焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn) 第2版 鄧洪軍 第一章 焊接應(yīng)力與變形新

第一章焊接應(yīng)力與變形第一章焊接應(yīng)力與變形焊接時(shí)，由于局部高溫加熱而造成焊件上溫度分布不均勻最終導(dǎo)致在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形。第一節(jié)：焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生第二節(jié)：焊接殘余應(yīng)力第三節(jié)：焊接變形第一章焊接應(yīng)力與變形第一節(jié)：焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生變形：物體在外力或溫度等因素的作用下，其形狀和尺寸發(fā)生變化，這種變化稱為物體的變形。焊接變形：焊件由于焊接而產(chǎn)生的變形叫焊接變形。變形彈性變形和塑性變形自由變形ΔLT非自由變形外觀變形ΔLe內(nèi)部變形ΔL焊接應(yīng)力與變形的基本知識(shí)——變形第一章焊接應(yīng)力與變形第一節(jié)：焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形的基本知識(shí)——變形ΔLT=L-L0ΔL=ΔLT-ΔLe1.1金屬桿的變形a)自由變形b)非自由變形變形率：?jiǎn)挝婚L度的變形量。自由變形率α→金屬的線膨脹系數(shù)內(nèi)部變形率外觀變形率第一章焊接應(yīng)力與變形第一節(jié)：焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生物體在受外力作用后，以及在物理、化學(xué)變化過程中，當(dāng)溫度、金相組織或化學(xué)成分等變化時(shí)，其內(nèi)部都會(huì)產(chǎn)生內(nèi)力。作用在單位截面上的內(nèi)力叫應(yīng)力應(yīng)力工作應(yīng)力內(nèi)應(yīng)力外力作用在其單位截面出現(xiàn)的內(nèi)應(yīng)力熱應(yīng)力裝配應(yīng)力

相變應(yīng)力

焊接應(yīng)力特點(diǎn)在物體的內(nèi)部自成平衡體系焊接應(yīng)力與變形的基本知識(shí)——應(yīng)力第一章焊接應(yīng)力與變形第一節(jié)：焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形的基本知識(shí)——焊接應(yīng)力與焊接變形焊接應(yīng)力：焊接過程中及焊接過程結(jié)束后，存在于焊件中的內(nèi)應(yīng)力。焊接變形：由焊接而引起的焊件尺寸的改變。焊接加熱及冷卻過程中產(chǎn)生的應(yīng)力與變形，稱為焊接瞬時(shí)應(yīng)力和焊接瞬時(shí)變形。焊接過程結(jié)束后，殘留在焊接結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力與變形，稱為焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形。第一章焊接應(yīng)力與變形研究焊接應(yīng)力與變形的基本假定第一節(jié)：焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生批平截面假定：假定構(gòu)件在焊接前所取的截面，焊后仍保持平面；金屬性能不變的假定：假定在焊接過程中材料的某些熱物理性質(zhì)不隨溫度而變化。金屬屈服點(diǎn)假定：（如圖）焊接溫度場(chǎng)假定：假定焊接溫度場(chǎng)不隨時(shí)間而改變。溫度場(chǎng)：將焊接過程中的某一瞬間，焊接接頭中各點(diǎn)的溫度分布稱為溫度場(chǎng)。極限溫度場(chǎng)：達(dá)到極限熱狀態(tài)，溫度場(chǎng)不再改變。第一章焊接應(yīng)力與變形第一節(jié)：焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生研究焊接應(yīng)力與變形的基本假定500℃以下：屈服點(diǎn)與常溫相同，不隨溫度的變化而變化。500℃-600℃：屈服點(diǎn)呈線形下降。600℃以上：屈服點(diǎn)為零，呈全塑形狀態(tài)。低碳鋼的屈服強(qiáng)度與溫度的關(guān)系第一章焊接應(yīng)力與變形第一節(jié)：焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因

