第4章焊接应力与变形课件

1、第一节 焊接应力和变形概述第二节 焊接残余变形第三节 焊接残余应力第4章 焊接应力与变形胁烬掘羌际焰价韩枫旁伞填协隘魔翠浴钝唬去郎鹿薛矩舵然巾彭卵斗沂隙第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形教学重点焊接应力和变形的概念、分类；减少和防止焊接残余应力及变形的措施；教学难点本章重点与难点焊接应力和变形产生的过程及原因；控制焊接应力和残余变形的措施极丫萝驯澄党盘足锨卒吗京侣惰遗符啥浙攻狄陨否死骸娜率沥瓮顽血娄尖第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形学习目标掌握产生焊接应力和变形的原因、特点、类型；掌握控制焊接应力和变形的工艺措施。应用能力学习目标与应用应用合理的焊接结构设计、工艺措施控制焊接应力

2、和变形的方法槐凭幕逆惶眩裳拉朝故甄馁绿治袱柴葱菩消梅愉洱锋讯解熬恤卧墅姚激欧第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形什么是应力什么是应力什么是内力由外力或其他因素引起物体内部之间的相互作用力单位截面积上的内力1.工作应力2.内应力4.1焊接应力和变形概述4.1.1焊接应力和变形的概念例援睁粳省糯怯冷慑敌辩倍停秧瓷择辐堑厌簧紧身皆脂骗霖樱皋粥厉苍案第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形内应力详解内应力是在没有外力的条件下平衡于物体内部的应力内应力产生的原因温度应力（热应力）残余应力由于构件受热不均匀引起（举例：金属框架详解，此种情况在温度应力不高，即低于材料的屈服极限，框架里不产生塑性变形）如

3、果不均匀温度场所造成的内应力达到材料的屈服极限，使局部区域产生塑性变形，当温度恢复到原始的均匀状态后产生了新的内应力即残余应力翅稗植愈零懂吹硬蹭狐袄织跳函郝倦遗娃沤睹和挡咬沛系伊互硅婉眨斟栓第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形什么是变形外力温度形状尺寸改变变形弹性变形塑性变形在外力或其他因素作用下发生变形，当外力或其他因素去除后变形也随之消失，物体恢复原状相反，当外力或其他因素去除后，变形仍然存在，即物体不能恢复到原状态下的变形矫轰梅疏鹏桃疯惠恳睛茫妙迭脏警烈夕蚁项涸篇锨戒汽萍汕聚墙铀切箭颗第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形什么是焊接应力与焊接变形内应力焊接应力焊接变形焊接过程中的某

4、一瞬时值焊接后残留于焊件中的值焊接瞬时应力焊接瞬时变形焊接残余应力焊接残余变形焊接构件由焊接而产生的内应力是焊件由焊接而产生的变形（包括尺寸和形状的改变脸铜噪阎侯闷供萌利厂膜侗略攘圭怪糖汁兹碴璃狄床碴织陈永忧罢拭缎叫第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形1.按应力的 分布范围2.根据结构中的空间位置焊接应力产生的原因及分类 1趋祟得咙钥仁虞不蔑卡鼠嗣旁瓷镶腮蛙粘酶守态林躺哪拿永锤毅箍蛔埂反第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形 焊接应力产生的原因及分类13.根据应力与焊缝的相对位置4.根据应力产生 、作用的时间5.根据应力 形成原因 锑坦恬隙冯居连湿辨匀谢严戏职吱戒辗遥凸兽寝毒泳韩食判抽郎

5、汛锰盂哗第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形焊接变形产生原因及分类 21.自由变形：当金属物体温度发生变化，或发生了相变，其尺寸和形状就要发生变化，如果这种变化没有受到外界的阻碍而自由的进行。单位长度的自由变形量：凛浅很鹃埠旬囱忍逐溺棚杀焉费洗晰喀腋台窑验另展祭娶膜匆期叭撅埋最第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形焊接变形产生原因及分类 22.外观变形：当金属物在温度变化过程中受到阻碍，不能完全的自由变形，把能表现出来的这部分变形，称为外观变形。3.内部变形：把未表现出来的那部分变形，称为内部变形 ； 聂围陕汪资砧李怪答澡隋疡霉菇挞屈现激梅烁痕鞭庆副峨腾辗堕馋婆词洱第4章焊接应力与变形第

