焊工(中級(jí))第10章課件

1、第十章焊接應(yīng)力與變形 了解焊接應(yīng)力與焊接變形產(chǎn)生的原因，掌握控制和消除焊接應(yīng)力與焊接變形的方法。第十章 焊接應(yīng)力與變形目 錄第一節(jié) 焊接應(yīng)力與變形概述一、焊接應(yīng)力與變形的概念二、焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因第二節(jié) 焊接殘余應(yīng)力一、焊接殘余應(yīng)力的分類二、控制焊接殘余應(yīng)力的工藝措施三、消除焊接殘余應(yīng)力的方法第三節(jié) 焊接殘余變形一、焊接殘余變形的分類二、控制焊接殘余變形的工藝措施三、矯正焊接殘余變形的方法復(fù)習(xí)思考題第十章 焊接應(yīng)力與變形 第一節(jié) 焊接應(yīng)力與變形概述一、焊接應(yīng)力與變形的概念 焊接過程結(jié)束，焊件冷卻后殘留在焊件中的內(nèi)應(yīng)力叫做焊接應(yīng)力，也叫焊接殘余應(yīng)力。 焊接過程中，焊件產(chǎn)生了不同程度的變形，

2、焊接過程結(jié)束，焊件冷卻后殘留在焊件上的變形叫做焊接變形，也叫焊接殘余變形。二、焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因 焊接時(shí)的局部不均勻加熱與冷卻是產(chǎn)生焊接應(yīng)力和焊接變形的主要原因。 第二節(jié) 焊接殘余應(yīng)力一、焊接殘余應(yīng)力的分類1.按照焊接殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因分類可分為溫度應(yīng)力、組織應(yīng)力、拘束應(yīng)力和氫致應(yīng)力。（1）溫度應(yīng)力 溫度應(yīng)力又稱為熱應(yīng)力，它是由于金屬受熱不均勻，各處變形不一致且互相約束而產(chǎn)生的應(yīng)力。（2）組織應(yīng)力 焊接過程中，引起局部金屬組織發(fā)生轉(zhuǎn)變，隨著金屬組織的轉(zhuǎn)變，其體積發(fā)生變化，而局部體積的變化受到皺紋金屬的約束，同時(shí)，由于焊接過程中是不均勻加熱與冷卻，因此組織的轉(zhuǎn)變也是不均勻的，結(jié)果產(chǎn)生了應(yīng)力

3、。（3）拘束應(yīng)力 焊接結(jié)構(gòu)往往是在拘束條件下焊接的，造成拘束狀態(tài)的因素有結(jié)構(gòu)的剛度、自重、焊縫的位置以及夾持卡具的松緊程度等。 第二節(jié) 焊接殘余應(yīng)力（4）氫致應(yīng)力 焊接過程中，焊縫局部產(chǎn)生顯微缺陷，如氣孔、夾渣等，擴(kuò)散氫向顯微缺陷處聚集，局部氫的壓力增大，產(chǎn)生氫致應(yīng)力。2.按照焊接殘余應(yīng)力在結(jié)構(gòu)中的作用方向分類（1）單向應(yīng)力 焊接應(yīng)力在焊件中只沿一個(gè)方向產(chǎn)生的應(yīng)力，如薄板焊接和圓棒對接時(shí)，焊件中的應(yīng)力是單方向的，單向應(yīng)力也稱為線應(yīng)力。（2）雙向應(yīng)力 焊接應(yīng)力存在于焊件中的一個(gè)平面的不同方向上，如薄板十字對接焊縫焊接和較厚板對接時(shí)，焊件中的應(yīng)力存在于一個(gè)平面上，也稱為平面應(yīng)力。3.體積應(yīng)力 焊接

4、應(yīng)力在焊件中沿空間三個(gè)方向上發(fā)生，如厚板對接焊縫和結(jié)構(gòu)件三個(gè)方向上焊縫的交叉處都存在體積應(yīng)力。 第二節(jié) 焊接殘余應(yīng)力 二、控制焊接殘余應(yīng)力的工藝措施1.選擇合理的組焊順序2.選擇合理的焊接參數(shù)3.采用反變形法4.采用加熱“減應(yīng)區(qū)”法5.采用錘擊方法6.減小氫的措施及消氫處理 三、消除焊接殘余應(yīng)力的方法1.高溫回火熱處理2.整體拉伸消除焊接殘余應(yīng)力3.機(jī)械振動(dòng)消除焊接殘余應(yīng)力 第三節(jié) 焊接殘余變形一、焊接殘余變形的分類 焊接殘余變形可分為縱向和橫向收縮變形、角變形、彎曲變形、扭曲變形和波浪變形等。1.縱向和橫向收縮變形 焊件在焊后沿焊縫長度方向上的收縮稱為縱向收縮變形，焊件在焊后沿焊縫寬度方向上