焊接應(yīng)力和變形是由多種因素交互作用而導(dǎo)致的結(jié)果，主要包括：焊件的不均勻受熱焊縫金屬的收縮金屬組織的變化焊件的剛性和拘束第一章焊接應(yīng)力與變形第一節(jié)：焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因焊件的不均勻受熱（1）不受約束的桿件在均勻加熱時(shí)的應(yīng)力與變形(冷卻后不會(huì)有任何殘余應(yīng)力和變形)（2）受約束桿件在均勻加熱時(shí)的應(yīng)力與變形（3）長板條中心加熱引起的應(yīng)力與變形（4）長板條一側(cè)加熱引起的應(yīng)力與變形不均勻加熱均勻加熱第一章焊接應(yīng)力與變形第一節(jié)：焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生加熱溫度T<Ts時(shí)：冷卻后既不出現(xiàn)殘余變形也不出現(xiàn)殘余應(yīng)力。加熱溫度T>Ts時(shí)：可能出現(xiàn)以下三種情況：a：桿件能夠充分自由收縮，只出現(xiàn)殘余變形，無殘余應(yīng)力。b：桿件受絕對(duì)約束，無殘余變形，存在較大殘余應(yīng)力。c：桿件收縮不充分，既有殘余應(yīng)力又有殘余變形。受約束桿件在均勻加熱時(shí)的應(yīng)力與變形第一章焊接應(yīng)力與變形第一節(jié)：焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生長板條中心加熱引起的應(yīng)力與變形鋼板條中心加熱和冷卻時(shí)的應(yīng)力與變形原始狀態(tài)加熱過程冷卻過程第一章焊接應(yīng)力與變形第一節(jié)：焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生長板條一側(cè)加熱引起的應(yīng)力與變形鋼板邊緣一側(cè)加熱和冷卻時(shí)的應(yīng)力與變形原始狀態(tài)加熱過程冷卻過程第一章焊接應(yīng)力與變形第一節(jié)：焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生對(duì)構(gòu)件進(jìn)行不均勻加熱，只要加熱溫度高于材料屈服點(diǎn)的溫度，構(gòu)件就會(huì)產(chǎn)生壓縮塑性變形，冷卻后，構(gòu)件必然有殘余應(yīng)力和殘余變形。焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因焊接過程中的焊件變形方向與焊后焊件變形方向相反。焊接加熱時(shí)，焊縫及其附近區(qū)域?qū)a(chǎn)生壓縮塑性變形，冷卻時(shí)，壓縮塑性變形區(qū)要收縮。焊接過程中及焊接結(jié)束后，焊件中的應(yīng)力分布都是不均勻的。第一章焊接應(yīng)力與變形第一節(jié)：焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因→焊縫金屬的收縮焊縫金屬冷卻由液態(tài)轉(zhuǎn)為固態(tài)時(shí)，其體積要收縮焊縫金屬不能自由收縮整個(gè)焊件的變形殘余應(yīng)力第一章焊接應(yīng)力與變形焊縫的逐步形成焊縫金屬不是同步結(jié)晶先結(jié)晶部分阻止后結(jié)晶部分收縮殘余應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因→焊縫金屬的收縮第一節(jié)：焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因→金屬組織的變化第一章焊接應(yīng)力與變形第一節(jié)：焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生鋼件在加熱及冷卻過程中發(fā)生相變可得到不同的組織，這些組織的比體積不一樣，由此也會(huì)造成焊接應(yīng)力與變形。第一章焊接應(yīng)力與變形第一節(jié)：焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因→焊件的剛性和拘束焊件自身的剛性越大以及受周圍的拘束程度越大,焊接變形越小,焊接應(yīng)力越大。反之，焊件自身的剛性越小以及受周圍的拘束程度越小，則焊接變形越大，而焊接應(yīng)力越小。第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力對(duì)焊接結(jié)構(gòu)的影響焊接殘余應(yīng)力的分類焊接殘余應(yīng)力的分布焊接殘余應(yīng)力的測(cè)定減少焊接殘余應(yīng)力的措施消除焊接殘余應(yīng)力的方法焊接殘余應(yīng)力第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力的分類按應(yīng)力在焊件內(nèi)的空間位置分：一維空間應(yīng)力：?jiǎn)蜗颍ɑ騿屋S）應(yīng)力二維空間應(yīng)力：雙向（或雙軸）應(yīng)力三維空間應(yīng)力：三向（或三軸）應(yīng)力第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力的分類按產(chǎn)生應(yīng)力的原因分：（1）熱應(yīng)力：又叫溫差應(yīng)力。它是在焊接過程中，焊件內(nèi)部溫度有差異引起的應(yīng)力。（2）相變應(yīng)力：焊接過程中，局部金屬發(fā)生相變，其體積增大或減小引起的應(yīng)力。