焊工工藝學(xué)第五版教學(xué)課件第六章焊接應(yīng)力與變形

第六章

焊接應(yīng)力與變形§6-1焊接應(yīng)力和變形的形成§6-2

焊接殘余變形§6-3

焊接殘余應(yīng)力思考與練習(xí)第六章焊接應(yīng)力與變形一、焊接應(yīng)力與焊接變形二、焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因§6-1

焊接應(yīng)力和變形的形成第六章焊接應(yīng)力與變形物體在受到外力作用發(fā)生變形的同時(shí)，其內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)一種抵抗變形的力，這種力叫作內(nèi)力。單位截面積上所受的內(nèi)力叫作應(yīng)力。應(yīng)力并不都是由外力引起的，如物體在加熱膨脹或冷卻收縮過(guò)程中受到阻礙，就會(huì)在其內(nèi)部出現(xiàn)應(yīng)力，這種情況在不均勻加熱或不均勻冷

卻過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)。當(dāng)沒(méi)有外力存在時(shí)，物體內(nèi)部存在的應(yīng)力叫作內(nèi)應(yīng)

力。焊接構(gòu)件由焊接而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力叫作焊接應(yīng)力，焊后殘留在焊件內(nèi)

的焊接應(yīng)力叫作焊接殘余應(yīng)力。一、焊接應(yīng)力與焊接變形§6-1

焊接應(yīng)力和變形的形成第六章

焊接應(yīng)力與變形a)

b)焊接應(yīng)力和變形產(chǎn)生過(guò)程a)鋼桿自由伸縮

b)

鋼桿加熱時(shí)的變形

c)

鋼桿冷卻后的變形焊接應(yīng)力與變形假設(shè)有一根鋼桿放在兩邊無(wú)約束的支點(diǎn)上，如圖a

實(shí)線所示。當(dāng)對(duì)鋼桿均勻加熱后，由于熱膨脹使鋼桿變粗和伸長(zhǎng)，如圖a

細(xì)雙點(diǎn)畫(huà)線所示。二、焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因1.均勻加熱引起應(yīng)力與變形的原因§6-1

焊接應(yīng)力和變形的形成4第六章如果將鋼桿嵌在兩剛性墻之間，如上圖b所示，然后對(duì)它均勻加熱，由于熱膨脹鋼桿要伸長(zhǎng)，但由于受到墻的阻擋不能伸長(zhǎng)，鋼桿在長(zhǎng)度上沒(méi)有變化(假定不產(chǎn)生彎曲),這樣在鋼桿內(nèi)就出現(xiàn)了壓應(yīng)力。如果鋼桿受熱膨脹時(shí)被“壓縮”了的伸長(zhǎng)部分已超過(guò)彈性變形范圍，產(chǎn)生了塑形變形，即壓應(yīng)力達(dá)到了屈服強(qiáng)度，則冷卻后鋼桿將比原來(lái)縮

短，由于能自由收縮，鋼桿內(nèi)不存在內(nèi)應(yīng)力，如上圖c所示。1.均勻加熱引起應(yīng)力與變形的原因§6-1

焊接應(yīng)力和變形的形成第六章

焊接應(yīng)力與變形下面根據(jù)圖來(lái)分析平板對(duì)接焊接時(shí)應(yīng)力與變形產(chǎn)生的情況。在焊接過(guò)程中，由于焊件經(jīng)受了不均勻加熱，其加熱溫度為中間高、兩邊低。平板對(duì)接焊時(shí)的焊接應(yīng)力與變形a)原始狀態(tài)

b)、c)

加熱過(guò)程

d)、e)

冷卻以后+表示拉應(yīng)力

-

表示壓應(yīng)力2.焊接過(guò)程引起應(yīng)力與變形的原因§6-1

焊接應(yīng)力和變形的形成第六章焊接應(yīng)力與變形為了簡(jiǎn)化分析，將焊件分為高溫區(qū)和低溫區(qū)兩部分：焊縫及其附近為高溫區(qū)，焊縫兩側(cè)焊件邊緣部分為低溫區(qū)，并假設(shè)高溫區(qū)和低溫區(qū)內(nèi)

