焊工工艺学-焊接应力与变形6.pptVIP

§6-1 焊接应力与变形的形成 5、焊接应力与变形 极不平衡的热循环过程 应力分布规律 先冷受压，后冷受拉 一、焊接应力与焊接变形 1、内力 2、应力 3、内应力 4.焊接应力 指焊接过程中焊件内产生的应力。 按作用的时间可分为焊接瞬时应力和焊接残余应力。 5.焊接残余应力 指焊后，残留在焊件内的焊接应力。 1。变形 2。弹性变形 塑性变形 3.焊接变形 指焊接过程中在焊件中所产生的变形。 4.焊接残余变形 指焊接后，焊件（或结构）残留的变形。包括：收缩、挠曲、角变形、波浪变形、错边变形和螺旋形变形等。 5.纵向焊接应力及变形 焊件焊后沿平行于焊缝方向上的焊接应力及变形。 §6-2 焊接残余变形 一、焊接残余变形的分类 焊接变形包括：纵向缩短和横向缩短、角变形、弯曲变形、扭曲变形和波浪变形等。 1.纵向缩短和横向缩短 （1）纵向缩短 焊件在焊后沿焊缝长度方向的缩短称为纵向缩短。焊缝的纵向收缩变形量随焊缝长度、焊缝熔敷金属截面积的增加而增加，随整个焊件垂直焊缝的横截面积的增加而减少。同样厚度的工件，多层多道焊时产生的纵向收缩变形量比单层焊少。 （2）横向缩短 焊件在焊后，垂直于焊缝方向发生的收缩叫横向缩短。横向收缩变形量随焊接线能量的提高而增加、随板厚的增加而增加。 2.角变形 角变形是焊接时，由于焊缝区沿板材厚度方向不均匀的横向收缩而引起的 回转变形，角变形的大小以变形角a进行度量。在堆焊、搭接和丁字接头的焊接时，往往也会产生角变形 焊接角变形不但与焊缝截面形状和坡口形式有关，且还和焊接方法有关。对于同样的板厚和坡口形式，多层焊比单层焊角变形大，焊接层次越多，角变形越大。 3.弯曲变形 弯曲变形是焊接结构中经常出现的基本变形，在焊接管道、梁、柱等焊接件时尤为常见。 弯曲变形主要是结构上的焊缝布置不对称或焊件断面形状不对称，焊缝收缩引起的变形。 弯曲变形的大小用挠度f进行度量。挠度f是指焊后焊件的中心轴偏离焊件原中心轴的最大距离。 4.扭曲变形 如果焊缝角变形沿长度方向分布不均匀，工件的纵向有错边，或装配不良，施焊程序不合理，致使焊缝纵向收缩和横向收缩没有一定规律引起的扭曲变形。 此外，当几条角焊缝靠得很近时，由于角焊缝的角变形连在一起也会形成波浪变形，如在实际生产中，波浪变形往往产生在薄板结构中。 5.波浪变形 由于结构刚性小，在焊缝的纵向收缩，横向收缩综合作用下造成较大的压应力而引起的变形。薄板容易发生波浪变形。 焊接残余变形的基本类型 纵向横向收缩变形 角变形、弯曲变形和波浪变形 二、影响焊接变形的因素 焊接变形对焊接结构的制造和使用的不利影响是：降低装配质量、增加制造成本、降低焊接接头的性能和降低结构的厚载能力，为此我们应了解影响变形的主要因素。 二、影响焊接变形的因素 1.焊缝位置 如果焊缝布置不对称或焊缝截面重心与焊件截面重心不重合时，易引起弯曲变形或角变形。 2.结构刚性 焊件的变形程度与刚性有关，在同样力的作用下，焊件刚性较大时，变形较小；刚性较小，则变形较大。 3.装配焊接顺序 一般说来，焊件整体刚性总比零部件的刚性大，从增加刚性减小变形的角度考虑，对于截面对称，焊缝对称的焊件，采用整体装配焊接，产生的变形较小。然而，因焊件结构复杂，一般不能整体装配焊接，而是边装配，边焊接，此时就要选择合理的装配焊接次序，尽可能地减小焊接变形。 4.焊接工艺参数的选择 焊接线能量的变化对焊接变形是有影响的，随着线能量的增加，加热宽度增加，引起的焊接变形也增加。 焊接变形还与坡口形式有关。坡口角度越大，熔敷金属的填充量越大，焊缝上下收缩量差别也就越大，则产生的角变形大。因此V形坡口的变形比U形、双V形坡口大。 焊接方向和次序不同，沿焊缝上热量分布不一样，冷却速度和冷却收缩所受拘束不同，引起的焊接变形量的大小也不同。 三、控制焊接变形的措施 1.设计措施 （1）选用合理的焊缝尺寸 焊缝尺寸增加焊接变形也随之加大。但过小的焊缝尺寸，将会降低结构的承载能力，并使接头的冷却速度加快，产生一系列的焊接缺陷，如裂纹、热影响区硬度增高等。因此在满足结构的承载能力和保证焊接质量的前提下，根据板厚选取工艺上可能的最小焊缝尺寸。 （ 2）尽可能地减少焊缝的数量 适当选择板的厚度，可减少肋板的数量，从而可以减少焊缝和焊后变形校正量。对自重要求不严格的结构，这样做即使重量稍大，仍是比较经济的。 对于薄板结构，则可以用压型结构来代替肋板结构，以减少焊缝数量，防止焊接变形。 （3）合理安排焊缝位置 焊缝对称于构件截面的中心轴，或使焊缝接近中心轴，可减少弯曲变形；焊缝不要密集，尽可能避免交叉焊缝。如焊接钢制压力容器组装时，相邻筒节的纵焊缝距离或封头焊缝的端点与相邻筒节纵焊