（3）塑變應(yīng)力：金屬局部發(fā)生拉伸或壓縮塑性變形后引起的內(nèi)應(yīng)力。第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力的分類按應(yīng)力存在的時(shí)間分：（1）焊接瞬時(shí)應(yīng)力：焊接過程中，某一瞬時(shí)的焊接應(yīng)力。（2）焊接殘余應(yīng)力：焊件焊完冷卻后，殘留在焊件內(nèi)的應(yīng)力。第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力的分布橫向殘余應(yīng)力σy的分布縱向殘余應(yīng)力σx的分布特殊情況下的殘余應(yīng)力的分布第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力的分布→縱向殘余應(yīng)力的分布縱向殘余應(yīng)力：作用方向平行于焊縫軸線的殘余應(yīng)力。特點(diǎn)：在焊接結(jié)構(gòu)中，焊縫及其附近區(qū)域的縱向殘余應(yīng)力為拉應(yīng)力，一般可達(dá)到材料的屈服點(diǎn)。隨著離焊縫距離的增加，拉應(yīng)力急劇下降并轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力。第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力的分布→縱向殘余應(yīng)力的分布對(duì)接接頭縱向殘余應(yīng)力在焊縫橫截面上的分布情況板邊堆焊時(shí)的縱向殘余應(yīng)力與變形1.7不同長度焊縫縱截面上縱向殘余應(yīng)力的分布第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力的分布→橫向殘余應(yīng)力的分布橫向殘余應(yīng)力：垂直于焊縫軸線的殘余應(yīng)力。（1）由焊縫及其附近塑性變形區(qū)的縱向收縮引起的橫向殘余應(yīng)力。σ＇ｙ（2）由焊縫橫向收縮所引起的橫向殘余應(yīng)力。σ"ｙ

一條焊縫先焊的部分先冷卻后焊的部分后冷卻先冷卻的部分又限制后冷卻部分的橫向收縮。

焊件中的橫向殘余應(yīng)力是由σy是由σ＇ｙ和σ"ｙ合成的，橫向殘余應(yīng)力的兩個(gè)部分同時(shí)存在。第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力的分布→橫向殘余應(yīng)力的分布1.8縱向收縮引起的橫向殘余應(yīng)力σ＇y的分布(a)(b)(c)第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力的分布→橫向殘余應(yīng)力的分布1.9不同長度平板對(duì)接焊時(shí)σ＇y的分布(c)(b)(a)第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力的分布→橫向殘余應(yīng)力的分布1.10不同方向焊接時(shí)σ"y的分布(a)(b)第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力的分布→特殊情況下的殘余應(yīng)力分布(1)厚板中的焊接殘余應(yīng)力(2)在拘束狀態(tài)下的焊接殘余應(yīng)力(3)封閉焊縫中的殘余應(yīng)力(4)焊接梁柱中的殘余應(yīng)力(5)環(huán)形焊縫中的殘余應(yīng)力第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力特殊情況下的殘余應(yīng)力分布→拘束狀態(tài)下的殘余應(yīng)力1.12拘束狀態(tài)下對(duì)接接頭的橫向殘余應(yīng)力的分布(a)(b)(c)(d)第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力特殊情況下的殘余應(yīng)力分布→封閉焊縫中的殘余應(yīng)力(a)(b)1.13圓形鑲塊封閉焊縫的殘余應(yīng)力第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力特殊情況下的殘余應(yīng)力分布→焊接梁柱中的殘余應(yīng)力(a)(b)(c)1.4焊接梁柱的縱向殘余應(yīng)力分布第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力特殊情況下的殘余應(yīng)力分布→環(huán)形焊縫中的殘余應(yīng)力1.15圓筒環(huán)縫縱向殘余應(yīng)力分布第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力對(duì)焊接結(jié)構(gòu)的影響1對(duì)焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響2對(duì)構(gòu)件加工尺寸精度的影響3對(duì)受壓桿件穩(wěn)定性的影響為了保證焊接結(jié)構(gòu)有良好的性能，必須了解有關(guān)焊接殘余應(yīng)力的一些特點(diǎn)，設(shè)法在焊接過程中減少焊接殘余應(yīng)力。