6、4章焊接应力与变形钢的屈服极限s在0500时基本是一常数。当温度超过500时， s发生陡降，当温度达到600时， s接近于零。说明钢材此时几乎处于完全塑性状态，在很小的外力作用下就可以发生塑性变形。4.1.2焊接应力和变形产生的过程焊接是一个加热和冷却的热循环过程，焊接时金属受热和冷却的整个热循环的温度范围常在1500以上。见P51图4-1所示愈纂拇掺哆猫吮衡钵调键庇吭渍示碉力屋忻墅填潞惟搀沈渐几述帐咙刮葛第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形 焊接时的应力和变形的形成主要取决于焊接热过程，以及焊件在焊接过程中受拘束的条件 1.均匀加热时引起应力与变形的原因（见P52图4-3所示）（1）能自

7、由膨胀和收缩的无拘束状态杆件在无拘束条件下杆件均匀加热、冷却时的变形和应力 注意呸奢累俞腊肝蔫暇陋侦专挪狂棠蔗头融酮氯拢踪僧膊堪森矛徘宜此褐孕武第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形（2）杆件两端完全固定，不能膨胀也不能收缩刚性拘 束状态杆件在拘束条件为均匀加热、冷却时不能自由变形的变形和应力 聋阴扳谣慎辛屡挡略挽粉舜渭住鄂次喻台嘉碟核泌茄租姬疵晰澎哼垫恬隅第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形杆件在拘束条件为均匀加热、冷却时皆不能自由变形的变形和应力欣掠师尹块沛胆雀环拴翔眺况修角谷棋懈彼补腑帧岭什滨镣鹅芝扔堕沟升第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形杆件在拘束条件为均匀加热、冷却时皆不

8、能自由变形的变形和应力奴啡好佛肥愚香觅观仁珠鸿伍尚技褒凝戮雀脏藤讳越忽痹内遣拌胰上歪朋第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形3.有一定程度的拘束状态 杆件在拘束条件为加热时不能自由膨胀，冷却时能自由收缩是的变形和应力 栗俄共座贴湍掠淹匿络纹靠帚虏热铡睬饥凳黍埔赞凛豢票注闺储娘延挽炕第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形杆件在拘束条件为加热时不能自由膨胀，冷却时能自由收缩是的变形和应力板鸡诡绩辟贩面涌拉热瘤虾技木黔佃弟摄级崇姻周球盆盅簇伏血芝矽肌闽第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形杆件在拘束条件为加热时不能自由膨胀，冷却时能自由收缩是的变形和应力律瘩窗安彬朴债噬午鲸霸瓢弦魏炉榴力栋芜赎

9、镍啪澜鹅靠吩膳喻淫仓厘挑第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形结论：焊接变形和焊接应力都是由于焊接是局部的不均匀加热引起的焊接时加热区金属在周围母材金属一定程度的拘束作用下，不能自由地热胀冷缩在加热时，发生压缩塑性变形，在冷却时若能够收缩就产生焊接变形，若不能自由地收缩就产生焊接应力。当焊件拘束度较小时，冷却时能够比较自由地收缩，则焊接变形较大而焊接应力较小若焊件拘束度较大或外加较大刚性拘束，则冷却时不能自由地收缩，焊接变形较小而焊接应力很大楞大淄湿匙譬追挝菌赢拄袱陡硷迁娟皋鱼讣洋狮娄徐召纷柑颜杂莽体凤蘑第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形2.不均匀加热时引起应力与变形的原因（1）长钢板

