поновлюються до тих значень, які мають місце за відсутності зварних швів.

ПРИМІТКА 2. Навіть невеликі зварні шви, які приєднують другорядні фрагменти до основних конструкційних елементів, можуть значно знизити міцність елемента за рахунок наявності пришовної зони. При проектуванні балкових систем вигідно розташовувати шви і додаткові фрагменти в зонах з низькими напруженнями, тобто у зоні нейтральної осі або далеко від ділянок із високими згинальними моментами.

ПРИМІТКА 3. Для деяких термооброблених сплавів можна усунути ефект знеміцнення у пришовних зонах, застосовуючи штучне старіння після зварювання.

6.1.6 HAZ softening adjacent to welds

6.1.6.1 General

(1)P In the design of welded structures using strain hardened or artificially aged precipitation hardening alloys the reduction in strength properties that occurs in the vicinity of welds shall be allowed for.

(2) Exceptions to this rule, where there is no weakening adjacent to welds, occur in alloys in the O-condition; or if the material is in the F condition and design strength is based on O-condition properties.

(3) For design purposes it is assumed that throughout the heat affected zone (HAZ) the strength properties are reduced on a constant level.

NOTE 1. The reduction affects the 0,2% proof strength of the material more severely than the ultimate tensile strength. The affected region extends immediately around the weld, beyond which the strength properties rapidly recover to their full unwelded values.

NOTE 2. Even small welds to connect a small attachment to a main member may considerably reduce the resistance of the member due to the presence of a HAZ. In beam design it is often beneficial to locate welds and attachments in low stress areas, i.e. near the neutral axis or away from regions of high bending moment.

NOTE 3. For some heat treatable alloys it is possible to mitigate the effects of HAZ softening by means of artificial ageing applied after welding.

6.1.6.2 Кількісні показники знеміцнення

(1) Характеристичні значення умовної межі текучості і межі міцності у пришовній зоні наведені в таблиці 3.2. Таблиця 3.2 також містить знижувальні коефіцієнти

6.1.6.2 Severity of softening

(l) The characteristic value of the 0,2 % proof strengths and the ultimate strength in the heat affected zone are listed in Table 3.2. Table 3.2 also gives the reduction factors

^{; (6.13)}

^{. (6.14)}

ПРИМІТКА. Значення для інших сплавів та технологій їх зміцнення повинні досліджуватися і визначатися експериментальним шляхом. Якщо необхідні загальні усереднені значення, слід провести серію випробувань для урахування того факту, що матеріали від різних виробників металевих напівфабрикатів можуть відрізнятися за хімічним складом, а тому після зварювання можуть мати різні показники міцності. У деяких випадках також можливо виводити показники міцності добре відомих сплавів за допомогою інтерполяції.

NOTE. Values for other alloys and tempers must be found and defined by testing. If general values are wanted, testing series are necessary to allow for the fact that material from different manufactures of semi products may vary in chemical composition and therefore may show different strength values after welding. In some cases it is also possible to derive strength values from values of well-known alloys by interpolation.

*) Якщо ця відстань менша 3b_haz, то слід припускати, що пришовна зона займає всю ширину консольного фрагмента;
див. 6.1.6.3(7).

*) If this distance is less than 3b_haz assume that the HAZ extends to the full width of outstand, see 6.1.6.3(7)

Рисунок

6.6

Розміри зони термічного впливу біля зварних швів

Figure

6.6

The extent of heat-affected zones (HAZ)

(2) Значення і у таблиці 3.2 стають дійсними лише після певного, вказаного нижче проміжку часу, який повинен пройти з моменту зварювання, за умови, що матеріал зберігався за темпе­ратури не менше 10 С:

– для сплавів серії 6ххх  через 3 дні

– для сплавів серії 7ххх  через 30 днів

ПРИМІТКА 1. Якщо матеріал витримувався після зварювання при температурі нижче 10 С, час від­новлення властивостей збільшиться. У таких випад­ках слід звернутися за інформацією до виробника.

ПРИМІТКА 2. Ступінь знеміцнення можна врахувати шляхом використання характеристичних значень міцності і у пришовній зоні (таблиця 3.2) як для основного металу або ж шляхом зменшення розрахункової площі поперечного перерізу, на яку діють напруження, за допомогою коефіцієнтів і (таблиця 3.2). Таким чином, характеристичну міцність простого прямокутного перерізу, в якому має місце ефект пришовної зони, можна виразити як , якщо виконується розрахунок на досягнення межі міцності або як ,якщо виконується розрахунок на досягнення умовної межі текучості.