第一章焊接應(yīng)力與變形焊接殘余應(yīng)力的測(cè)定焊接殘余應(yīng)力的方法有機(jī)械方法和物理方法兩種機(jī)械方法：也稱應(yīng)力釋放法。它是利用機(jī)械加工將試件切開或切去一部分，測(cè)定由此而釋放的彈性應(yīng)變來推算構(gòu)件中原有的殘余應(yīng)力。(1)切條法：完全破壞焊件，只適用于研究工作。(2)鉆孔法：破壞小，適用于焊縫及其附近小范圍內(nèi)殘余應(yīng)力的測(cè)定。第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力的測(cè)定物理方法：是一種非破壞性測(cè)定殘余應(yīng)力的方法。(1)磁性法：是利用鐵磁材料在磁場(chǎng)中磁化后的磁致伸縮效應(yīng)來測(cè)定殘余應(yīng)力的方法。(2)X-射線衍射法：是根據(jù)測(cè)定金屬晶體的晶格常數(shù)在應(yīng)力作用下發(fā)生的變化來測(cè)定殘余應(yīng)力。(3)超聲波法：是根據(jù)超聲波在有應(yīng)力的試件和無應(yīng)力的試件中傳播速度的變化來測(cè)定殘余應(yīng)力的。第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力減少焊接殘余應(yīng)力的措施減少和改善焊接殘余應(yīng)力可以從設(shè)計(jì)和工藝兩方面著手設(shè)計(jì)措施：(2)避免焊縫過分集中，焊縫間應(yīng)保持足夠的距離；(1)盡量減少結(jié)構(gòu)上焊縫的數(shù)量和焊縫尺寸；(3)采用剛度較小的接頭形式。第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力減少焊接殘余應(yīng)力的措施→設(shè)計(jì)措施1.17容器接管焊縫第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力減少焊接殘余應(yīng)力的措施→設(shè)計(jì)措施(a)(b)1.18焊接管的連接第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力減少焊接殘余應(yīng)力的措施工藝措施：(1)采用合理的裝配焊接順序和方向；(2)預(yù)熱法；施焊前預(yù)先將試件局部或整體加熱到150-650℃(3)冷焊法：盡量采用小的焊接熱輸入，選用小直徑焊條，小電流，快速焊和多層多道焊。(4)降低焊縫的約束度：(5)加熱“減應(yīng)區(qū)”法：此法在鑄鐵補(bǔ)焊中應(yīng)用最多。第一章焊接應(yīng)力與變形工藝措施→采用合理的裝配焊接順序和方向應(yīng)保證焊縫縱向和橫向收縮都比較自由；收縮量最大的焊縫應(yīng)先焊；工作時(shí)受力最大的焊縫應(yīng)先焊；平面交叉焊縫的焊接順序；對(duì)接焊縫與腳接焊縫交叉的焊接順序。第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力1234567891.19拼接焊縫合理的裝配順序保證焊縫縱向和橫向收縮都比較自由第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力收縮量最大的焊縫應(yīng)先焊1.20帶蓋板的雙工字梁結(jié)構(gòu)焊接順序第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力工作時(shí)受力最大的焊縫應(yīng)先焊1.21對(duì)接工字梁的焊接順序第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力平面交叉焊縫的焊接順序1.22平面交叉焊縫的焊接順序(a)(b)(c)(d)(a)(b)(a)(c)(b)(a)(d)(c)(b)(a)(d)(c)(b)(a)第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力對(duì)接焊縫與角接焊縫交叉的焊接順序1.23對(duì)接焊縫與角焊縫交叉第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力降低焊縫的拘束度(a)(b)第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力降低焊縫的拘束度1.24降低局部剛度減少內(nèi)應(yīng)力平板少量反邊第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力降低焊縫的拘束度1.24降低局部剛度減少內(nèi)應(yīng)力平板少量反邊第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力加熱“減應(yīng)區(qū)”法原理：在構(gòu)件適當(dāng)部位加熱，使加熱區(qū)的熱伸長帶動(dòng)焊接部位產(chǎn)生與焊接收縮方向相反的變形，隨后進(jìn)行焊接。