的溫度均勻一致，如上圖a

所示。焊接加熱時(shí)，若焊件高溫區(qū)與低溫區(qū)是可分離的、能自由伸縮的兩部分，高溫區(qū)由于溫度高將自由伸長(zhǎng)，如上圖b所示。同時(shí)，低溫區(qū)也受到高溫區(qū)的拉伸作用而伸長(zhǎng)，產(chǎn)生拉應(yīng)力，結(jié)果焊件將整體伸長(zhǎng)△L,

如上圖c

所示。

第六章焊接應(yīng)力與變形2.焊接過(guò)程引起應(yīng)力與變形的原因§6-1

焊接應(yīng)力和變形的形成三、控制焊接殘余變形的措施二、影響焊接殘余變形的因素一、焊接殘余變形的分類(lèi)四、殘余變形的矯正§6-2

焊接殘余變形第六章焊接應(yīng)力與變形按焊接殘余變形的特征不同，可將焊接殘余變形分為收縮變形、彎曲變形、角變形、波浪變形、扭曲變形和錯(cuò)邊變形6種基本變形形式，如圖1所示。這些基本變形形式的不同組合形成了實(shí)際生產(chǎn)中的焊接變形，如圖2所示。焊接變形的基本形式a)收縮變形

b)

彎曲變形c)

角變形d)

波浪變形

e)扭曲變形f)錯(cuò)邊變形一、焊接殘余變形的分類(lèi)縱向和橫向收縮變形△x—縱向收縮變形△y—橫向收縮變形§6-2

焊接殘余變形第六章焊接應(yīng)力與變形焊件尺寸比焊前縮短的現(xiàn)象稱(chēng)為收縮變形。收縮變形分為縱向收縮變形和橫向收縮變形，如上圖2所示。焊后產(chǎn)生的縱向收縮變形是指縱向縮短，即沿焊縫長(zhǎng)度方向的縮短。焊縫的縱向收縮量一般隨著焊縫長(zhǎng)度的增大而增大?！?-2

焊接殘余變形1.

收縮變形第六章焊接應(yīng)力與變形彎曲變形常見(jiàn)于焊接梁、柱、管道等焊件，對(duì)這類(lèi)焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)造成較大的危害。彎曲變形的大小以撓度f(wàn)

來(lái)度量，

f

是焊后焊件的中心偏離原焊件中心的最大距離，如圖所示。撓度越大，即彎曲變形越大?！?-2

焊接殘余變形2.

彎曲變形第六章

焊接應(yīng)力與變形彎曲變形的撓度(1)由縱向收縮變形造成的彎曲變形如圖a

所示為鋼板單邊施焊后產(chǎn)生的彎曲變

形，這是由于直縫縱向收縮引起的總體彎曲

變形。在加熱時(shí)，金屬條膨脹受阻，產(chǎn)生壓

縮塑性變形；冷卻后，由于加熱區(qū)金屬力求

收縮到比原來(lái)的長(zhǎng)度短，結(jié)果造成了如圖b所示的彎曲，即焊后產(chǎn)生向焊縫一邊的彎曲變形。第六章焊接應(yīng)力與變形§6-2

焊接殘余變形2.彎曲變形由縱向收縮變形造成的彎曲變形(2)由橫向收縮變形造成的彎曲變形如圖所示為一工字梁，其

下部焊有肋板，由于肋板角焊縫橫

向收縮，會(huì)使焊件產(chǎn)生向下彎曲的

彎曲變形?！?-2

焊接殘余變形2.

