焊接应力与变形

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一章 焊接应力与变形,第一节 焊接应力与变形的产生,第二节 焊接残余应力,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,2.,应力,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,.,3.,焊接应力和焊接变形,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,1.,平截面的假定,2.,金属性质不变的假定,3.,金属屈服点的假定,4.,焊接温度场假定,三,.,焊接应力与变形产生的原因,1.,焊件受热不均匀,2.,焊缝金属的收缩,3.,金属组织的变化,4.,焊件的刚性和拘束,焊接应力与变形产生的原因,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,1,不受约束的杆件在均匀加热时的应力与变形,2,受约束的杆件在均匀加热时的应力与变形,3,长板条加热引起的应力与变形,4,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,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结构的影响,四,.,减小焊接残余应力的措施,五,.,消除焊接残余应力的方法,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,一维空间应力,二维空间应力,三维空间应力,2.,按应力存在的时间分,焊接瞬时应力,焊接残余应力,二,.,焊接残余应力的分布,1.,纵向残余应力的分布,作用方向平行于焊缝轴线的残余应力称为纵向残余应力,2.,横向残余应力的分布,垂直于焊缝轴线的残余应力称为横向残余应力,3.,特殊情况下的残余应力分布,见下图,3.,特殊情况下的残余应力分布,(1).,厚板中的焊接残余应力,(2).,在拘束状态下的焊接残余应力,(3).,封闭焊缝中的残余应力,(4).,焊接梁柱中的残余应力,(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,1.,对焊接结构强度的影响,2.,对构件加工尺寸的影响,3.,对受压杆件稳定性的影响,四,.,减小焊接残余应力的措施,1,设计措施,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,2,工艺措施,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,1,热处理法,整体热处理法局部热处理法,2,机械拉伸法,拉伸载荷越高,残余应力消除越彻底,3,温差拉伸法,采用局部加热形成的温差来拉伸压缩变形区,4,锤击法,锤击时应注意施力适当,以免施力过大,5,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,1,机械方法,切条法 钻孔法,2,物理方法,磁性法 ,x,射线法 超声波法,第三节 焊接变形,一,.,焊接变形的种类及其影响因素,二,.,控制焊接变形的措施,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,第一节 焊接接头的类型,第二节 电弧焊接头的工作应力,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,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,1,、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,2,、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,1,对接接头,2,搭接接头,三,.,焊接接头的基本形式,3 T,形接头,三,.,焊接接头的基本形式,4,角形接头,第二节 电弧焊接头的工作应力,一 应力集中,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,1.,焊缝中有工艺缺陷,2.,焊缝外形不合理,3.,焊接接头设计不合理,二 电弧焊接接头的工作应力分布,1,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,2 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,3,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,一,.,工作焊缝和联系焊缝,二,.,焊接接头强度计算的假设,三,.,电弧焊接头的静载强度计算,四,.,焊缝许用应力,一,.,工作焊缝和联系焊缝,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,.,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,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,.,1,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,.,