當(dāng)焊縫冷卻時(shí)，加熱“減應(yīng)區(qū)”的收縮和焊縫的收縮方向相同，即焊縫可獲得一定程度的自由收縮，達(dá)到減小殘余應(yīng)力的目的。第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力加熱“減應(yīng)區(qū)”法加熱過程冷卻過程1.25加熱“減應(yīng)區(qū)”法示意圖加熱過程冷卻過程加熱過程冷卻過程第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力加熱“減應(yīng)區(qū)”法正確選擇“減應(yīng)區(qū)”：用氣焊炬在所選擇處試加熱一下，若待焊處的縫隙是張開的，則表示選擇正確，否則不正確。第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力在下列情況中一般應(yīng)考慮消除內(nèi)應(yīng)力1在運(yùn)輸、安裝、啟動(dòng)和運(yùn)行中可能遇到低溫，有發(fā)生脆性斷裂危險(xiǎn)的厚截面焊接結(jié)構(gòu)。2厚度超過一定限度的壓力容器。3焊后機(jī)械加工量較大，不消除殘余應(yīng)力難以保證加工精度的結(jié)構(gòu)。4對(duì)尺寸穩(wěn)定性要求較高的結(jié)構(gòu)。5有應(yīng)力腐蝕危險(xiǎn)的結(jié)構(gòu)。1在運(yùn)輸、安裝、啟動(dòng)和運(yùn)行中可能遇到低溫，有發(fā)生脆性斷裂危險(xiǎn)的厚截面焊接結(jié)構(gòu)。2厚度超過一定限度的壓力容器。3焊后機(jī)械加工量較大，不消除殘余應(yīng)力難以保證加工精度的結(jié)構(gòu)。4對(duì)尺寸穩(wěn)定性要求較高的結(jié)構(gòu)。5有應(yīng)力腐蝕危險(xiǎn)的結(jié)構(gòu)。第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力消除焊接殘余應(yīng)力的方法1熱處理法2機(jī)械拉伸法3溫差拉伸法4錘擊焊縫5振動(dòng)法第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力消除焊接殘余應(yīng)力的方法→熱處理法熱處理法是利用材料在高溫下屈服點(diǎn)下降和蠕變現(xiàn)象來達(dá)到松弛焊接殘余應(yīng)力的目的。熱處理整體熱處理：將整個(gè)構(gòu)件緩慢加熱到一定的溫度并在該溫度下保溫一定時(shí)間，然后空冷或隨爐冷卻的過程。局部熱處理：將構(gòu)件焊縫周圍局部應(yīng)力很大的區(qū)域及其周圍，緩慢加熱到一定溫度后保溫，然后緩慢冷卻。第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力消除焊接殘余應(yīng)力的方法→機(jī)械拉伸法機(jī)械拉伸法是采用不同方式對(duì)構(gòu)件上施加一定的拉應(yīng)力，使焊縫及其附近產(chǎn)生拉伸塑性變形，在與焊接時(shí)在焊縫及其附近所產(chǎn)生的壓縮塑性變形相互抵消一部分，達(dá)到松弛焊接殘余應(yīng)力的作用。第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力消除焊接殘余應(yīng)力的方法→溫差拉伸法第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力消除焊接殘余應(yīng)力的方法→錘擊焊縫在焊后用錘子或一定直徑的半球形風(fēng)錘錘擊焊縫，可使焊縫金屬產(chǎn)生延伸變形，能抵消一部分壓縮塑性變形，起到減小焊接殘余應(yīng)力的作用。第一章焊接應(yīng)力與變形第三節(jié)：焊接殘余應(yīng)力消除焊接殘余應(yīng)力的方法→振動(dòng)法振動(dòng)法又稱振動(dòng)時(shí)效或振動(dòng)消應(yīng)力法。它是利用偏心輪和變速電動(dòng)機(jī)組成的激振器，使結(jié)構(gòu)發(fā)生共振所產(chǎn)生的循環(huán)應(yīng)力來降低內(nèi)應(yīng)力。第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形焊接變形一、焊接變形的種類及其影響因素二、控制焊接變形的措施三、矯正焊接變形的方法第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形焊接變形的種類及其影響因素焊接變形在焊接結(jié)構(gòu)中的分布很復(fù)雜按變形對(duì)整個(gè)焊接結(jié)構(gòu)的影響程度分局部變形整體變形按照變形的外觀形態(tài)分收縮變形角變形彎曲變形波浪變形扭曲變形第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形1.26焊接變形的基本變形形式彎曲變形收縮變形角變形波浪變形扭曲變形收縮變形角變形波浪變形扭曲變形收縮變形角變形波浪變形扭曲變形第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形焊接變形的種類及其影響因素→收縮變形焊件尺寸比焊前縮短的現(xiàn)象稱為收縮變形，它分為縱向收縮變形和橫向收縮變形?？v向收縮和橫向收縮第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形收縮變形→縱向收縮變形縱向收縮變形：沿焊縫軸線方向尺寸的縮短。產(chǎn)生原因：焊縫及其附近區(qū)域在焊接高溫的作用下產(chǎn)生縱向的壓縮塑性變形，焊后這個(gè)區(qū)域要收縮便引起了焊件的縱向收縮變形。影響縱向收縮變形量的因素：焊縫長度焊件的截面積

