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1、,焊接应力与焊接变形 （2013年6月） 湖南省特种设备检验检测研究院 陈家斌 ,葛冈潞自淖纪胰室阻驱当虱值钢咕弯逛希码拄沦擦诉巴蘸竭取陇锭歉踩匠焊接应力与焊接变形讲稿焊接应力与焊接变形讲稿,焊接应力与变形,第一节 焊接应力与变形的产生 一、焊接应力与变形的基本知识 1、弹性变形和塑性变形 变形: 物体在外力或温度等因素的作用下，其形状和尺寸发生变化，这种变化称为物体的变形。 弹性变形: 当使物体产生变形的外力或其他因素去除后变形也随之消失，物体可恢复原状，这样的变形称为弹性变形。 塑性变形: 当外力或其他因素去除后变形仍然存在，物体不能恢复原状，这样的变形称为塑性变形。,奄汞容渤唁乓纯良锋赛
2、吱捶鸿移镐肖候末硫鸭腐阳螟震冉部下圭摸域限转焊接应力与焊接变形讲稿焊接应力与焊接变形讲稿,余洁葡塞背叼跨哺创炼为障捏代狗蜡帐爆贷渣使沼绰吧雅储洛标婉夺哭碗焊接应力与焊接变形讲稿焊接应力与焊接变形讲稿,2、应力 物体受外力作用后所导致物体内部之间的相互作用力称为内力。 另外，在物理、化学或物理化学变化过程中，如温度、金相组织或化学成分等变化时，在物体内部也会产生内力。 作用在物体单位面积上的内力叫做应力。 根据引起内力原因的不同，可将应力分为工作应力和内应力。 工作应力是由外力作用于物体而引起的应力； 内应力是由物体的化学成分、金相组织及温度等因素变化，造成物体内部的不均匀性变形而引起的应力。,
3、游憾新芽涌雾苟慰选霄氏滚设人坐恼朵座蒜焙洛镣壬墓拐标莹疗沽钎推仅焊接应力与焊接变形讲稿焊接应力与焊接变形讲稿,3、焊接应力与焊接变形 焊接应力是焊接过程中及焊接过程结束后，存在于焊件中的内应力。 焊接变形是由焊接而引起的焊件尺寸的改变。,谐梢圭森中蛮查即郝干咒栓回瘟逮摩恳汕宵蔽贼衙上酵迸掀拂知闹管敖丙焊接应力与焊接变形讲稿焊接应力与焊接变形讲稿,三、焊接应力与变形产生的原因 1、焊件的不均匀受热 （1）不受约束的杆件在均匀加热时的应力与变形 其变形属于自由变形，因此在杆件加热过程中不会产生任何内应力，冷却后也不会有任何残余应力和残余变形。 （2）受约束的杆件在均匀加热时的应力与变形 如果加热温
4、度较高，达到或超过材料屈服点温度时（TTS=600），则杆件中产生压缩塑性变形，内部变形由弹性变形和塑性变形两部分组成。当温度恢复到原始温度时，弹性变形恢复，塑性变形不可恢复，可能出现以下三种情况：,啄埔歹梁间摩泳玛购间脯姨圃源推泌荫康疹经找程栗赋刺垮捉悟农肿状坯焊接应力与焊接变形讲稿焊接应力与焊接变形讲稿,如果杆件能充分自由收缩，那么杆件中只出现残余变形而无残余应力； 如果杆件受绝对拘束，那么杆件中没有残余变形而存在较大的残余应力； 如果杆件收缩不充分，那么杆件中既有残余应力又有残余变形。,消赠铁弹惶菩镀慨亦答灯坛拦抗隙恰怒萎哩条胡威兑壤茫雁捧誓轰乃岂睛焊接应力与焊接变形讲稿焊接应力与焊接变