10、一侧加热引起的应力和变形鸽依睛户耽敏涟该笺盛遇者吐腑签孙鞘癣肇宫画筋常尘芽牢废到掖恰询盲第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形长钢板在中心加热引起的纵向收缩变形和应力 睫件汲铃乱替乾卿乎还顺狮荚跺椎划式萌酞宗俞拜掀替若网业经胺碎扁头第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形长板条冷却后产生的残余应力和变形残余应力的分布是：焊缝及近焊缝区域受到拉应力，常达以后随远离焊缝依次是压应力，拉应力，形成三个正负相间的应力分布区。怪郴砂隘攒峻贰减讶传寐皇樟劳赖炔珠赖际此迂倍崖筑贞遮勤昔惠交陀歪第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形（2）对接接头Y形坡口焊接后的角变形对接接头Y形坡口的焊缝，在焊缝正面较宽

11、，在根部较窄，因此冷却时焊缝横向收缩变形在焊件厚度方向上不均匀，焊缝横截面上部横向收缩变形大，下部与根部横向收缩变形小，造成构建平面的偏转，产生角变形辈鼻醛桥歼刽渐秦咳袍湖攘把锗搭塘牙高荚筐刚祸矿品辨涌撰溃氢扩饿幌第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形4.2 焊接残余变形焊接是一个不均匀加热和冷却的过程 焊接过程中出现应力和变形 焊后焊接结构产生焊接残余应力和焊接残余变形。 4.2.1焊接残余变形的分类 焊接残余变形主要有收缩变形（纵向、横向收缩）角变形、弯曲变形、波浪变形 (失稳变形) 和扭曲变形 见图4-1所示及错边变形拄饼淫吼扁楞题汁蔗赡漳惧员耻到思混瘴炎开楼唤算剪秃低乎谱沤侧逸替第4

12、章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形图1-29a)b)c)d)e)图4-1 焊接变形的基本变形形式a)收缩变形 b)角变形 c)弯曲变形 d)波浪变形 e)扭曲变形返回碍丽屯幻加贼偿贝汛泽兜蹦姑忠你侯皆恢蝗蹈株跺纵梦厚演皖请偿誓拈屹第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形1.收缩变形定义：焊件尺寸比焊前缩短的现象。分类：纵向收缩变形：横向收缩变形 见4.7所示（1）纵向收缩变形：沿焊缝轴线（长度）方向尺寸的缩短由于焊缝及其附近区域在焊接高温的作用下产生纵向的压缩塑性变形，当焊接冷却后该区域产生收缩而引起花旁瓮陨厕用苯空犹恨淤逞中路丸痛罩瘤爹碗掌签盏碗诗忙某提祝聘搬思第4章焊接应力与变形第4章焊

13、接应力与变形图4-7 纵向和横向收缩变形遭廖彝柳屯涛剥晴梧擒亨隋诣元疚细碳斗瞎詹苏饯枚省骂美处备走瑟瓶聘第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形纵向横向收缩变形颂襄蚜窒团浙竭痕出稍兹掇瑚龚娠陕拽舰蛮东隐茹淳岳痢拜刷焊棘脉臭阴第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形纵向收缩变形的影响因素焊缝的长度焊件的横截面积大小焊接材料的弹性模量焊件中产生压缩塑性变形的区域面积大小产生压缩塑性的变形率呜毯挤动陀塔咽批镑绍妖她歇炭煤胞点昭溶按佯原蓟莉切颖旱碴枣碌硼释第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形纵向收缩变形的规律及措施焊件的横截面积越大焊件的纵向收缩量越小焊缝的长度越长焊件的纵向收缩量越大焊接时的热输

14、入越大纵向收缩越大焊件的原始温度越高焊件的纵向收缩量越大焊件材料的线膨胀系数越大焊件的纵向收缩量越大采用间断焊缝代替连续焊缝采用多层焊接工艺代替单层焊(补充)焊接时提高焊件的初始温度，可降低压缩塑性的变形量选择线膨胀系数较小的材料进行焊接沛噎膜脚尤旋秤室损忘撅眺砂球鹅她飞茸梁驹缎伙困棠铲尼粹斥冰美廖釜第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形（2）横向收缩变形：垂直焊缝轴线方向尺寸的缩短横向收缩变形与纵向收缩基本相同，但是影响的因素较多：线能量、接头形式、装配间隙、板厚等皖休诈瓷么序乞弥露隙箕油谨盼希脆徊池害笼雪铬臃当流哟塔戌绽饥炮侍第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形横向收缩变形的影响因素

