焊接剩余应力生成与工艺对策

本文格式为Word版，下载可任意编辑——焊接剩余应力生成与工艺对策

材料科学

焊接焊=火+日+干上海交通大学

材料科学

焊接剩余应力生成与工艺对策上海交通大学材料学院焊接技术研究所

材料科学

内容提要1焊接接头的剩余应力2几种典型的消应力原理

上海交通大学

材料科学

1焊接剩余应力1-11-21-31-4焊接接头的特性焊接剩余应力的形成过程一般接头的剩余应力分布剩余应力对焊接结构的影响

上海交通大学

材料科学

1-1焊接接头的特性-焊接变形与剩余应力组织成分不同焊趾与咬边

熔合线焊缝金属热影响区

母材

上海交通大学

材料科学

焊接热影响区1500℃1200℃900℃℃750℃℃℃℃细晶粗粗大珠焊缝区晶光体区金属区脆性区400℃℃基本金属

上海交通大学

材料科学

焊接接头的力学性能焊缝金属粗晶区细晶区粗细晶区基本金属强度塑性韧性

1500℃1200℃900℃750℃400℃200℃℃℃℃℃℃℃上海交通大学

材料科学

1-2焊接剩余应力的形成过程-屈服强度(MPa))实际曲线简化曲线

200℃℃

400℃℃

600℃℃

温度℃温度℃

低碳钢屈服限与温度的关系上海交通大学

材料科学

受拘束钢棒在热循环中的应力应变蜕变过程温度℃温度℃600℃℃500℃℃

时间应力MPa-σs-σs

时间

σs上海交通大学

材料科学

金属框架的温度应力与剩余应力

加热-膨胀-受拘束-产生温度应力(压应力)+压缩屈服变形加热-膨胀-受拘束-产生温度应力(压应力)+压缩屈服变形)+冷却-收宿-受拘束-产生剩余应力(拉应力)+拉伸屈服变形冷却-收宿-受拘束-产生剩余应力(拉应力)+拉伸屈服变形)+上海交通大学

材料科学

焊接方向

焊接温度场

1100℃℃800℃℃500℃℃300℃℃250℃℃

上海交通大学

材料科学

平板堆焊焊接温度场800

600℃500℃

A600

B

温度℃

400

300℃

C200

200℃

0-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

D上海交通大学

位置cm

材料科学

800

平板堆焊的纵向应力蜕变过程℃

600

400

500600600500

温200

A

B

度0-10-8-6-4-20246810

位

置

cm

-σ

-σ

σC

σD

-σ

-σ

σ

σ上海交通大学

材料科学

1-3一般接头的剩余应力分布-ABCAB

σsC

焊缝各截面中的纵向剩余应力(x)焊缝各截面中的纵向剩余应力(σx)的分布σs

上海交通大学不同长度焊缝中的纵向剩余应力(σx)的分布)

材料科学

筒体的纵向剩余应力塑性变形带宽Bp板厚δ

筒体半径R

上海交通大学

材料科学

圆筒纵向剩余应力的形成规律由于圆筒环焊缝的半径在焊接后缩小，由于圆筒环焊缝的半径在焊接后缩小，焊缝比在平板上有更大的自由度，焊缝比在平板上有更大的自由度，故纵向剩余应力σx一般比平板上的低。σx一般比平板上的低剩余应力σx一般比平板上的低。应力

大小取决于圆筒半径R壁厚δ取决于圆筒半径R、壁厚δ以及塑性变形区宽度bp当壁厚不变，σx随bp。宽度bp。当壁厚不变，σx随R的减小而降bp的减小而增加的减小而增加。低，随bp的减小而增加。50mm、700mm、例：δ=50mm、R=700mm、埋弧自动故纵向剩余应力平均值σx124MPa。σx=焊，故纵向剩余应力平均值σx=124MPa。上海交通大学

材料科学

σx/Eεp0.80。8。

bp=12=0.6。60。

bp=20=bp=30=

σx/Eεp

0。0.4。4

bp=40=

0.2。20。

bp=50=bp=80=

0.00

-0.200

200200

400

600

800800

10001000

圆筒半筒体半径R,R,mm,筒体半径径mm上海交通大学

材料科学

纵向应力σx引起的横向应力纵向应力引起的