(2) The values of and in Table 3.2 are valid from the following times after welding, providing the material has been held at a temperature not less than 10 °C:

– 6xxx series alloys 3 days

– 7xxx series alloys 30 days.

NOTE 1. If the material is held at a temperature below 10 °C after welding, the recovery time will be prolonged. Advice should be sought from manufacturers.

NOTE 2. The severity of softening can be taken into account by the characteristic value of strength and in the HAZ (Table 3.2) as for the parent metal, or by reducing the assumed cross-sectional area over which the stresses acts with the factors and (Table 3.2). Thus the characteristic resistance of a simple rectangular section affected by HAZ softening can be expressed as if the design is dominated by ultimate strength or asif the design is dominated by the 0,2 % proof strength.

6.1.6.3 Розміри пришовних зон

(1) Слід вважати, що пришовна зона термічного впливу розповсюджується на відстань b_haz у всіх напрямках від зварного шва наступним чином (див. рисунок 6.6):

a) перпендикулярно до центральної лінії стикового зварного шва, який з’єднує листи в одній площині;

b) перпендикулярно до точки перетину зварених поверхонь при кутових швах;

с) перпендикулярно до точки перетину зварених поверхонь у стикових швах у кутових, таврових або хрестоподібних вузлових з'єднаннях;

d) у будь-якому радіальному напрямі від кінця шва.

(2) Межі навколошовної зони, в основ­ному, встановлюються у вигляді прямих ліній, нормальних по відношенню до мета­левої поверхні  зокрема при зварюванні тонколистових матеріалів. Проте, якщо деталь приварена до поверхні товстого ма­теріалу, границю можна вважати криволі­нійною з радіусом , як показано на рисунку 6.6.

(3) Якщо на ненагрітий матеріал накла­дається багатошаровий зварний шов із про­міжним охолодженням матеріалу до 60 °С або нижче, то слід використовувати наступ­ні значення :

6.1.6.3 Extent of HAZ

(1) The HAZ is assumed to extend a distancein b_haz any direction from a weld, measured as follows (see Figure 6.6).

a) transversely from the centre line of an in-line butt weld;

b) transversely from the point of intersection of the welded surfaces at fillet welds;

c) transversely from the point of intersection of the welded surfaces at butt welds used in corner, tee or cruciform joints;

d) in any radial direction from the end of a weld.

(2) The HAZ boundaries should generally be taken as straight lines normal to the metal surface, particularly if welding thin material. However, if surface welding is applied to thick material it is permissible to assume a curved boundary of radius , as shown in Figure 6.6.

(3) For a MIG weld laid on unheated material, and with interpass cooling to 60 °C or less when multi-pass welds are laid, values of are as follows:

0 < t  6 мм: b_haz = 20 мм

6 < t  12 мм: b_haz = 30 мм

12 < t  25 мм: b_haz = 35 мм

t > 25 мм: b_haz = 40 мм

(4) При товщині матеріалу >12 мм може виникнути температурний ефект, оскільки за відсутності суворого контролю якості проміжне охолодження може вийти за встановлену межу 60°С. Від цього збільшиться ширина пришовної зони термічного впливу.

(5) Вищенаведені розміри відносяться до стикових зварних швів (два шляхи теп­ловідведення) або до кутових швів у тав­рових з'єднаннях (три шляхи тепловід­ведення) в серіях сплавів 6xxx або 7ххх, або ж у загартованих сплавах серії 5ххх.

(6) Для швів ручного зварювання неплавким електродом у інертному сере­довищі (ВІГ) ширина пришовної зони є більшою, оскільки теплонадходження у таких швах більше, ніж при напівавто­матичному зварюванні у інертному середо­вищі (МІГ). Для швів ручного зварювання неплавким електродом (стикових або куто­вих швів) у сплавах серій 6ххх, 7ххх або у загартованих сплавах серії 5ххх величина має значення:

(4) For thickness > 12 mm there may be a temperature effect, because interpass cooling may exceed 60°C unless there is strict quality control. This will increase the width of the heat affected zone.