壓縮塑性變形量焊件的原始溫度焊接材料的線膨脹系數(shù)第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形收縮變形→縱向收縮變形單層焊和雙層焊的塑性變形區(qū)對(duì)比第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形收縮變形→橫向收縮變形由堆焊引起的橫向收縮變形產(chǎn)生原因：近縫高溫區(qū)金屬在橫向的熱膨脹受到附近

溫度較低金屬的阻礙，被擠壓而產(chǎn)生了橫向的壓縮塑性變形，冷卻后使整個(gè)接頭產(chǎn)生了橫向收縮變形。第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形收縮變形→橫向收縮變形由對(duì)接焊引起的橫向收縮變形產(chǎn)生原因：①焊接時(shí)母材對(duì)接邊緣受熱，冷卻后導(dǎo)致的。對(duì)縫有間隙的對(duì)縫沒有間隙的（變形相對(duì)?。诤缚p液態(tài)金屬的凝固收縮第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形收縮變形→橫向收縮變形帶間隙平板對(duì)接焊的橫向收縮變形過程第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形橫向收縮變形的影響因素1）橫向收縮變形總是隨焊接熱輸入增大而增加。2）裝配間隙增加，橫向收縮也增加。3）橫向收縮量沿焊縫長度方向分布不均勻，一般焊縫的橫向收縮沿焊接方向是由小到大。4）定位焊縫越長，裝夾的拘束程度越大，橫向收縮變形量就越小。5）接頭的橫向收縮量是隨焊縫金屬量的增加而增加大的。6）焊接方法對(duì)橫向收縮量也有影響。第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形角變形

焊接時(shí)，由于焊接區(qū)沿板厚方向不均勻的橫向收縮而引起的回轉(zhuǎn)變形。第一章焊接應(yīng)力與變形平板堆焊的角變形產(chǎn)生原因：焊接正面溫度高于背面，正面膨脹產(chǎn)生的壓縮塑性變形大于背面，造成了正面橫向收縮大于背面。影響因素：焊接熱輸入（主要因素）焊件厚度第二節(jié)：焊接變形第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形對(duì)接接頭的角變形對(duì)接接頭產(chǎn)生的角變形是由下列因素綜合作用的結(jié)果：1）焊縫坡口形狀：?jiǎn)蚊鎂形坡口的角變形比單面U形坡口的大，更大于雙面坡口的角變形。2）焊縫的層數(shù)和道數(shù)：同樣板厚和坡口形式下，隨著焊接層數(shù)和道數(shù)的增加，其角變形減小。3）焊接順序：掌握焊接順序?qū)ψ冃斡绊懙囊?guī)律，就可以靈活運(yùn)用它控制焊接變形。第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形角變形與焊接順序的關(guān)系第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形T形接頭角變形產(chǎn)生原因：①焊接單面焊縫后，立板由于角焊縫橫向收縮發(fā)生β′的角變形。②平板由于表面堆焊了角焊縫，上面橫向收縮大于下面，發(fā)生了兩邊繞角焊縫回轉(zhuǎn)，每邊發(fā)生β″/2的角變形。影響因素：β′與焊縫夾角有關(guān)，焊縫夾角越大則β′越大（可開坡口）；用小的焊腳尺寸，可降低β″

的數(shù)值。（減少焊縫金屬量）第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形角變形的影響因素1）當(dāng)熱輸入一定時(shí)，板厚越大，角變形越大，但當(dāng)板厚大到一定程度時(shí)，角變形反而減小。2）板厚一定，熱輸入增大，角變形也增加，但熱輸入增大到一定程度時(shí)，角變形反而減小。3）對(duì)接接頭坡口截面不對(duì)稱的焊縫，其角變形大；坡口角度越大，角變形越大。4）多層焊比單層焊角變形小，焊接層數(shù)越多，角變形越小。5）多層多道焊比多層焊角變形小。6）焊接順序也會(huì)影響角變形的大小。7）對(duì)于T形接頭，可通過開坡口和減小焊腳尺寸來減小角變形。第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形彎曲變形產(chǎn)生原因：彎曲變形是由于焊縫的中心線與結(jié)構(gòu)截面的中性軸不重合或不對(duì)稱，焊縫的收縮沿構(gòu)件寬度方向分布不均勻而引起的?？