彎曲變形由橫向收縮變形造成的彎曲變形第六章焊接應(yīng)力與變形在焊接對(duì)接接頭、T形接頭、搭接接頭及堆焊時(shí)都可能產(chǎn)生角變形，如圖所示。在焊接(單面)較厚的鋼板時(shí)，在鋼板厚度方向上的溫度分布是不均勻的，溫度高的一面受熱膨脹較大，另一方面膨脹小，甚至不膨脹?！?-2

焊接殘余變形幾種焊接接頭的角變形a)

對(duì)接接頭

b)T形接頭

c)

堆焊3.

角變形第六章焊接應(yīng)力與變形波浪變形又稱(chēng)失穩(wěn)變形，常在板厚小于6mm的薄板焊接結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生。產(chǎn)生波浪變形有兩種原因：

一種是由于薄板結(jié)構(gòu)焊接時(shí)，縱向

和橫向的壓應(yīng)力使薄板失去穩(wěn)定而

造成波浪形的變形，如圖a

所示；另一種是由于角焊縫的橫向收縮引起角變形而造成的，如圖b所示。

第六章焊接應(yīng)力與變形§6-2

焊接殘余變形4.

波浪變形薄板焊接的波浪變形扭曲變形是指構(gòu)件焊后兩端繞中性軸相反方向扭轉(zhuǎn)一定角度。它產(chǎn)生的原因較復(fù)雜：裝配質(zhì)量不高，即在裝配之后焊接之前的焊件位置尺寸不符合圖樣的要求；構(gòu)件的零部件形狀不正確而強(qiáng)行裝配；焊件在焊接時(shí)位置擱置不當(dāng)，焊接順序及方向不當(dāng)?shù)取Ｈ鐖D所示為工字梁的扭曲變形。第六章焊接應(yīng)力與變形§6-2

焊接殘余變形5

.

扭曲變形工字梁的扭曲變形

a)焊前

b)

焊后錯(cuò)邊變形是指兩塊板材在焊接過(guò)程中因剛度或散熱程度不等所引起的縱向或厚度方向上位移不一致而造成的變形，如圖所示。錯(cuò)邊變形a)長(zhǎng)度方向的錯(cuò)邊b)

厚度方向的錯(cuò)邊§6-2

焊接殘余變形6.

錯(cuò)邊變形第六章焊接應(yīng)力與變形焊縫在結(jié)構(gòu)中布置不對(duì)稱(chēng)時(shí)，則焊后會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，彎曲方向朝向焊縫較多的一側(cè)。焊縫偏離結(jié)構(gòu)中性軸時(shí)，則焊后會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，彎曲方向朝向焊縫一側(cè)；焊縫偏離結(jié)構(gòu)中性軸越遠(yuǎn)，則越容易產(chǎn)生彎曲變形，如圖所示。二、影響焊接殘余變形的因素焊縫在結(jié)構(gòu)上位置不對(duì)稱(chēng)造成的彎曲變形

a)

單道焊縫的鋼管焊接

b)T

形梁的焊接1.焊縫在結(jié)構(gòu)中的位置§6-2

焊接殘余變形第六章焊接應(yīng)力與變形焊接結(jié)構(gòu)的剛度是指焊接結(jié)構(gòu)抵抗變形(拉伸、彎曲、扭曲)的能力。結(jié)構(gòu)的剛度高，變形就??；結(jié)構(gòu)的剛度低，變形就大。金屬結(jié)構(gòu)的剛度主

要取決于結(jié)構(gòu)的截面形狀及其尺寸的大小。(1)結(jié)構(gòu)抵抗拉伸的剛度主要取決于結(jié)構(gòu)截面積的大小。截面積越大，結(jié)構(gòu)抵抗拉伸的剛度越高，變形就越小?！?-2

焊接殘余變形2.

焊接結(jié)構(gòu)的剛度第六章

焊接應(yīng)力與變形(2)結(jié)構(gòu)抵抗彎曲的剛度主要看結(jié)構(gòu)的截面形狀(見(jiàn)圖)和尺寸大小?！?-2

焊接殘余變形2.

