焊接變形與應力

1、焊接變形和應力應力與焊接改革，本章要點：1 .棒材2均勻加熱和冷卻過程中的變形和應力。不均勻溫度場下長條的變形和應力焊接殘余變形。防止和糾正殘余變形的方法。焊接殘余應力焊接殘余應力的調整和消除措施本章難點：1 .棒材均勻加熱，冷卻過程中的變形和應力2。不均勻溫度場下長條的變形和應力。焊接殘余應力，1。焊接應力和變形的基本概念。應力分布范圍2。焊接應力的原因和分類。焊接應力的原因和分類。根據應力和焊縫的相對位置。4.根據壓力產生和作用的時間。5.根據應力形成的原因，焊接變形的原因及分類。1.自由變形：當金屬物體的溫度發(fā)生變化或相變時，其尺寸和形狀也會發(fā)生變化。如果這種改變不受外界的阻礙，它可以自

2、由地進行。單位長度的自由變形：焊接變形的原因和分類2，2。外觀變形：當金屬物體在溫度變化過程中被阻擋而不能完全自由變形時，這部分可以表達的變形稱為外觀變形。內部變形：未顯示的變形部分稱為內部變形；焊接殘余變形的基本類型，如縱向和橫向收縮變形、角變形、彎曲變形和波浪變形、均勻加熱和冷卻過程中的變形和應力，假設簡化如下：1 .金屬材料的物理參數(shù)與溫度變化無關；2.金屬的相變溫度很高，不管屈服極限與組織應力材料的溫度變化之間的關系，在不同約束條件下棒材均勻加熱和冷卻過程中的變形和應力。1.無約束均勻加熱和冷卻下棒材的變形和應力：2.變形和應力，使棒材在均勻加熱和冷卻下不能自由變形；2.變形和應力，使

3、棒材在均勻加熱和冷卻下不能自由變形；和2。變形和應力使棒材在均勻加熱和冷卻下不能自由膨脹。冷卻時，變形和應力可以自由收縮。構件受熱時不能自由膨脹，冷卻時不能自由收縮。構件受熱時不能自由膨脹，冷卻時不能自由收縮。長板條(長寬比為45)在不均勻溫度場的作用下變形和受力。假設：1 .單向應力2。線性熱源，厚度方向溫度均勻，截面保持平面。長板條集中加熱引起的縱向收縮變形和應力，長板條不對稱加熱引起的變形和應力，以及長板條冷卻引起的殘余應力和變形。殘余應力分布如下：拉應力作用于焊縫和焊縫附近區(qū)域，然后壓應力和拉應力依次遠離焊縫，形成三個正應力和負應力分布區(qū)域。4。焊接殘余變形、縱向收縮變形和彎曲變形，縱

4、向收縮變形的結論，縱向收縮的計算，1。單層焊接的縱向收縮：F構件的橫截面積L構件長度-焊縫2的橫截面積。多層焊接收縮：縱向彎曲變形、橫向收縮變形及其引起的彎曲變形的結論，對接接頭橫向變形、丁字接頭和搭接接頭橫向收縮的實驗數(shù)據，橫向收縮變形的結論：橫向彎曲變形與焊縫到焊件質心的距離成正比，角變形，1。焊縫金屬橫向收縮引起的彎曲角變形。焊縫金屬收縮引起的斜角變形、對接接頭的角變形、丁字接頭和搭接接頭的角變形以及波浪變形。原因是薄板處于壓應力狀態(tài)，當壓應力達到-臨界應力時，薄板將因波浪變形而失去承載能力。錯邊變形，主要原因是焊接過程中對接邊的熱量不平衡，裝配不良會造成錯邊。5.防止和糾正焊接殘余變形

5、的方法。合理設計：1 .選擇對稱的橫截面結構，并相對于橫截面的中性軸1對稱地排列焊縫。設計合理。合理選擇焊縫尺寸和形式：保證結構的承載能力。盡量使用較小的焊縫尺寸，盡可能減少焊縫數(shù)量：用型鋼代替鋼板，用間斷焊代替連續(xù)焊。技術措施，1 .用不正確的裝配和焊接順序正確確定裝配順序：工字形構件，先裝T形，然后再裝另一個蓋板，焊接后仍有較大撓度。正確的丁字應該是，先把它固定成工字，然后焊接，注意順序，2。技術措施。2.選擇合適的焊接順序和方向原則：防變形方法、定義：構件在焊接前預制成與變形方向相反的變形，防止彎曲變形和角變形。剛性固定法，固定構件以限制焊接變形而不反向變形，(在焊接法蘭上)，防止角變形

6、和波浪變形較好，合理選擇焊接方法和焊接規(guī)范，選擇線能量較低的焊接方法，采用多層焊接代替單層焊接，校正殘余變形。1.機械矯正法：對變形構件的較短部分施加機械力，產生塑性拉伸變形。為了恢復和滿足形狀要求，可以使用螺釘、氣動和液壓儀器施加外力來校正殘余變形。2.火焰矯正法：利用火焰加熱產生的局部壓縮變形，縮短冷卻后的長零件，消除變形(不適用于有晶間腐蝕傾向的不銹鋼和有較大硬化傾向的鋼)。6.焊接殘余應力，焊接殘余應力分布，1?？v向應力分布?？v向應力分布、橫向應力分布、橫向應力分布、厚板殘余應力分布、封閉焊縫殘余應力分布、顯微組織應力轉換應力和焊接殘余應力。對靜載荷強度的影響。對加工精度的影響：焊件中

7、存在相互平衡的應力，而沒有焊后應力消除處理。加工時，如果金屬軸承殘余應力的一部分被切斷，焊件將再次變形(二次變形)，以重新分配殘余應力，保持平衡。如果焊件連續(xù)切割，會不斷變形，加工精度難以保證。焊接殘余應力的影響、3對疲勞強度的影響(研究不足)、4對應力腐蝕的影響原因：在拉應力、介質和腐蝕的共同作用下產生裂紋的現(xiàn)象，拉應力越大，應力越大。5對結構剛度的影響結論：在靜載荷下，焊件先加載一次，再卸載，然后再加載。只要其尺寸不超過前一個，殘余應力就不再起作用，外部載荷也不影響殘余應力在焊件內部的分布。7.焊接殘余應力的調整和消除措施。調整殘余應力的措施1.1設計措施3360設計中降低焊接應力的核心是

8、正確布置焊縫。為了避免應力疊加，設計原則，工藝措施，工藝原理，以及消除殘余應力的措施，注意：振動法的優(yōu)點，從消除應力的效果來看，振動法比相同尺寸的靜載荷具有更好的拉伸效果，并且具有設備簡單、價格低廉、處理成本低、時間短、沒有高溫回火引起的金屬氧化問題等優(yōu)點。8。焊接殘余應力的測量，1。應力測量方法的分類根據是否破壞結構，分為、應力釋放法，原理：加工后通過部分釋放應力重新分配應力達到平衡，應力由應力-應變關系計算。有縱切法、車削法、刨削法、套孔法和小孔法。應力釋放方法，1。剝離法：將待測焊接件分成若干區(qū)域，粘貼應變片或延伸儀的測量孔車削法：該方法主要用于測量堆焊后圓柱形零件的殘余應力分布。應力釋放法和小孔法是破壞性最小的方法。其原理是：在應力場中鉆一個小孔，破壞應力平衡，重新調整鉆孔周圍的應力，測量孔附近應變計的變化，用彈性力學計算小孔處的應力。應力消除方法，4。套孔法：用套孔鉆或管狀電火花消除應力，預先在孔中粘貼