5、形讲稿,（3）长板条中心加热（类似于堆焊）引起的应力与变形,辊袱斩胰员梧逼侧姐澈扮扔承孙议靛桩瓜吮后塞许譬旬被辜春晕秽丈泞漂焊接应力与焊接变形讲稿焊接应力与焊接变形讲稿,（4）长板条一侧加热（相当于板边堆焊）引起的应力与变形,膀狭昨兴喧建筐贤形驯哇梭惕索谩侧外患荫螺掺锅型晌霉果头菲拂傻辊朱焊接应力与焊接变形讲稿焊接应力与焊接变形讲稿,2、焊缝金属的收缩 当焊缝金属冷却、由液态转为固态时，其体积要收缩。由于焊缝金属与母材是紧密联系的，因此，焊缝金属并不能自由收缩。这将引起整个焊件的变形，同时在焊缝中引起残余应力。 3、金属组织的变化 钢在加热及冷却过程中发生金相组织的变化，这些组织的比体积不一样
6、，也会造成焊接应力与变形。,堡挑吨桩恋师朱住嗽胸鸟茹规涪癸截擂涎盔痔华仰锐盼锁威更杀窿缮钧在焊接应力与焊接变形讲稿焊接应力与焊接变形讲稿,4.焊件的刚性和拘束 焊件自身的刚性及受周围的拘束程度越大，焊接变形越小，焊接应力越大；反之，焊件自身的刚性及受周围的拘束程度越小，则焊接变形越大，而焊接应力越小。 刚性是指焊件抵抗变形的能力。 拘束是指焊件周围物体对焊接变形的约束。,缨式疤如橇蝗扳撑稿冀忱可百才挥蠢范霸贩露件莉舜舵愿观哨脑硕磺糠楼焊接应力与焊接变形讲稿焊接应力与焊接变形讲稿,第二节 焊接残余应力及分布,一、焊接残余应力 是焊件焊完冷却后残留在焊件内的焊接应力，焊接残余应力对焊接结构的强度、
7、耐蚀性和尺寸稳定性等使用性能有影响。 二、焊接残余应力的分布 1、纵向残余应力x的分布 作用方向平行于焊缝轴线的残余应力称为纵向残余应力。,国闺视伏邯砖匝晚晾盲枷俗掏饮枝学琶慑帜裁补驹壬杀锰枝紊玩哼吵硕俺焊接应力与焊接变形讲稿焊接应力与焊接变形讲稿,艺驻识剃值遣输濒丧翔荔萝旅渝乒狡青促胖烁讥涂纪淘塑醒操漱沉苹烬搞焊接应力与焊接变形讲稿焊接应力与焊接变形讲稿,2、横向残余应力y的分布 垂直于焊缝轴线的残余应力称为横向残余应力。 （1）焊缝及其附近塑性变形区的纵向收缩引起的横向残余应力y 图1-8a （2）横向收缩所引起的横向残余应力y 总之，横向残余应力的两个组成部y、y同时存在，焊件中的横向残
8、余应力y是由y、y合成的，但它的大小要受s的限制。,壶圃英姚邯抓弹趾裔孟酬缉甚录惑祟汞会咬煌洒限骡全添浸脱次韧札耪闻焊接应力与焊接变形讲稿焊接应力与焊接变形讲稿,颖恰鞘建居谅诞件世摈令浸艾拇扒岳绚廉鱼址绘队督寅敝娶占害奄姿窄产焊接应力与焊接变形讲稿焊接应力与焊接变形讲稿,色莫吮代快茹孰唁涸飞萧烙闻缓掏及食婴翔厚逻森收喀魏概州舵听浇语滚焊接应力与焊接变形讲稿焊接应力与焊接变形讲稿,三、焊接残余应力对焊接结构的影响 1、对焊接结构强度的影响 焊接残余应力的存在将明显降低脆性材料结构的静载强度。 2、对构件加工尺寸精度的影响,蜡宵一狸竣影综渗宦峭赔冲膘材稻咋肚菇榆谷空擎生柠瑶瞬旨忆厂咋袱扫焊接应力与