焊接結(jié)構(gòu)的剛度第六章

焊接應(yīng)力與變形幾種梁的截面形狀b)d)c)a)e)(3)結(jié)構(gòu)抵抗扭曲的剛度除了取決于結(jié)構(gòu)的尺寸大小外，最主要的是結(jié)構(gòu)的截面形狀。如結(jié)構(gòu)截面是封閉形式的，則抗扭曲剛度比非封閉截

面的高。如上圖a

、b所示的截面，其抗扭曲能力比上圖c

、d

、e

所示的大?！?-2

焊接殘余變形2.

焊接結(jié)構(gòu)的剛度第六章

焊接應(yīng)力與變形焊接結(jié)構(gòu)的剛度是在裝配和焊接過(guò)程中逐漸提高的，結(jié)構(gòu)的整體剛度

比它的零部件剛度高。所以，應(yīng)盡可

能先裝配成整體，然后再焊接，可減

少焊接結(jié)構(gòu)的變形。以工字梁為例，如圖c所示，先整體裝配再焊接，其焊后的上拱彎曲變形要比按圖b所示邊裝邊焊所產(chǎn)生的彎曲變形小得多。第六章

焊接應(yīng)力與變形工字梁的裝配順序和焊接順序a)

工字梁的結(jié)構(gòu)形式

b)

邊裝邊焊順序

c)

總裝后再焊接順序1—下蓋板

2—腹板

3—上蓋板3.

焊接結(jié)構(gòu)的裝配及焊接順序§6-2

焊接殘余變形在上圖c

中，若按1'、2′、3′、4′的順序焊接，焊接后同樣還會(huì)產(chǎn)生

上拱的彎曲變形。而如果按1'、4′、

3′、2′的順序焊接，焊接后的彎曲

變形將會(huì)減小。如圖所示為對(duì)稱(chēng)的雙Y形坡口對(duì)接接頭在不同焊接順序下角變形的比較。第六章焊接應(yīng)力與變形3.焊接結(jié)構(gòu)的裝配及焊接順序雙Y形坡口對(duì)接接頭的角變形a)合理的焊接順序

b)

不合理的焊接順序§6-2

焊接殘余變形(1)結(jié)構(gòu)材料的線膨脹系數(shù)線膨脹系數(shù)大的金屬，其焊后變形也大。常用材料中鋁、不銹鋼、Q355鋼、碳素鋼的線膨脹系數(shù)依次減小，可見(jiàn)焊后鋁的變形最大。(2)焊接方法一般氣焊的焊后變形比電弧焊的焊后變形大。這是因?yàn)闅夂笗r(shí)焊件受熱范圍大，加上焊接速度慢，使金屬受熱體積增大，導(dǎo)致焊后變形大。(3)焊接參數(shù)焊接參數(shù)主要指焊接電流和焊接速度，兩者直接影響熱輸入的大小。

第六章

焊接應(yīng)力與變形§6-2

焊接殘余變形4.其他因素(4)焊接方向?qū)σ粭l直焊縫來(lái)說(shuō)，如果采用按同一方向從頭至尾的焊接方法，即直通焊，焊接變形較大。而且焊縫越長(zhǎng)，焊后變形越大。(5)焊接坡口形式雙V形或雙Y形坡口焊縫比V形或Y形坡口焊縫的角變形小，因?yàn)榍罢呤请p面焊，能盡量做到兩邊的角變形互相抵消。§6-2

焊接殘余變形4.其他因素第六章焊接應(yīng)力與變形(1)對(duì)稱(chēng)焊縫采用對(duì)稱(chēng)焊接法如上圖a所示就是對(duì)稱(chēng)焊接的方法之一，圖所示的圓筒體環(huán)形焊縫就是由兩名焊工按圖中順序?qū)ΨQ(chēng)且同時(shí)進(jìn)行施焊的。三、控制焊接殘余變形的措施1.采用合理的裝配焊接順序§6-2

