焊接变形与应力

1、焊接变形和应力应力与焊接改革，本章要点：1 .棒材2均匀加热和冷却过程中的变形和应力。不均匀温度场下长条的变形和应力焊接残余变形。防止和纠正残余变形的方法。焊接残余应力焊接残余应力的调整和消除措施本章难点：1 .棒材均匀加热，冷却过程中的变形和应力2。不均匀温度场下长条的变形和应力。焊接残余应力，1。焊接应力和变形的基本概念。应力分布范围2。焊接应力的原因和分类。焊接应力的原因和分类。根据应力和焊缝的相对位置。4.根据压力产生和作用的时间。5.根据应力形成的原因，焊接变形的原因及分类。1.自由变形：当金属物体的温度发生变化或相变时，其尺寸和形状也会发生变化。如果这种改变不受外界的阻碍，它可以自

2、由地进行。单位长度的自由变形：焊接变形的原因和分类2，2。外观变形：当金属物体在温度变化过程中被阻挡而不能完全自由变形时，这部分可以表达的变形称为外观变形。内部变形：未显示的变形部分称为内部变形；焊接残余变形的基本类型，如纵向和横向收缩变形、角变形、弯曲变形和波浪变形、均匀加热和冷却过程中的变形和应力，假设简化如下：1 .金属材料的物理参数与温度变化无关；2.金属的相变温度很高，不管屈服极限与组织应力材料的温度变化之间的关系，在不同约束条件下棒材均匀加热和冷却过程中的变形和应力。1.无约束均匀加热和冷却下棒材的变形和应力：2.变形和应力，使棒材在均匀加热和冷却下不能自由变形；2.变形和应力，使

3、棒材在均匀加热和冷却下不能自由变形；和2。变形和应力使棒材在均匀加热和冷却下不能自由膨胀。冷却时，变形和应力可以自由收缩。构件受热时不能自由膨胀，冷却时不能自由收缩。构件受热时不能自由膨胀，冷却时不能自由收缩。长板条(长宽比为45)在不均匀温度场的作用下变形和受力。假设：1 .单向应力2。线性热源，厚度方向温度均匀，截面保持平面。长板条集中加热引起的纵向收缩变形和应力，长板条不对称加热引起的变形和应力，以及长板条冷却引起的残余应力和变形。残余应力分布如下：拉应力作用于焊缝和焊缝附近区域，然后压应力和拉应力依次远离焊缝，形成三个正应力和负应力分布区域。4。焊接残余变形、纵向收缩变形和弯曲变形，纵

4、向收缩变形的结论，纵向收缩的计算，1。单层焊接的纵向收缩：F构件的横截面积L构件长度-焊缝2的横截面积。多层焊接收缩：纵向弯曲变形、横向收缩变形及其引起的弯曲变形的结论，对接接头横向变形、丁字接头和搭接接头横向收缩的实验数据，横向收缩变形的结论：横向弯曲变形与焊缝到焊件质心的距离成正比，角变形，1。焊缝金属横向收缩引起的弯曲角变形。焊缝金属收缩引起的斜角变形、对接接头的角变形、丁字接头和搭接接头的角变形以及波浪变形。原因是薄板处于压应力状态，当压应力达到-临界应力时，薄板将因波浪变形而失去承载能力。错边变形，主要原因是焊接过程中对接边的热量不平衡，装配不良会造成错边。5.防止和纠正焊接残余变形

5、的方法。合理设计：1 .选择对称的横截面结构，并相对于横截面的中性轴1对称地排列焊缝。设计合理。合理选择焊缝尺寸和形式：保证结构的承载能力。尽量使用较小的焊缝尺寸，尽可能减少焊缝数量：用型钢代替钢板，用间断焊代替连续焊。技术措施，1 .用不正确的装配和焊接顺序正确确定装配顺序：工字形构件，先装T形，然后再装另一个盖板，焊接后仍有较大挠度。正确的丁字应该是，先把它固定成工字，然后焊接，注意顺序，2。技术措施。2.选择合适的焊接顺序和方向原则：防变形方法、定义：构件在焊接前预制成与变形方向相反的变形，防止弯曲变形和角变形。刚性固定法，固定构件以限制焊接变形而不反向变形，(在焊接法兰上)，防止角变形

6、和波浪变形较好，合理选择焊接方法和焊接规范，选择线能量较低的焊接方法，采用多层焊接代替单层焊接，校正残余变形。1.机械矫正法：对变形构件的较短部分施加机械力，产生塑性拉伸变形。为了恢复和满足形状要求，可以使用螺钉、气动和液压仪器施加外力来校正残余变形。2.火焰矫正法：利用火焰加热产生的局部压缩变形，缩短冷却后的长零件，消除变形(不适用于有晶间腐蚀倾向的不锈钢和有较大硬化倾向的钢)。6.焊接残余应力，焊接残余应力分布，1。纵向应力分布。纵向应力分布、横向应力分布、横向应力分布、厚板残余应力分布、封闭焊缝残余应力分布、显微组织应力转换应力和焊接残余应力。对静载荷强度的影响。对加工精度的影响：焊件中

7、存在相互平衡的应力，而没有焊后应力消除处理。加工时，如果金属轴承残余应力的一部分被切断，焊件将再次变形(二次变形)，以重新分配残余应力，保持平衡。如果焊件连续切割，会不断变形，加工精度难以保证。焊接残余应力的影响、3对疲劳强度的影响(研究不足)、4对应力腐蚀的影响原因：在拉应力、介质和腐蚀的共同作用下产生裂纹的现象，拉应力越大，应力越大。5对结构刚度的影响结论：在静载荷下，焊件先加载一次，再卸载，然后再加载。只要其尺寸不超过前一个，残余应力就不再起作用，外部载荷也不影响残余应力在焊件内部的分布。7.焊接残余应力的调整和消除措施。调整残余应力的措施1.1设计措施3360设计中降低焊接应力的核心是

8、正确布置焊缝。为了避免应力叠加，设计原则，工艺措施，工艺原理，以及消除残余应力的措施，注意：振动法的优点，从消除应力的效果来看，振动法比相同尺寸的静载荷具有更好的拉伸效果，并且具有设备简单、价格低廉、处理成本低、时间短、没有高温回火引起的金属氧化问题等优点。8。焊接残余应力的测量，1。应力测量方法的分类根据是否破坏结构，分为、应力释放法，原理：加工后通过部分释放应力重新分配应力达到平衡，应力由应力-应变关系计算。有纵切法、车削法、刨削法、套孔法和小孔法。应力释放方法，1。剥离法：将待测焊接件分成若干区域，粘贴应变片或延伸仪的测量孔车削法：该方法主要用于测量堆焊后圆柱形零件的残余应力分布。应力释放法和小孔法是破坏性最小的方法。其原理是：在应力场中钻一个小孔，破坏应力平衡，重新调整钻孔周围的应力，测量孔附近应变计的变化，用弹性力学计算小孔处的应力。应力消除方法，4。套孔法：用套孔钻或管状电火花消除应力，预先在孔中粘贴