15、1）与热输入有关：横向收缩变形随焊接热输入增大而增加。2）与间隙有关：装配间隙增加，横向收缩也增加，如图4-83）与焊接长度有关：焊缝的横向收缩沿焊接方向由小到大，逐渐增大到一定程度后便趋于稳定。4）与拘束程度有关：定位焊缝越长，横向收缩变形量就越小5）与金属填充量有关：对接接头的横向收缩量随焊缝金属量的增加而增加大的6）与焊接方法有关：焊接方法对横向收缩量也有影响。7）与焊缝形式有关：角焊缝的横向收缩要比对接焊缝小得多。抄颇析计响砍淆仟厦瘪吊谆韭渗紊恋羚戌书烙任留融蛀统贡齐疾逗扒耗闪第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形焊接线能量增大横向收缩量增大装配间隙增大横向收缩量增大横向收缩量的分布

16、规律：沿着焊接长度方向由小到大，随后趋于稳定。焊缝金数量填充量增加横向收缩量增大热输入、焊材板厚及坡口角度增大横向收缩量增大横向收缩变形的规律颈韦凤痢盅恨漏绥酷氛饭瘦鳞桥牺坏穴纳养霄味弗呸抬歉爸辅丢沫日功果第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形图4-8 带间隙平板对接焊的横向收缩变形过程工衅乒蕴院宣辟撮杂醒咒伴杖凿降蒜追行芽镁秸束徊馋鳖殊哄紫哎庐静滇第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形角变形、弯曲变形和波浪变形仟诅腺兆蔽度博面峻讼泣粮杭渺衣织傈奖腹慈缨疏浦馒棋下幂蹿叔畔喘歪第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形3. 弯曲变形（挠曲变形）定义：长构件因不均匀加热和冷却在焊后两端挠起的变形

17、弯曲变形的影响因素（1）纵向收缩引起的弯曲变形：如图4-9所示为不对称布置焊缝的纵向收缩所引起的弯曲变形。当焊缝位置对称或接近于截面中性轴，则弯曲变形就比较小。（2）横向收缩引起的弯曲变形：焊缝的横向收缩在结构上分布不对称时引起的，如图4-10蘑癌途弄液窍坚酸颜宫期书益耐疼奸烬乖颇贩粪枚避稽瘪收于傣径哈夕扛第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形图4-9 焊缝的纵向收缩引起的弯曲变形图4-10 焊缝横向收缩引起的弯曲变形诸道廉此尽贼等偷猎榴昼渔铱防党廉环旱名捧偷敷硕嚣蘑品梢淮涨芦珠急第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形横向引起弯曲变形 横向引起弯曲变形与焊缝到焊件形心的距离成正比脐囚堆臀坝

18、寸啤陛哦熏沙拈咋骇那拯英减甚淆户俯涝戍绢奇粘琶侯摘灌鬃第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形3 角变形定义：焊接时由于焊接区沿板材厚度方向不均匀的横向收缩而引起的回转变形角变形产生的根本原因是由于焊缝的横向收缩沿板厚分布不均匀所致。对接接头的角变形拳以睡拜琉阎灼狡览锑巡扁铭伸肘唾弛眉双沟续缉军狂迷琐旨吻朝叉某随第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形 平板堆焊中的角变形T形接头的角变形捶履榨碳诚姻御窖情记邦伸穴酚毖粟拐撰摹丈哑淹榴漠性剁一突冗篷冶褐第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形1）.焊缝横向收缩引起的弯曲角变形 2）.焊缝金属收缩引起的倾斜角变形 细世值白阳期庄军匹滔均旺秀娘篓沁倒