焊接殘余變形圓筒體環(huán)形焊縫對(duì)稱(chēng)焊接順序第六章焊接應(yīng)力與變形(2)不對(duì)稱(chēng)焊縫先焊焊縫少的一側(cè)如圖所示為壓力機(jī)的壓型上模結(jié)構(gòu)，由于其焊縫不對(duì)稱(chēng)，將出現(xiàn)總體下?lián)蠌澢冃?即向焊縫多的一側(cè)彎曲)。如按圖b所示，先焊焊縫1

和

1′,即先焊焊縫少的一側(cè)，焊后會(huì)出現(xiàn)如圖c

所示的上拱變形。1.

采用合理的裝配焊接順序§6-2

焊接殘余變形第六章

焊接應(yīng)力與變形壓型上模及其焊接順序接著按上圖d所示的順序焊接焊縫多的一側(cè)2、2'及3、3'焊縫，焊后它們的收縮足以抵消先前產(chǎn)生的上拱變形。當(dāng)只有一名焊工操作時(shí)，由于是多層焊，可上圖e

所示的順序進(jìn)行船形位置的焊接，這樣焊后變形最小。1.采用合理的裝配焊接順序§6-2

焊接殘余變形第六章

焊接應(yīng)力與變形(3)采用不同的焊接順序控制焊接變形如圖所示為對(duì)接焊縫采用不同的焊接順序，長(zhǎng)度1m以上的焊縫，常采用分段退焊法、分中分段退焊法、跳焊法和交替焊法；長(zhǎng)度為0.5～1m的

焊縫可用分中對(duì)稱(chēng)焊法。長(zhǎng)焊縫的幾種焊接順序a)

分段退焊法

b)

分中分段退焊法

c)

跳焊法d)交替焊法

e)

分中對(duì)稱(chēng)焊法1.采用合理的裝配焊接順序§6-2

焊接殘余變形h)e)第六章

焊接應(yīng)力與變形2d)c)a)64根據(jù)焊件變形規(guī)律，預(yù)先把焊件人為地制造一個(gè)變形，使這個(gè)變

形與焊接變形的方向相反而數(shù)值相

等，從而防止產(chǎn)生焊接殘余變形的

方法稱(chēng)為反變形法。反變形法在實(shí)

際生產(chǎn)中使用較廣泛，如圖所示的

鍋爐汽包就采用了反變形焊接法。鍋爐汽包的反變形法焊接a)汽包非反變形法焊接的焊后變形b)汽包反變形法焊接翻轉(zhuǎn)胎具c)

管座的跳焊順序1—管座

2—墊鐵

3—支承圈4—螺栓央緊裝置

5—連接螺栓

6—滾輪轉(zhuǎn)胎§6-2

焊接殘余變形2.反變形法第六章焊接應(yīng)力與變形根據(jù)焊件變形規(guī)律，預(yù)先把焊件人為地制造一個(gè)變形，使這個(gè)變

形與焊接變形的方向相反而數(shù)值相

等，從而防止產(chǎn)生焊接殘余變形的

方法稱(chēng)為反變形法。反變形法在實(shí)

際生產(chǎn)中使用較廣泛，如圖所示的

鍋爐汽包就采用了反變形焊接法。c)鍋爐汽包的反變形法焊接a)汽包非反變形法焊接的焊后變形b)汽包反變形法焊接翻轉(zhuǎn)胎具c)

管座的跳焊順序1—管座

2—墊鐵

3—支承圈4—螺栓央緊裝置

5—連接螺栓

6—滾輪轉(zhuǎn)胎§6-2

焊接殘余變形2.

反變形法第六章

焊接應(yīng)力與變形A*如圖所示的Y

形坡口對(duì)接焊是采用反變形法控制角變形的又一實(shí)例。反變形法主要用來(lái)控制角變形和彎曲變形。§6-2

焊接殘余變形2.