v向收縮引起的彎曲變形：變形量與偏心距及假想的偏心力有關(guān)。橫向收縮引起的彎曲變形第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形彎曲變形焊縫的縱向收縮引起的彎曲變形第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形彎曲變形焊縫橫向收縮引起的彎曲變形第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形波浪變形產(chǎn)生原因：薄平板焊后在壓應(yīng)力區(qū)內(nèi)因壓應(yīng)力已超過其失穩(wěn)臨界應(yīng)力而產(chǎn)生的失穩(wěn)變形，又稱壓曲變形。影響因素及解決辦法：①降低壓應(yīng)力：用小的焊接熱輸入，減小受熱區(qū)面積。②提高失穩(wěn)臨界應(yīng)力：增加板厚或減少自由幅面。焊接角變形也可能產(chǎn)生類似的波浪變形。第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形波浪變形焊接角變形產(chǎn)生的波浪變形第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形扭曲變形產(chǎn)生原因：焊縫的角變形沿焊縫長度方向分布不均勻。影響因素：扭曲變形主要發(fā)生在細(xì)長的焊接構(gòu)件。這些構(gòu)件一般都有較長的縱向角焊縫，由于組裝不當(dāng)或焊接順序和方向不正確，焊縫的角變形沿長度方向不均勻引起像麻花一樣的變形。

第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形扭曲變形工字梁的扭曲變形第一章焊接應(yīng)力與變形焊接變形的危害1.給裝配帶來困難，影響后續(xù)焊接質(zhì)量2.矯正，增加結(jié)構(gòu)的成本3.降低接頭的性能和承載能力第二節(jié)：焊接變形第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形控制焊接變形的措施設(shè)計(jì)方面：選擇合理的焊縫尺寸和坡口形式選擇最小的焊縫尺寸選擇合理的坡口形式合理選擇焊縫長度和數(shù)量合理安排焊縫位置第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形選擇最小的焊縫尺寸(a)(b)相同承載能力的十字接頭第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形選擇合理的坡口形式(a)(b)T形接頭的坡口第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形合理安排焊縫位置箱形結(jié)構(gòu)的焊縫安排(a)(b)(c)第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形合理安排焊縫位置(a)(b)正確設(shè)置肋板防止焊接變形第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形新課前回顧一、波浪變形產(chǎn)生的原因及影響因素？二、焊接變形的危害有那些？三、在設(shè)計(jì)方面控制焊接變形的措施有哪些？第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形新課前回顧波浪變形產(chǎn)生的原因及影響因素？產(chǎn)生原因：薄平板焊后在壓應(yīng)力區(qū)內(nèi)因壓應(yīng)力已超過其失穩(wěn)臨界應(yīng)力而產(chǎn)生的失穩(wěn)變形，又稱壓曲變形。解決辦法：降低壓應(yīng)力和提高失穩(wěn)臨界應(yīng)力第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形新課前回顧焊接變形的危害有哪些？1.給裝配帶來困難，影響后續(xù)焊接質(zhì)量2.矯正，增加結(jié)構(gòu)的成本3.降低接頭的性能和承載能力第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形新課前回顧在設(shè)計(jì)方面控制焊接變形的措施：1.選擇合理的焊縫尺寸和坡口形式2.合理選擇焊縫長度和數(shù)量3.合理安排焊縫位置第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形控制焊接變形的措施工藝措施：留余量法：主要防止焊件的收縮變形。反變形法：主要用于控制角變形和彎曲變形。剛性固定法：采用適當(dāng)?shù)姆椒▉碓黾雍讣膭偠然蚓惺龋赃_(dá)到減小變形的目的。選擇合理的裝配焊接順序:合理的選擇焊接方法和焊接參數(shù):熱平衡法：在與焊縫對(duì)稱的位置上采用氣體火焰與焊接同步加熱。散熱法：利用方法將施焊處的熱量迅速散走。第一章焊接應(yīng)力與變形第二節(jié)：焊接變形控制焊接變形的措施→反變形法(a)(b)(c)第一章焊接應(yīng)力與