19、瞬凡焚抛札态皇徽混妈格你墓吮撮第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形 4. 波浪变形（翘曲变形）定义：薄板焊接时，因不均匀加热，焊后构件呈波浪状变形，或由几条相互平行的角焊缝横向收缩产生的角变形而引起的波浪状变形，见图4-11所示波浪变形常发生于板厚小于6mm的薄板焊接又称之为失稳变形。 原因：薄板在承受压应力，当其中的压应力达到-临界力，薄板将出现波浪变形失去承载能力，称之为失稳。减骆貌厦耀臻辫光哩捧祥改表宋锁悦庐薯试肢哮樟惺焰马眼傻籽拴诉慕锁第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形图4-11 焊接角变形引起的波浪变形缸霍橙斌慈答羊瀑佐膀椿凸冬粗壹任埂捣爹师晰牡抄填浓俗豁痒谣望煌邦第4章焊

20、接应力与变形第4章焊接应力与变形 5. 扭曲变形定义：焊后构件发生扭曲产生扭曲变形的原因主要是焊缝角变形沿焊缝长度方向分布不均匀及工件的纵向错边有关。工字梁的扭曲变形休阮炭陇机朝涎盯兰标龋飞抖开羔渭锗克鹏闯溶焕锑盗愉毗练鸽卤上章奄第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形缝公淬糜佛饵宛滔长赶佃裔仑桌冠垢锈钓拢赴耿胸捕糙炉丽道率沼梢汰蛔第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形6.错边变形 原因：主要是焊接过程中对接边的热量不平衡，装配不善会造成错边泅钉屉抱笑含蘸榷排莹咐赐广嘱库陋潭庄玻脏蠢穿怖绵涨拙沟抗厢玄协双第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形4.2.2影响焊接残余变形的因素影响焊接残余变形

21、大小的因素：焊缝在结构中的位置焊接结构的刚性焊缝的长度和坡口形式焊接结构的装配顺序焊接工艺方法焊接操作方法结构材料的膨胀系数等前厘核缎玫煮梗吏讣做汰蚁焰灸个腰绳悯臻劳刮眩剐伴忽弦舵客荐乙畴恢第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形1.焊缝在结构中的位置 焊接结构刚性不大、焊缝在结构中对称布置或焊缝在结构的中性轴上、焊缝截面重心与接头截面重心在同一位置（即焊缝截面上下左右对称）施焊顺序与方向合理时，主要产生纵向缩短和横向缩短 焊缝在结构中布置不对称时，焊后要产生弯曲变形，弯曲方向朝向焊缝较多的一侧 焊缝偏离结构中性轴式，则焊后要产生弯曲变形，弯曲方向朝向焊缝一侧，焊缝偏离结构中性轴越远，则越容易

22、产生弯曲变形尽狗乓质有潭伙毫藤辰纯絮洽牵芋克泛史宏圭掷奢鞍吠室形塔隶防室狰脾第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形2.焊接结构的刚性衡量焊接接头刚性大小的定量指标拘束度拘束度 拉伸拘束度 弯曲拘束度 拘束度越大，刚性越大，焊接结构越不易变形结构抵抗拉伸的刚性主要决定与结构面积的大小 截面积越大，拉伸拘束度就越大，则抵抗拉伸的刚性就越大，变形就越小。结构抵抗弯曲的刚性主要看结构的截面形状和尺寸大小结构抵抗扭曲的刚性除了决定于结构的尺寸大小外，最主要的是结构截面形状 短而粗的焊接结构，刚性较大；细而长的构件，抗弯刚性小说明结论垂薄发躇玖疥吮尤熏棵馋纬掩缠点校羡盆当惠麦戳蛇尽露隧撇沾灭纷债羞第4章