反變形法焊前焊前.5°焊后

焊后a)

b)Y形坡口對(duì)接的反變形法焊接a)產(chǎn)生角變形b)采取反變形法第六章焊接應(yīng)力與變形利用外加剛性約束來(lái)減少焊件焊后變形的方法稱(chēng)為剛性固定法，其實(shí)質(zhì)是通過(guò)剛性約束來(lái)提高結(jié)構(gòu)的整體剛度，從而減少焊接變形，

因?yàn)閯偠雀叩暮讣负笞冃屋^小。如圖1、圖2、圖3所示為幾種不同

焊接結(jié)構(gòu)采用剛性固定法減少焊接變形的實(shí)例。第六章焊接應(yīng)力與變形圖3-防護(hù)罩用臨時(shí)支承的剛性固定

1

—

臨時(shí)支承2

—

底平板3—立板

4—圓周法蘭盤(pán)§6-2

焊接殘余變形圖1-薄板焊接的剛性固定法1—壓鐵

2—焊件

3—平臺(tái)3.

剛性固定法圖2-剛性固定防止法蘭角變形如圖a所示為噴水散熱焊接；圖b所示為將工件浸入水中散熱焊

接；圖c所示為用水冷銅塊散熱焊

接。a)b)采用散熱法防止焊接變形a)噴水散熱

b)

浸入水中散熱

c)

水冷銅塊散熱1—焊炬

2

—

焊件

3

—

噴水管

4—水冷銅塊§6-2

焊接殘余變形c)4.散熱法第六章焊接應(yīng)力與變形對(duì)于某些焊縫不對(duì)稱(chēng)布置的結(jié)構(gòu)，焊后往往會(huì)產(chǎn)生彎曲變形。如

果在與焊縫對(duì)稱(chēng)的位置上用氣體火

焰同步加熱焊件，只要加熱的焊接

參數(shù)選擇適當(dāng)，就可以減少或防止

彎曲變形。如圖所示為采用熱平衡

法對(duì)箱形梁結(jié)構(gòu)的焊接變形進(jìn)行控制。第六章焊接應(yīng)力與變形§6-2

焊接殘余變形5

.

熱平衡法采用熱平衡法防止焊接變形機(jī)械矯正法是指利用機(jī)械力的作用使焊件產(chǎn)生與焊接變形相反的塑性變形，并使兩者抵消，從而達(dá)到消除焊接變形的方法。如圖所示為工字梁焊后變形的機(jī)械矯正。工字梁焊后變形的機(jī)械矯正a)

拱曲焊件

b)用拉緊器拉

c)用壓頭壓

d)用千斤頂頂1—拉緊器

2—壓頭

3—支承

4—支承架

5—千斤頂四、殘余變形的矯正§6-2

焊接殘余變形1.機(jī)械矯正法第六章焊接應(yīng)力與變形火焰矯正法是指用氧乙炔焰或其他氣體火焰(

一般采用中性焰),以不均勻加熱的方式引起結(jié)構(gòu)變形，來(lái)矯正原有的焊接殘余變形的一種方法?；鹧娉C正法的加熱方式有點(diǎn)

狀加熱、線狀加熱和三角形加熱三種，如圖所示。第六章焊接應(yīng)力與變形c)火焰矯正法的加熱方式a)點(diǎn)狀加熱

b)

線狀加熱

c)

三角形加熱osxods?加熱寬度b)§6-2

焊接殘余變形2.

火焰矯正法(1)點(diǎn)狀加熱矯正火焰加熱的區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)點(diǎn)或多個(gè)點(diǎn)，加熱點(diǎn)直徑一般小于15

mm

。點(diǎn)間距離應(yīng)隨變形量的大小而變化，殘余變形越大，點(diǎn)間距離越小，

一般在50～100

mm之間。§6-2

焊接殘余變形2.火焰矯正法第六章

焊接應(yīng)力與變形2.