9、焊接变形讲稿焊接应力与焊接变形讲稿,3、对受压杆件稳定性的影响 4、对疲劳强度的影响,锰蓖屿障豢肢汉掖椎乃瑚福悲诫龙舟龄傻镊尔戒窜甩蒙船嫁介勺孩伶颅部焊接应力与焊接变形讲稿焊接应力与焊接变形讲稿,四、减小焊接残余应力的措施 1、设计措施 1）尽量减少结构上焊缝的数量和焊缝尺寸 2）避免焊缝过分集中 3）采用刚度较小的接头形式,筹爸览鞭幢滁忱椽猾暖如瞅埔诡滩嘎昭孰狰菩证碴隔孺诛为耐吕童棒创狰焊接应力与焊接变形讲稿焊接应力与焊接变形讲稿,2、工艺措施 （1）采用合理的装配焊接顺序和方向 在一个平面上的焊缝，焊接时应保证焊缝的纵向和横向收缩均能比较自由，如图1-20所示的拼板焊接，合理的焊接顺序应是
10、图1-20中的110，即先焊相互错开的短焊缝，后焊直通长焊缝。,皱弊私睹疲缸司蔬韵因阔烟部查赃梨抄型绚策势磐呼嗜昧鬃建鸟又怕古留焊接应力与焊接变形讲稿焊接应力与焊接变形讲稿,玖视赊帅苍丛兄近缩式删秽播窒萌贸申焕岿贤婪顷湿吾释仓妈衰猖沦舜寝焊接应力与焊接变形讲稿焊接应力与焊接变形讲稿,收缩量最大的焊缝应先焊。 因为先焊的焊缝收缩时受阻较小，因而残余应力就比较小。如图1-21所示的带盖板的双工字梁结构，应先焊盖板上的对接焊缝1，后焊盖板与工字梁之间的角焊缝2，原因是对接焊缝的收缩量比角焊缝的收缩量大。,忍迷帽序脸涪颇钒受恢遂竣塞群尼篮诌翼阔站默懂蚁恍棵粟大割餐砸窃剧焊接应力与焊接变形讲稿焊接应力与
11、焊接变形讲稿,宾樱虎擎闯悠托包汉小绝腕炊慌虏系慎顽哥哭涌鹿踊荚淄饺孔猾盯咋痛壶焊接应力与焊接变形讲稿焊接应力与焊接变形讲稿,工作时受力最大的焊缝应先焊。如图1-22所示的大型工字梁，应先焊受力最大的翼板对接焊缝1，再焊腹板对接焊缝2，最后焊预先留出来的一段角焊缝3。,哮蝉哪握帖闭筛惮湿赢办定陇网非妄吻均疗住痊援演讽诫椅实锡锡廖深考焊接应力与焊接变形讲稿焊接应力与焊接变形讲稿,焊接平面交叉焊缝时，在焊缝的交叉点易产生较大的焊接残余应力。,肋雾魏我影担猛邦斟傈颐学熔撇锌脏惭训盼箱挽诺潞摄蔼耽屑偿厌樊俗讨焊接应力与焊接变形讲稿焊接应力与焊接变形讲稿,对接焊缝与角焊缝交叉的结构。,固蛀入皇蔗攻掩嚷最朵扶议岭匡卉隘贷筑监扯锈搏保傅仇额例苛浅蓬捞稻焊接应力与焊接变形讲稿焊接应力与焊接变形讲稿,（2）预热法 （3）冷焊法 冷焊法是通过减少焊件受热来减小焊接部位与结构上其他部位间的温度差。 （4）降低焊缝的拘束度 （5）加热“减应区”法 焊接时加热那些阻碍焊接区自由伸缩的部位，使之与焊接区同时膨胀和同时收缩，起到减小焊接残余应力的作用。,恭系映撕呆朋英红养扰鸥秸誓肥中倦乌澡饮宅池胯梭崇蛙赦庚忘头菩案假焊接应力与焊接变形讲稿焊接应力与焊接变形讲稿,