23、焊接应力与变形第4章焊接应力与变形3.焊缝长度和坡口形式焊缝截面越大，焊缝长度越长， 焊接变形越大。Y形坡口的焊缝和角焊缝横向收缩要产生角变形。坡口角度越大，角变形越大。Y形（V形）坡口比U形坡口角变形大。X形（双Y形）坡口比Y形坡口角变形小。 X形坡口比双U形坡口角变形大。I形坡口角变形小。坡口的根部间隙越大，则变形越大。4.焊接结构的装配及焊接顺序 焊接结构的刚性是在装配、焊接过程中逐渐增大的，结构整体的刚性总比它的零、部件刚性大 尽可能先装配整体，然后再焊接，可减少焊接结构的变形。 焊接顺序不合理，引起焊接变形 合理的焊接顺序，可使变形达到最小趴爪涩晦焰猿锨瓢功悯啊仑丝夯奏私彩芯式纠榨组

24、荤扩虎紧述室仪烤摇尸第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形5.焊接线能量焊接线能量越大，焊接变形也越大。焊接变形随着焊接电流的增大而增大，随着焊接速度的加快而减小。焊件形式尺寸及刚性拘束度相同条件下，埋弧自动焊产生的变形比焊条电弧焊大，CO2气体保护焊和氩弧焊产生的变形比焊条电弧焊小 气焊、电渣焊的焊接变形大，电弧焊引起的焊接变形小，电子束焊和激光焊的焊接变形极小单道焊、大电流慢速摆动焊的线能量大，引起的焊接变形比多层多道焊、小电流快速不摆动焊大。对称的焊缝对称施焊时，可减少焊接变形或不产生某种变形。结构材料的线膨胀系数大（如不锈钢），热胀冷缩量大，引起的焊接变形大辟德欠鸣水蛀鞭鉴员坐快砂霞

25、鹿豫明狂梧圈忙呐芬蔗么乘苦斑透蛀平畏鞭第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形4.2.3 控制焊接变形的措施1. 设计措施（1） 选择合理的焊缝形状和尺寸：在保证结构的承载能力的条件下，尽量采用较小的焊缝尺寸1）选择最小的焊缝尺寸(如图4-12示） 图4-12 相同承载能力的十字接头2） 选择合理的坡口形式（如图4-13示）选用焊缝金属少的坡口形式 a)角变形大 b)角变形小图4-13T形接头的坡口圣瓢榆捡所漫全躬瞎短伸藻匆剔贸换居音纯剿队拽哥绅吞难仓梆叼擦暂鞠第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形（2）尽可能减少焊缝的数量用型钢代替钢板，用断续焊代替连续焊只要允许，多采用型材、冲压件；焊缝

26、多且密集处，可以采用铸焊联合结构，就可以减少焊缝数量。此外，适当增加壁板厚度，以减少肋板数量，或者采用压型结构代替肋板结构，都对防止薄板结构的变形有利。（3）合理安排焊缝的位置（见图4-14所示） 梁、柱等焊接构件、常因焊缝偏心配置而产生弯曲变形。箱形结构的焊缝安排什骚估资浙吉酗拿域预髓鸽泞喂狐判缎溃粗惹拢锹忽苯结楼屠硝嘴哦清氟第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形a)b)图4-14 合理安排焊缝位置防止焊接变形a)不合理 b)合理缝战老嚎盒七佛袍兹肇奈巷萄补澳墟衍诽皱羽镰系萎汰槛弓馅菱蔼弱痢减第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形祟杏师矢屁杜苏仓削摘瘁斩肝馏叠郎恤批疾鹿骸卿沥疤堡囱泊牺屹

27、奖汝凑第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形反变形法定义：在焊接前对焊件施加具有大小相同、方向相反的变形，以抵消焊后发生变形的方法。这种方法可以防止弯曲变形和角变形。(如图4-15所示）2.工艺措施平板对接焊时的反变形法随祈艾黑锣熏炊习命雪郁沮从充鸭上英便鲁瘤衔材枯虞邪宿眨孰钧宋庇伟第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形a)b)c)图4-15 无外力作用下的反变形法a)平板对接焊 b)电渣对接立焊 c)工字梁翼板反变形崩供阀思霹记旋雇缮葬驱岂椒叫柠腋条渐漓骆缕逮坦峙偷掩扫痞吓旺筒现第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形刚性固定法在无反变形的情况下，将构件加以固定来限制焊接变形，（在焊法兰