5、的收縮稱為橫向收縮變形。2.角變形 角變形是焊接時(shí)，由于焊縫區(qū)沿厚度方向產(chǎn)生的橫向收縮不均勻引起的彎曲變形，角變形的大小用角度 表示。如圖10-17所示。3.彎曲變形 彎曲變形主要是結(jié)構(gòu)上焊縫分布不對稱，焊縫收縮引起的變形，彎曲變形的大小用撓度f表示。撓度是指焊件的中心軸線偏離原中心軸線的最大距離。圖10-18為焊接T形梁的彎曲變形。 第三節(jié) 焊接殘余變形圖10-18 焊接T形梁的彎曲變形圖10-17 焊接角變形a)不對稱坡口引起的焊接角變形b)焊接順序不合理引起的焊接角變形c)管對接引起的焊接角變形 第三節(jié) 焊接殘余變形4.扭曲變形 如果焊件的施焊順序不合理、組裝不良或縱向有錯(cuò)邊，焊接時(shí)角變

6、形量沿長度方向分布不均勻，焊縫的縱向和橫向收縮沒有一定規(guī)律，引起扭曲變形。圖10-19是焊接H形鋼的扭曲變形。圖10-19 焊接H形鋼的扭曲變形 第三節(jié) 焊接殘余變形5.波浪變形 由于結(jié)構(gòu)件的剛性較小，在焊縫的縱向和橫向收縮共同作用下造成較大的壓應(yīng)力而引起波浪變形，薄板焊接時(shí)很容易產(chǎn)生波浪變形。圖10-20 波浪變形a)薄板對接引起的波浪變形 b)板單元加強(qiáng)筋焊接引起的波浪變形 第三節(jié) 焊接殘余變形二、控制焊接殘余變形的工藝措施1.選擇合理的組裝焊接順序2.反變形法3.剛性固定法4.選擇合理的焊接方法、焊接參數(shù)和坡口形式三、矯正焊接殘余變形的方法1.機(jī)械矯正 機(jī)械矯正就是通過施加外力，使焊件產(chǎn)

7、生新的變形，以抵消已經(jīng)發(fā)生的焊接殘余變形，機(jī)械矯正常用的設(shè)備為壓力機(jī)、千斤頂、搟平機(jī)等。圖10-25為幾個(gè)機(jī)械矯正實(shí)例。對于焊接工字梁有專用的矯正機(jī)，如圖10-26所示。 第三節(jié) 焊接殘余變形圖10-25 機(jī)械矯正實(shí)例a)壓力機(jī)矯正焊接工字梁彎曲變形b)千斤頂矯正焊接工字梁彎曲變形c)搟平機(jī)矯正焊接鋼板彎曲變形 第三節(jié) 焊接殘余變形圖10-26 工字梁矯正機(jī)示意圖1壓棍 2導(dǎo)向棍 3驅(qū)動(dòng)棍 4支撐棍 第三節(jié) 焊接殘余變形2.火焰矯正 火焰矯正是用火焰對金屬局部加熱，使其產(chǎn)生壓縮塑性變形，冷卻后該區(qū)域金屬發(fā)生收縮?；鹧娉C正的三要素是加熱位置、加熱形狀和加熱區(qū)溫度。（1）加熱位置見圖10-27。圖

8、10-27 火焰矯正加熱位置a)對接焊縫角變形加熱位置b)鰭管彎曲變形 加熱位置c)板單元波浪變形加熱位置 第三節(jié) 焊接殘余變形圖10-28 多點(diǎn)梅花狀加熱分布a)薄板波浪變形的點(diǎn)狀加熱矯正b)多點(diǎn)加熱的梅花狀分布（2）加熱形狀 1）點(diǎn)狀加熱：點(diǎn)狀加熱適用于薄板波浪變形的矯平，通常采用多點(diǎn)加熱，見圖10-28a。 第三節(jié) 焊接殘余變形 2）條狀加熱：條狀加熱多用于矯正變形量大、剛度大的構(gòu)件，如圖10-27a中對接焊縫角變形的修整和圖10-27c中板單元焊接加強(qiáng)筋后波浪變形的修整，再如箱形桿件的彎曲和扭曲變形，見圖10-29。圖10-29 條狀加熱矯正 第三節(jié) 焊接殘余變形 3）三角加熱：三角加熱又稱為楔形加熱，多用于矯正彎曲變形的構(gòu)件，如焊接T形梁，見圖10-30。如矯正焊接H形梁的彎曲變形時(shí)，對翼板采用條狀加熱，對腹板采用三角加熱，效果最佳，見圖10-31。圖10-30 三角加熱矯正圖10-31 焊接H形梁彎曲變形的矯正（3）加熱區(qū)溫度1.焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生