火焰矯正法(2)線狀加熱矯正火焰沿著直線方向或者同時(shí)在寬度方向做橫向擺動(dòng)的移動(dòng)，形成帶狀加熱，稱(chēng)為線狀加熱。水火矯正如圖所示，這種方法一般用于厚度小于8mm

的鋼板，水火距離通常為25～30mm。

第六章焊接應(yīng)力與變形§6-2

焊接殘余變形水火矯正1—水管

2—焊炬2.

火焰矯正法(3)三角形加熱矯正三角形加熱即加熱區(qū)呈三角形，加熱的部位是在彎曲變形構(gòu)件的凸緣，三角形的底邊在被矯正構(gòu)件的邊緣，頂點(diǎn)朝內(nèi)，由于加熱面積較大，因此收縮量也較大?；鹧娉C正法實(shí)例如圖所示。

第六章焊接應(yīng)力與變形火焰矯正法實(shí)例a)點(diǎn)狀加熱矯正

b)

線狀加熱矯正

c)

三角形加熱矯正§6-2

焊接殘余變形一、焊接殘余應(yīng)力的分類(lèi)二、控制焊接殘余應(yīng)力的措施三、消除殘余應(yīng)力的方法§6-3

焊接殘余應(yīng)力第六章

焊接應(yīng)力與變形(1)熱應(yīng)力由于焊接時(shí)溫度分布不均勻而引起的應(yīng)力稱(chēng)為熱應(yīng)力，又稱(chēng)溫度應(yīng)力。(2)相變應(yīng)力在焊接時(shí)由于溫度變化而引起的組織變化所產(chǎn)生的應(yīng)力稱(chēng)為相變應(yīng)力，又稱(chēng)組織應(yīng)力。一、焊接殘余應(yīng)力的分類(lèi)1.按引起應(yīng)力的基本原因分類(lèi)§6-3

焊接殘余應(yīng)力第六章焊接應(yīng)力與變形(3)拘束應(yīng)力由于結(jié)構(gòu)本身或外加拘束作用而引起的應(yīng)力稱(chēng)為拘束應(yīng)力。1.按引起應(yīng)力的基本原因分類(lèi)§6-3

焊接殘余應(yīng)力第六章焊接應(yīng)力與變形(1)縱向應(yīng)力方向平行于焊縫軸線的應(yīng)力。(2)橫向應(yīng)力方向垂直于焊縫軸線的應(yīng)力。2.按應(yīng)力的作用方向分類(lèi)§6-3

焊接殘余應(yīng)力第六章

焊接應(yīng)力與變形(1)單向應(yīng)力在焊件中沿一個(gè)方向存在的應(yīng)力稱(chēng)為單向應(yīng)力，又稱(chēng)線應(yīng)力。(2)雙向應(yīng)力作用在焊件某一平面內(nèi)兩個(gè)互相垂直的方向上的應(yīng)力稱(chēng)為雙向應(yīng)力，又稱(chēng)平面應(yīng)力。(3)三向應(yīng)力作用在焊件內(nèi)互相垂直的三個(gè)方向的應(yīng)力稱(chēng)為三向應(yīng)力，又稱(chēng)體積應(yīng)力。第六章

焊接應(yīng)力與變形3.按應(yīng)力在空間的方向分類(lèi)§6-3

焊接殘余應(yīng)力(1)盡可能考慮焊縫能自由收縮盡可能讓焊縫能自由收縮，以減小焊接結(jié)構(gòu)在施焊時(shí)的拘束度，最大限度地減小焊接應(yīng)力。如圖所示為一大型容器底部，它是由許多平板拼接而成的。二、控制焊接殘余應(yīng)力的措施1.選擇合理的焊接順序§6-3

焊接殘余應(yīng)力大型容器底部拼接的焊接順序第六章焊接應(yīng)力與變形(2)先焊收縮量最大的焊縫先焊收縮量大、焊后可能產(chǎn)生較大焊接應(yīng)力的焊縫，使它能在拘