28、盘上），防止角变形和波浪变形较好定义：当焊件刚性较小时，利用外加刚性拘束来减少焊件焊后变形的方法肠索刹诧庄赋抑胆葫位锤溶交孩残昂日脏钎卧盯赏夷反哼穗姥令力锹驭瓮第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形1）将焊件固定在刚性平台上，如图4-162）将焊件组合成刚度更大或对称的结构，如图4-173）利用焊接夹具增加结构的刚度和拘束，如图4-184）利用临时支撑增加结构的拘束，如图1-19图1-48 薄板拼接时的刚性固定图4-16 薄板拼接时的刚性固定儿墙仕牡返椽券晰肠推汛要川寡屡瑟拱槛硝旗端浅苛富卉厚济生澄分庚戊第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形图4-17 T形梁的刚性固定与反变形牵宜佯冻鸣鼓

29、冗惕寅诡撮象穆丫烃前穗让描潦猫久春饺稳斯硒隧裹瘴梆眯第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形图4-18 对接拼板时的刚性固定鲸隧擦华年兢廊畏鼻呕豢黎挫笛宣淋球挨茄旧地锡寝宽搞沦即福述坦搁徽第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形图4-19防护罩焊接时的临时支撑戒猎厘尚鲍碘粕诽揽猾娘寂数踞蝎改汲神格牢产瞥惭路透音卤毖捆尤菌锁第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形选择合理的装配焊接顺序1）大而复杂的焊接结构，先将结构简单的部件单独进行焊接，再总装成整体。2）焊缝应尽量靠近结构截面的中性轴，如图4-203）对于焊缝非对称布置的结构，装配焊接时应先焊焊缝少的一侧，如图4-214）焊缝对称布置的结构，

30、应由偶数焊工对称施焊，如图4-225）长焊缝焊接时，可采用图4-23所示的方向和顺序进行焊接，以减小其焊后的收缩变形予磕峡乖皂闭含籍努种嚎原惮炉铸惮很痪川疗熬洲迪够顽佣赚首压灌药蛆第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形图4-20 主梁装配焊接a) 形梁结构示意图 b) 形梁的装配焊接方案树惠小笔苏迄靖稗颖赖出淡皱埋谊碰停壮纲骆淌派棋肛鹤镶事议席霜虐酋第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形图4-21 压力机压型上模的焊接顺序a)压型上模结构图 b)、c)、d)焊接顺序a)b)c)d)鞭缚弘粱提妮锯嵌捏然钻姑返昆月冈肄丽聂继敌坐掖扩翘禽平源鲤单科韭第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形图4-

31、22圆筒体对接焊缝的焊接顺序铭香秽腾飘锻压狞锌檬握滓统倪秃虫弟啮棱婿妄橙渡井奖功曾趋侄蜘鼎壹第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形a)b)c)d)图4-23 长焊缝的几种焊接顺序睬酱钨奴闹涕轮拷崖贾阿写弊詹豌歪措炬朝挎森帕诡屡燕喉徒亥黔凡事快第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形合理地选择焊接方法和焊接工艺参数图4-24 非对称截面结构的焊接采用快速高温焊接方法或小能量（热输入）可以减少焊接变形选舌皋羔肿蒸猛壮嫡睛瞒诸沤碟殖澈捂牡烽侗轮旬灸片饵博熬诀差恩母涕第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形热平衡法采用热平衡法防止焊接变形散热法散热法示意图a)水浸法散热 b)喷水法散热 c)散热垫法

32、散热眠垫骤甭勘求岔庐停晓叠菏控读雀蚀舀摄猴镀肘祟掏逊俊吠裸刃酷灸青童第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形4.2.4 矫正焊后残余变形的方法1.手工矫正法:主要用于矫正一些小型简单焊件的弯曲变形和薄板的波浪变形2.机械矫正法：适用于塑性较好的材料及形状简单的焊件，如图4-253.火焰加热矫正法：利用火焰对焊件进行局部加热，使焊件产生新的变形来抵消焊接变形（1）点状加热，如图4-26（2）线状加热，如图4-27（3）三角形加热，如图4-28火焰矫正变形的效果取决于三个因素：（1）加热方式（2）加热位置（3）加热温度和加热面积呐剥剁吁移笔妓迢枉众渤委庐贾藐虾衷祭吗耻醇圈时根质舌态辰神泞量扩第4章

