焊接變形與應力演示文稿

焊接變形與應力演示文稿當前1頁，總共65頁。3.1焊接應力與變形的基本概念1.按應力的分布范圍2.根據(jù)結(jié)構(gòu)中的空間位置焊接應力產(chǎn)生的原因及分類

1當前2頁，總共65頁。焊接應力產(chǎn)生的原因及分類23.根據(jù)應力與焊縫的相對位置4.根據(jù)應力產(chǎn)生、作用的時間5.根據(jù)應力形成原因當前3頁，總共65頁。焊接變形產(chǎn)生原因及分類

11.自由變形：當金屬物體溫度發(fā)生變化，或發(fā)生了相變，其尺寸和形狀就要發(fā)生變化，如果這種變化沒有受到外界的阻礙而自由的進行。單位長度的自由變形量：當前4頁，總共65頁。焊接變形產(chǎn)生原因及分類

22.外觀變形：當金屬物在溫度變化過程中受到阻礙，不能完全的自由變形，把能表現(xiàn)出來的這部分變形，稱為外觀變形。3.內(nèi)部變形：把未表現(xiàn)出來的那部分變形，稱為內(nèi)部變形；

當前5頁，總共65頁。焊接殘余變形的基本類型

當前6頁，總共65頁。縱向橫向收縮變形當前7頁，總共65頁。角變形、彎曲變形和波浪變形當前8頁，總共65頁。桿件的均勻加熱和冷卻過程中的變形和應力

簡化假定：

1.金屬材料的性參數(shù)是與溫度變化無關(guān)的參數(shù)

2.金屬的相變溫度很高，不考慮組織應力

3.材料屈服極限與溫度變化關(guān)系當前9頁，總共65頁。不同拘束條件下桿件均勻加熱、冷卻時的變形和應力

1.桿件在無拘束條件下桿件均勻加熱、冷卻時的變形和應力

當前10頁，總共65頁。2.桿件在拘束條件為均勻加熱、冷卻時皆不能自由變形的變形和應力

當前11頁，總共65頁。2.桿件在拘束條件為均勻加熱、冷卻時皆不能自由變形的變形和應力當前12頁，總共65頁。2.桿件在拘束條件為均勻加熱、冷卻時皆不能自由變形的變形和應力當前13頁，總共65頁。3.桿件在拘束條件為加熱時不能自由膨脹，冷卻時能自由收縮是的變形和應力

當前14頁，總共65頁。3.桿件在拘束條件為加熱時不能自由膨脹，冷卻時能自由收縮是的變形和應力當前15頁，總共65頁。3.桿件在拘束條件為加熱時不能自由膨脹，冷卻時能自由收縮是的變形和應力當前16頁，總共65頁。3.長板條（長寬比>>4~5）在不均勻溫度場作用下變形和應力假定：1.單向應力2.線熱源，厚度方向上溫度是均勻的3.截面保持平面當前17頁，總共65頁。長板條在中心加熱引起的縱向收縮變形和應力當前18頁，總共65頁。長板條非對稱加熱引起的變形和應力當前19頁，總共65頁。長板條冷卻后產(chǎn)生的殘余應力和變形殘余應力的分布是：焊縫及近焊縫區(qū)域受到拉應力，常達以后隨遠離焊縫依次是壓應力，拉應力，形成三個正負相間的應力分布區(qū)。當前20頁，總共65頁。4.焊接殘余變形

當前21頁，總共65頁。縱向收縮變形及產(chǎn)生的彎曲變形縱向收縮變形結(jié)論當前22頁，總共65頁?？v向收縮量的計算1.單層焊的縱向收縮量：

F—構(gòu)件截面積

L—構(gòu)件長度

--焊縫截面積2.多層焊的收縮量：焊接方法CO2焊埋弧焊手工焊材料低碳鋼低碳鋼奧氏體鋼K10.0430.071~0.0760.048~0.0570.076當前23頁，總共65頁?？v向引起彎曲變形結(jié)論當前24頁，總共65頁。橫向收縮變形及其產(chǎn)生的撓曲變形當前25頁，總共65頁。對接接頭橫向變形的實驗數(shù)據(jù)當前26頁，總共65頁。丁字接頭及搭接接頭橫向收縮當前27頁，總共65頁。橫向收縮變形結(jié)論

當前28頁，總共65頁。橫向引起彎曲變形

橫向引起彎曲變形與焊縫到焊件形心的距離成正比當前29頁，總共65頁。角變形1.焊縫橫向收縮引起的彎曲角變形

2.焊縫金屬收縮引起的傾斜角變形當前30頁，總共65頁。對接接頭角變形當前31頁，總共65頁。丁字接頭和搭接接頭的角變形當前32頁，總共65頁。波浪變形

原因：薄板在承受壓應力，當其中的壓應力達到-臨界應力，薄板將出現(xiàn)波浪變形失去承載能力，稱之為失穩(wěn)。當前33頁，總共65頁。錯邊變形

原因：主要是焊接過程中對接邊的熱量不平衡，裝配不善會造成錯邊當前34頁，總共65頁。5.預防和矯正焊接殘余變形的方法1.合理設計：1.選用對稱截面的結(jié)構(gòu)，焊縫布置對稱，在設計時，安排焊縫盡可能使焊縫對稱于截面的中性軸當前35頁，總共65頁。1.合理設計2.合理的選擇焊縫的尺寸和形式：在保證結(jié)構(gòu)的承載能力的條件下，盡量采用較小的焊縫尺寸3.盡可能減少焊縫的數(shù)量：用型鋼代替鋼板，用斷續(xù)焊代替連續(xù)焊當前36頁，總共65頁。2.工藝措施1.正確的確定裝配、焊接順序不正確的裝配次序：工字構(gòu)件，先丁字，然后在裝另一塊蓋板，焊后仍有較大的撓度丁字

