第一章焊接应力与变形

第一章 焊接应力与变形n第一节 焊接应力与变形的产生n 第二节 焊接残余应力n 第三节 焊接变形一.焊接应力与变形的基本知识1.焊接变形 物体在外力作用下或温度等因素的作用下,其形状和尺寸发生变化,这种变化称为物体的变形.一.焊接应力与变形的基本知识n2.应力n 物体受到外力的作用导致物体内部之间的相互作用力称为内力.作用在单位面积上的内力叫应力.n3.焊接应力和焊接变形n 存在焊件的内应力叫焊接应力.焊接引起的焊件变形叫焊接变形.二.研究焊接应力与变形的基本假定n1.平截面的假定n 2.金属性质不变的假定n 3.金属屈服点的假定n 4.焊接温度场假定三.焊接应力与变形产生的原因n1.焊件受热不均匀n 2.焊缝金属的收缩n 3.金属组织的变化n 4.焊件的刚性和拘束焊接应力与变形产生的原因n 其中最根本的原因是焊件受热不均匀,其次是由于焊缝金属的收缩、金相组织的变化及焊件的钢度不同所致。焊件受热不均匀n1 不受约束的杆件在均匀加热时的应力与变形n 2 受约束的杆件在均匀加热时的应力与变形n3 长板条加热引起的应力与变形n4 长板条一侧加热引起的应力与变形钢板条中心加热和冷却时的应力与变形第二节 焊接残余应力n一.焊接残余应力的分类n二.焊接残余应力的分布n三.焊接残余应力对焊接结构的影响n四.减小焊接残余应力的措施n五.消除焊接残余应力的方法n六.焊接残余应力的测定一.焊接残余应力的分类1 按应力在焊件内的空间位置分n一维空间应力n二维空间应力n三维空间应力 2.按应力存在的时间分n焊接瞬时应力n焊接残余应力二.焊接残余应力的分布n1.纵向残余应力的分布n 作用方向平行于焊缝轴线的残余应力称为纵向残余应力n2.横向残余应力的分布n 垂直于焊缝轴线的残余应力称为横向残余应力n3.特殊情况下的残余应力分布n 见下图3.特殊情况下的残余应力分布n(1).厚板中的焊接残余应力n(2).在拘束状态下的焊接残余应力n(3).封闭焊缝中的残余应力n(4).焊接梁柱中的残余应力n(5).环行焊缝中的残余应力厚板中的焊接残余应力在拘束状态下的焊接残余应力封闭焊缝中的残余应力三.焊接残余应力对焊接结构的影响n1.对焊接结构强度的影响n 2.对构件加工尺寸的影响n 3.对受压杆件稳定性的影响四.减小焊接残余应力的措施n1 设计措施n 尽量减少结构上焊缝的数量和焊缝尺寸 避免焊缝过分集中,焊缝间应保持足够的距离采用钢度较下的接头形式n2 工艺措施n 采用合理的装配顺序和方向预热法冷焊法降低焊缝的据束度加热“减应区”法五.消除焊接残余应力的方法n1 热处理法 整体热处理法局部热处理法n2 机械拉伸法 拉伸载荷越高,残余应力消除越彻底n3 温差拉伸法 采用局部加热形成的温差来拉伸压缩变形区 n4 锤击法 锤击时应注意施力适当,以免施力过大n5 振动法 振动法设备简单,价廉,节省能源,处理费用低.六.焊接残余应力的测定n1 机械方法 n 切条法 钻孔法n2 物理方法n 磁性法 x射线法 超声波法第三节 焊接变形n一.焊接变形的种类及其影响因素n二.控制焊接变形的措施n三.矫正焊接变形的方法一.焊接变形的种类及其影响因素1.收缩变形 纵向收缩变形 横向收缩变形2.角变形 角变形的大小与焊接热输入,板厚,焊件的刚性有关3.弯曲变形 纵向收缩引起的弯曲变形f=ML 横向收缩引起的弯曲变形4.波浪变形 防止措施降低焊接残余压应力 提高焊件失稳临界应力5.扭曲变形 产生扭曲的主要是焊缝的角变形沿焊缝长度方向分布不均匀二.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 2)减少焊缝的数量 3)合理安排焊缝位置2.工艺措施 1)留余量法 2)反变形法 3)刚性固定法 4)选择合理的装配顺序 5)合理的选择焊接方法和焊接参数 6)热平衡法 7)散热法三.矫正焊接变形的方法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 利用机器或工具来矫正焊接变形 3 火焰矫正法 点状加热线状加热三角加热 第二章 焊接接头及其静载强度n第一节 焊接接头的类型n第二节 电弧焊接头的工作应力n第三节 焊接接头的静载强度计算第一节 焊接接头的类型一.焊接接头的组成二.焊缝及焊接接头的基本形式一.焊接接头的组成n焊接接头是由焊缝金属、熔合区、热影响区组成不均匀性和应力集中是焊接接头的两个基本属性二.焊缝的基本形式n1、对接焊缝 对接焊缝的接头可采用卷边。平对接或加工成U形，V形，X形，K形等坡口二.焊缝的基本形式n2、角焊缝 角焊缝按截面行状可分为平角焊缝,凹角焊缝,凸角焊缝和不等腰角焊缝三.焊接接头的基本形式n1 对接接头2 搭接接头三.焊接接头的基本形式n3 T形接头三.焊接接头的基本形式n4 角形接头第二节 电弧焊接头的工作应力n一 应力集中n二 电弧焊接接头的工作应力分布一 应力集中 为了表示焊接接头工作应力分布的不均匀程度，引入应力集中 焊接接头中产生应力集中的原因n1.焊缝中有工艺缺陷n2.焊缝外形不合理n3.焊接接头设计不合理二 电弧焊接接头的工作应力分布n1 对接接头 如果余高太大，虽然使焊缝截面增厚，但却使应力集中程度也增加，因此生产中应适当控制余高，不应该以增加余高的方法来增加焊缝的承载能力n2 T形接头 由一个T形接头焊缝向母材金属过渡较急剧，接头在外力作用下线扭曲很大，造成应力分布极不均匀，在角焊缝的根部和过渡处，易产生很大的应力集中n3 搭接接头搭接接头中，根据搭接角焊缝受力的方向，可以将搭接角焊缝分为正面角焊缝、侧面角焊缝和斜向角焊缝第三节 焊接接头的静载强度计算n一.工作焊缝和联系焊缝n二.焊接接头强度计算的假设n三.电弧焊接头的静载强度计算n四.焊缝许用应力一.工作焊缝和联系焊缝n一种焊缝与被连接的元件是串联的,它承担着传递全部载荷的作用,即焊缝一旦断开,结构就立即失效,这种焊缝为工作焊缝.n一种焊缝与被连接的元件是并联的,它传递很小的载荷,主要起元件之间相互联系的作用,一旦断裂,结构不会立即失效,这种焊缝称为联系焊缝.三.对接接头的静载强度计算四.焊缝许用应力n焊缝许用应力的大小与许多因素有关,它不但与焊接工艺及材料有关,而且也与焊接检验方法的精确程度密切相关.n1,按基本金属的许用应力乘以一个系数,确定韩缝的许用应力.2,采用已定的具体数值,这种方法多为某类产品所用.