束較小的情況下收縮，以減小焊接

殘余應(yīng)力。如圖所示為帶蓋板的雙

工字梁結(jié)構(gòu)，應(yīng)先焊蓋板上的對(duì)接

焊縫1,后焊蓋板與工字梁之間的角焊縫2。第六章焊接應(yīng)力與變形1.選擇合理的焊接順序§6-3

焊接殘余應(yīng)力帶蓋板的雙工字梁結(jié)構(gòu)焊接順序

1—對(duì)接焊縫

2—角焊縫(3)平面交叉焊縫的焊接順序焊接平面交叉焊縫時(shí)，由于在焊縫交叉點(diǎn)易產(chǎn)生較大的焊接殘余應(yīng)力，

因此，應(yīng)采用保證交叉點(diǎn)部位不易產(chǎn)生缺欠且剛度拘束較小的焊接順序。例如，

T形焊縫、十字形交叉焊縫正確的焊接順序如圖a

、b

、c所示，圖d所示為不合理的焊接順序。第六章焊接應(yīng)力與變形=300鏟盡坡口、傘盡城亡2a)

b)

e)

d)1.選擇合理的焊接順序§6-3

焊接殘余應(yīng)力平面交叉焊縫的焊接順序護(hù)展坡口焊接時(shí)應(yīng)盡量采用小的焊接熱輸入，選用小直徑焊條、較小的焊接電流和快速焊等，以減小焊件受熱范圍，從而減小焊接殘余應(yīng)力。焊接

熱輸入的減小須視焊件的具體情況而定。2.選擇合理的焊接參數(shù)§6-3

焊接殘余應(yīng)力第六章焊接應(yīng)力與變形預(yù)熱法是指在焊前對(duì)焊件的全部(或局部)進(jìn)行加熱的工藝措施，一般預(yù)熱的溫度在150～350℃之間。其目的是減小焊接區(qū)和結(jié)構(gòu)整體的溫差，使焊縫區(qū)與結(jié)構(gòu)整體盡可能地均勻冷卻，從而減小應(yīng)力。此法

常用于易裂材料的焊接，預(yù)熱溫度視材料、結(jié)構(gòu)剛度等具體情況而定?！?-3

焊接殘余應(yīng)力3.采用預(yù)熱法第六章焊接應(yīng)力與變形加熱減應(yīng)區(qū)法是指在焊接或焊補(bǔ)剛度很高的焊接結(jié)構(gòu)時(shí)，選擇構(gòu)件的適當(dāng)部位進(jìn)行加熱，使之伸長(zhǎng)，然后再進(jìn)行焊接，這樣焊接殘余應(yīng)力

可大大減小，這個(gè)加熱部位就叫作減應(yīng)區(qū)。減應(yīng)區(qū)應(yīng)在阻礙焊接區(qū)自由

收縮的部位，加熱該部位的實(shí)質(zhì)是使它能與焊接區(qū)近乎均勻地冷卻和收

縮，以減小內(nèi)應(yīng)力。§6-3

焊接殘余應(yīng)力4.加熱減應(yīng)區(qū)法第六章

焊接應(yīng)力與變形b)

c)加熱減應(yīng)區(qū)法的應(yīng)用a)框架斷口焊接

b)輪輻斷口焊接c)

輪緣斷口焊接第六章

焊接應(yīng)力與變形4.加熱減應(yīng)區(qū)法如圖所示為框架及帶輪輪輻和輪緣斷口采用加熱減應(yīng)區(qū)法進(jìn)行修補(bǔ)。a)加熱區(qū)加熱區(qū)§6-3

焊接殘余應(yīng)力加熱區(qū)由于焊縫區(qū)金屬在冷卻收縮時(shí)受阻而產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，如在焊接每條焊道后用錘子錘擊焊縫金屬，促使它