工字

正確應該是，先點固成工字，然后焊接，注意次序當前37頁，總共65頁。2.工藝措施2.選擇適當?shù)氖┖复涡蚝头较蛟瓌t：當前38頁，總共65頁。反變形法定義：構(gòu)件在焊前預制成與變形方向相反的變形，這種方法可以防止彎曲變形，和角變形。當前39頁，總共65頁。剛性固定法在無反變形的情況下，將構(gòu)件加以固定來限制焊接變形，（在焊法蘭盤上），防止角變形和波浪變形較好當前40頁，總共65頁。合理的選擇焊接的方法和焊接規(guī)范選擇線能量較低的焊接方法，采用多層焊代替單層焊當前41頁，總共65頁。矯正殘余變形的方法1.機械矯正法：將變形的構(gòu)件中的尺寸較短的部分通過機械力作用，使之產(chǎn)生塑性延展變形，而恢復和達到形狀的要求，可以利用螺旋、氣動、液壓的器具來加外力當前42頁，總共65頁。矯正殘余變形的方法2.火焰矯正法：利用火焰加熱時產(chǎn)生的局部壓縮變形使較長部分在冷卻后縮短來消除變形（不適用于具有晶間腐蝕傾向的不銹鋼和淬硬傾向較大的鋼材）當前43頁，總共65頁。6.焊接殘余應力焊接殘余應力分布當前44頁，總共65頁。1.縱向應力的分布當前45頁，總共65頁。1.縱向應力的分布當前46頁，總共65頁。

橫向應力的分布當前47頁，總共65頁。

橫向應力的分布當前48頁，總共65頁。

橫向應力的分布當前49頁，總共65頁。厚板中的殘余應力分布當前50頁，總共65頁。封閉焊縫中的殘余應力分布當前51頁，總共65頁。組織應力[相變應力]當前52頁，總共65頁。焊接殘余應力的影響1.對靜載強度的影響

2.對機械加工精度的影響原因：焊件在不經(jīng)過焊后消應力處理，內(nèi)部存在著相互平衡的應力，當進行機械加工時，如切削掉焊件的一部分承受殘余應力金屬，則焊件會重新變形（二次變形）以使殘余應力重新分布來保持平衡，焊件不斷的切削，就會不斷的變形，加工精度難以保證當前53頁，總共65頁。焊接殘余應力的影響3對疲勞強度的影響（研究不夠充分）4對應力腐蝕的影響原因：拉應力和介質(zhì)、腐蝕共同作用下產(chǎn)生裂紋的一種現(xiàn)象，拉應力越大，發(fā)生應力腐蝕開裂的時間越早。5對結(jié)構(gòu)剛度的影響結(jié)論：在靜載下，焊件經(jīng)過一次加載，卸載后，以后再次加載，只要其大小不超過前一次，殘余應力不再起作用，外載也不影響焊件內(nèi)部殘余應力的分布當前54頁，總共65頁。7.焊接殘余應力的調(diào)節(jié)及消除措施1.調(diào)節(jié)殘余應力的措施1.1設計措施:設計上減小焊接應力的核心是正確布置焊縫，以避免應力疊加當前55頁，總共65頁。設計原則當前56頁，總共65頁。工藝措施當前57頁，總共65頁。工藝原則當前58頁，總共65頁。消除殘余應力的措施注：振動法的優(yōu)點，從應力消除效果看，振動法比用同樣大小的靜載拉伸效果好，且具有設備簡單，價廉，處理成本低，時間短，無高溫回火的金屬氧化問題等優(yōu)點。當前59頁，總共65頁。8.焊接殘余應力的測定1.應力測定方法的分類按其對結(jié)構(gòu)的是否破壞來分

按測試原理分當前60頁，總共65頁。應力釋放法原理：利用構(gòu)件在機加工后應力部分釋放，回產(chǎn)生變形來重新分布應力來達到平衡，利用應力應變關(guān)系來求出應力。屬于此法的有切條法，車削法，刨削法，套孔法，小孔法。當前61頁，總共65頁。應力釋放法1.切條法：將待測焊件劃分幾個區(qū)域，在各區(qū)待測點上貼應變片或加工機械引申計的標距孔然后測原始讀數(shù)，然后切斷，然后在讀數(shù)根據(jù)

可以算出應力。當前62頁，總共65頁。應力釋放法2.車削法：此法多用于測圓柱零件堆焊后的殘余應力分布當前63頁，總共