焊接应力与变形73694.ppt

焊接应力与变形 焊接应力与变形的产生 1.应力—物体单位截面上表现的内力。 分类 焊接应力与变形的产生 2.变形—物体在外力的作用下，其内部原子的相对位置发生变化，其宏观表现为形状和尺寸的变化。 分类 按物体变形的性质分为：按变形的拘束条件分为： 焊接应力与变形的产生 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： 焊接应力与变形的产生 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。 内部变形：把未表现出来的那部分变形，称为内部变形。焊接应力与变形的产生 焊接变形：由焊接而引起焊件的尺寸改变称为焊接变形。 焊接变形分类： 焊接应力与变形的产生 二、研究焊接应力与变形的基本假定：（1）平截面假定（2）金属性能不变的假定是与温度变化无关的参数（3）金属屈服点的假定 焊接应力与变形的产生 三、焊接应力与变形产生的原因 根本原因——焊接过程的加热和冷却受到周围冷金属的拘束，不能自由膨胀和收缩。 焊接应力与变形的产生 焊接应力与变形的产生 (4)长板条非对称加热引起的变形和应力 本节主要内容： 一、焊接变形的种类 二、控制焊接变形的措施 三、矫正焊接变形的措施 一、焊接变形的种类 焊接变形分为5种基本变形形式：收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形和扭曲变形。 1．收缩变形—焊件尺寸比焊前缩短的现象称为收缩变形。分为纵向缩短和横向缩短。 焊件在焊后沿焊缝长度方间的收缩称为纵向缩短。 焊件在焊后垂直于焊缝方向的收缩叫横向缩短。 2．角变形角变形产生的根本原因：由于焊缝的横向收缩沿板厚分布不均匀所致。角变形的大小以变形角α进行度量。3. 弯曲变形 　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.波浪变形 波浪变形常发生于板厚小于6mm的薄板焊接过程中，又称之为失稳变形。 5.扭曲变形 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。 一般发生在有数条平行的长焊缝的焊件上，如焊接工形梁。扭曲变形的产生往往与焊接方向或顺序不当有关。 二、控制焊接变形的措施 1. 设计措施 （1）合理地选择焊缝的尺寸和形状（如图）在保证结构承载力的情况下,尽可能采用较小的焊缝尺寸, 减少热输入对材料性能的影响, 并降低成本。 （2）合理选择焊缝长度和数量只要允许，多采用型材、冲压件；焊缝多且密集处，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）合理地安排焊缝的位置安排焊缝尽可能对称与截面中性轴,或使焊缝接近中性轴, 这对减少梁柱的挠曲变形有良好的效果。 2.工艺措施（1）反变形法 ( 如图)（2）留余量法在下料时，将零件的实际长度或宽度尺寸比设计尺寸适当加大，以补偿焊件的收缩。 留余量法主要用于防止焊件的收缩变形。 （3）刚性固定法 1） 将焊件固定在刚性平台上。 2）将焊件组合成刚性更大或对称的结构。 3）利用焊接夹具增加结构的刚性和拘束。 4）利用临时支撑增加结构的拘束。 （4） 选择合理的装配焊接顺序。装配焊接顺序对焊接结构变形的影响很大。 1）大型而复杂的焊接结构，只要条件允许，把它分成若干个结构简单的部件，单独进行焊接，然后再总装成整体。 2）正在施焊的焊缝应昼靠近结构截面的中性轴。 3）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。4）焊缝对称布置的结构，应由偶数焊工对称地施焊。 5）长焊缝（1m以上）焊接时，可采用下图所示的方向和顺序进行焊接，以减小其焊后的收缩变形。 （5）合理地选择焊接方法和焊接工艺参数 （7）散热法散热法示意图 三、矫正焊接变形的措施1. 手工矫正法2. 机械矫正法 用机械方法矫正变形的原理就是将缩短的尺寸拉长，使之与较长的部分相适应，从而恢复到原来的尺寸，或达到技术条件对几何尺寸的要求。 机械矫正法会使金属材料因冷作硬化而变脆，并产生附加应力，因此一般适用于变形不大的小型结构件。3.火焰加热矫正法 火焰矫正的原理与机械矫正相反，它是通过局部加热并随之快冷，使焊件伸长的部位缩短，达到矫正变形的目的。 火焰加热的方式有点状加热、线状加热和三角形加热。 此法一般使用的是气焊炬，不需专门设备。操作简单方便，机动灵活，可以在大型复杂结构上进行矫正。 焊接残余应力 本节主要内容： 一、焊接残余应力的分类； 二、焊接残余应力的分布； 三、焊接残余应力对焊接接头的影响； 四、