(5) The above figures apply to in-line butt welds (two valid heat paths) or to fillet welds at T-junctions (three valid heat paths) in 6xxx or 7xxx series alloys, or 5xxx series alloys in the work-hardened condition.

(6) For a TIG weld the extent of the HAZ is greater because the heat input is greater than for a MIG weld. TIG welds for in-line butt or fillet welds in 6xxx, 7xxx or work-hardened 5xxx series alloys, have a value of given by:

0 < t  6 мм: b_haz = 30 мм

0 < t  6 mm: b_haz = 30 mm

(7) Якщо два або більше швів розташо­вані близько один від одного, межі їхніх пришовних зон частково перекриваються. Таким чином, існує одна спільна пришовна зона для всієї групи швів. Якщо зварний шов розташований достатньо близько до вільного краю консольного фрагмента перерізу, розсіювання тепла стає менш ефективним. Це характерно для ситуацій, коли відстань від краю шва до вільної кромки складає менш ніж . За таких обставин слід припустити, що коефіцієнт має застосовуватися до всієї ширини консольної частини.

(8) Інші чинники, що впливають на значення , приведені нижче:

a) вплив температури, вищої за 60 C.

Коли прокладаються багатошарові зварні шви, температура може наростати від одного проходу до іншого. В результаті пришовна зона розширюється. Якщо температура між двома проходами складає , зі значенням у діапазоні від 60 С до 120 C, то припускається, що для спла­вів серії 6xxx, 7xxx або нагартованих сплавів 5xxx величина має помножу­ватися на коефіцієнт , як вказано нижче:

– для сплавів серії 6xxx або нагартованих серії 5xxx: ;

– для сплавів серії 7xxx:

.

Якщо потрібно отримати значення з меншим запасом, то дійсну ширину при­шовної зони можна визначити випробу­ванням дослідних зразків на міцність. Температура 120 C є максимально реко­мендованою для зварювання алюмінієвих сплавів.

b) Випадок змінної товщини

Якщо фрагменти поперечного перерізу, з’єднані за допомогою зварювання, не мають однакової товщини t, то можна зробити припущення в запас: вибрати у всіх вищенаведених виразах за t середню товщину всіх фрагментів. Це правило зас­тосовне, якщо середня товщина не переви­щує найменшу товщину більше ніж у 1,5 раза. Якщо товщини фрагментів варію­ються більше, то розміри пришовних зон слід отримувати шляхом експеримен­тальних досліджень твердості на зразках матеріалу.

c) Випадок різниці у кількості ліній тепловідведення

Якщо за допомогою кутових швів з’єднано такі фрагменти поперечних перерізів, які мають інше число ліній тепловідведення (n), ніж число три, вказане вище у (5), то необхідно помножити величину b_haz на 3/n.

(7) If two or more welds are close to each other, their HAZ boundaries overlap. A single HAZ then exists for the entire group of welds. If a weld is located too close to the free edge of an outstand the dispersal of heat is less effective. This applies if the distance from the edge of the weld to the free edge is less than . In these circumstances assume that the entire width of the outstand is subject to the factor .

(8) Other factors that affect the value of are as follows:

a) Influence of temperatures above 60 °C.

When multi-pass welds are being laid down, there could be a build-up of temperature between passes. This results in an increase in the extent of the HAZ. If the interpass temperature = which should be somewhere between 60 °C and 120 °C, it is conservative to assume that for 6xxx, 7xxx or work-hardened 5xxx series alloys will be multiplied by a factor , as follows:

– 6xxx alloys and work-hardened 5xxx series alloys: ;

– 7xxx alloys:

.

If a less conservative value of is desired, hardness tests on test specimens will indicate the true extent of the HAZ. A temperature of 120 °C is the maximum recommended temperature for welding aluminium alloys.

b) Variations in thickness

If the cross-section parts to be joined by welds do not have a common thickness t, it is conservative to assume in all the above expressions that t is the average thickness of all parts. This applies as long as the average thickness does not exceed 1,5 times the smallest thickness. For greater variations of thickness, the extent of the HAZ should be determined from hardness tests on specimens.

c) Variations in numbers of heat paths

If the junctions between cross-section parts are fillet welded, but have different numbers of heat paths (n) from the three designated at (5) above, multiply the value of b_haz by 3/n.