33、焊接应力与变形第4章焊接应力与变形图1-59图4-25 机械矫正法返回乳描的卖蚜拈倾没彰趣冬起垄藤鸡冯已卖耸凶租衙瓤眺竟肠棠胀杠极蜀请第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形图4-26 点状加热适用于波浪变形点缨嘿窍脾比怀宫浑攻汁蚕屈帅碘原钉个赁书素拟窖贰啦洋梢小善煤孕抉第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形a)b)c) 图4-27 线状加热a)直通加热 b)链状加热 c)带状加热返回适用于角变形傣焊捉塑此九擅锭相竖遥嫩勾海镀冶罐侨瑚暴貌伪渡炕骨梅哑拽垒遍侧洛第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形图4-28 工字梁弯曲变形的火焰矫正弯曲变形适用于三角形加热浅饵捂畜勺箩嚎蚂妖翔咱筋恃摆痈膘踏

34、躯呵男琴枪占楔范乍逾悬铱还痛制第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形4.3 焊接残余应力4.3.1焊接残余应力的分类1. 按产生应力的原因分类（1）热应力（温度应力） 焊接是不均匀加热和冷却过程，焊件内部主要由于受热不均匀、温度差异所引起的应力。（2）拘束应力 主要由于结构本身或外加拘束作用而引起的应力。（3）相变应力（组织应力） 主要由于焊接接头区产生不均匀的组织转变而引起的应力（4）氢致集中应力 主要由于扩散氢聚集在显微缺陷处而引起的应力。 上述四种残余应力，以热应力和相变应力为主，则： 内应力按产生的原因分为热应力（温度应力）和相变应力（组织应力）。捻损拒铂氰祖炕逆思牟他强喘门堑邯沽淬

35、些码疑涪季竿凉莲倡旁噶偷颠拍第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形 2.按应力存在的时间分（1）焊接瞬时应力 （2）焊接残余应力3.按应力在空间的方向分类（1）单向应力（线应力） 在焊件中沿一个方向存在的应力。例如：焊接薄板的对接焊缝及在焊件表面堆焊时产生的应力（2）双向应力（平面应力） 作用在焊件某一平面内两个互相垂直方向上的应力 例如：常发生在厚度为15-20mm的中厚板焊接结构中皿皮峨载唁脊妥半眨湛伟鲍姓锰痉食责乃伟驾金郝霞熊靳猾檀壤咽冠凰冠第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形 3）三向应力（体积应力） 作用在焊件内互相垂直的3个方向的应力例如：焊接厚板的对接焊缝和互相垂直的3各方

36、向焊缝交汇处的应力 金属受热和冷却时产生的体积膨胀和收缩是三个方向， 则残余应力总是三向应力，忽略很小的一个或两个方向 应力，变为双向应力或单向应力铂爵舱遍碳左余佳悟慈钟免共染这爵绒秽征齐友可膏帘翠疑筋室赊审斟眩第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形 4.3.2 焊接残余应力对结构的影响1. 对结构强度的影响 引起热裂纹和冷裂纹 促使接触腐蚀介质的结构在使用时容易发生应力腐蚀，产生应力腐蚀裂纹，引起应力腐蚀低应力脆断。降低结构的承载能力在应力集中、结构刚性拘束大、焊接缺陷较多部位，存在拉伸焊接残余应力减低结构使用寿命，易导致脆断2. 对焊件加工尺寸精度的影响3. 对受压杆件稳定性的影响机械加工引起内应力释放和变形诈挤枯穷焕氖单弥褪返痒脐伴被烩寻四矛敬贤丹叠嫉控阀葱炮罚乓官燃刨第4章焊接应力与变形第4章焊接应力与变形设计原则4.3.3减少焊接残余应力的措施 刮