1、焊接變形和應(yīng)力應(yīng)力與焊接改革，本章要點(diǎn)：1 .棒材2均勻加熱和冷卻過(guò)程中的變形和應(yīng)力。不均勻溫度場(chǎng)下長(zhǎng)條的變形和應(yīng)力焊接殘余變形。防止和糾正殘余變形的方法。焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力的調(diào)整和消除措施本章難點(diǎn)：1 .棒材均勻加熱，冷卻過(guò)程中的變形和應(yīng)力2。不均勻溫度場(chǎng)下長(zhǎng)條的變形和應(yīng)力。焊接殘余應(yīng)力，1。焊接應(yīng)力和變形的基本概念。應(yīng)力分布范圍2。焊接應(yīng)力的原因和分類(lèi)。焊接應(yīng)力的原因和分類(lèi)。根據(jù)應(yīng)力和焊縫的相對(duì)位置。4.根據(jù)壓力產(chǎn)生和作用的時(shí)間。5.根據(jù)應(yīng)力形成的原因，焊接變形的原因及分類(lèi)。1.自由變形：當(dāng)金屬物體的溫度發(fā)生變化或相變時(shí)，其尺寸和形狀也會(huì)發(fā)生變化。如果這種改變不受外界的阻礙，它可以自

2、由地進(jìn)行。單位長(zhǎng)度的自由變形：焊接變形的原因和分類(lèi)2，2。外觀變形：當(dāng)金屬物體在溫度變化過(guò)程中被阻擋而不能完全自由變形時(shí)，這部分可以表達(dá)的變形稱為外觀變形。內(nèi)部變形：未顯示的變形部分稱為內(nèi)部變形；焊接殘余變形的基本類(lèi)型，如縱向和橫向收縮變形、角變形、彎曲變形和波浪變形、均勻加熱和冷卻過(guò)程中的變形和應(yīng)力，假設(shè)簡(jiǎn)化如下：1 .金屬材料的物理參數(shù)與溫度變化無(wú)關(guān)；2.金屬的相變溫度很高，不管屈服極限與組織應(yīng)力材料的溫度變化之間的關(guān)系，在不同約束條件下棒材均勻加熱和冷卻過(guò)程中的變形和應(yīng)力。1.無(wú)約束均勻加熱和冷卻下棒材的變形和應(yīng)力：2.變形和應(yīng)力，使棒材在均勻加熱和冷卻下不能自由變形；2.變形和應(yīng)力，使

3、棒材在均勻加熱和冷卻下不能自由變形；和2。變形和應(yīng)力使棒材在均勻加熱和冷卻下不能自由膨脹。冷卻時(shí)，變形和應(yīng)力可以自由收縮。構(gòu)件受熱時(shí)不能自由膨脹，冷卻時(shí)不能自由收縮。構(gòu)件受熱時(shí)不能自由膨脹，冷卻時(shí)不能自由收縮。長(zhǎng)板條(長(zhǎng)寬比為45)在不均勻溫度場(chǎng)的作用下變形和受力。假設(shè)：1 .單向應(yīng)力2。線性熱源，厚度方向溫度均勻，截面保持平面。長(zhǎng)板條集中加熱引起的縱向收縮變形和應(yīng)力，長(zhǎng)板條不對(duì)稱加熱引起的變形和應(yīng)力，以及長(zhǎng)板條冷卻引起的殘余應(yīng)力和變形。殘余應(yīng)力分布如下：拉應(yīng)力作用于焊縫和焊縫附近區(qū)域，然后壓應(yīng)力和拉應(yīng)力依次遠(yuǎn)離焊縫，形成三個(gè)正應(yīng)力和負(fù)應(yīng)力分布區(qū)域。4。焊接殘余變形、縱向收縮變形和彎曲變形，縱

4、向收縮變形的結(jié)論，縱向收縮的計(jì)算，1。單層焊接的縱向收縮：F構(gòu)件的橫截面積L構(gòu)件長(zhǎng)度-焊縫2的橫截面積。多層焊接收縮：縱向彎曲變形、橫向收縮變形及其引起的彎曲變形的結(jié)論，對(duì)接接頭橫向變形、丁字接頭和搭接接頭橫向收縮的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，橫向收縮變形的結(jié)論：橫向彎曲變形與焊縫到焊件質(zhì)心的距離成正比，角變形，1。焊縫金屬橫向收縮引起的彎曲角變形。焊縫金屬收縮引起的斜角變形、對(duì)接接頭的角變形、丁字接頭和搭接接頭的角變形以及波浪變形。原因是薄板處于壓應(yīng)力狀態(tài)，當(dāng)壓應(yīng)力達(dá)到-臨界應(yīng)力時(shí)，薄板將因波浪變形而失去承載能力。錯(cuò)邊變形，主要原因是焊接過(guò)程中對(duì)接邊的熱量不平衡，裝配不良會(huì)造成錯(cuò)邊。5.防止和糾正焊接殘余變形

5、的方法。合理設(shè)計(jì)：1 .選擇對(duì)稱的橫截面結(jié)構(gòu)，并相對(duì)于橫截面的中性軸1對(duì)稱地排列焊縫。設(shè)計(jì)合理。合理選擇焊縫尺寸和形式：保證結(jié)構(gòu)的承載能力。盡量使用較小的焊縫尺寸，盡可能減少焊縫數(shù)量：用型鋼代替鋼板，用間斷焊代替連續(xù)焊。技術(shù)措施，1 .用不正確的裝配和焊接順序正確確定裝配順序：工字形構(gòu)件，先裝T形，然后再裝另一個(gè)蓋板，焊接后仍有較大撓度。正確的丁字應(yīng)該是，先把它固定成工字，然后焊接，注意順序，2。技術(shù)措施。2.選擇合適的焊接順序和方向原則：防變形方法、定義：構(gòu)件在焊接前預(yù)制成與變形方向相反的變形，防止彎曲變形和角變形。剛性固定法，固定構(gòu)件以限制焊接變形而不反向變形，(在焊接法蘭上)，防止角變形

6、和波浪變形較好，合理選擇焊接方法和焊接規(guī)范，選擇線能量較低的焊接方法，采用多層焊接代替單層焊接，校正殘余變形。1.機(jī)械矯正法：對(duì)變形構(gòu)件的較短部分施加機(jī)械力，產(chǎn)生塑性拉伸變形。為了恢復(fù)和滿足形狀要求，可以使用螺釘、氣動(dòng)和液壓儀器施加外力來(lái)校正殘余變形。2.火焰矯正法：利用火焰加熱產(chǎn)生的局部壓縮變形，縮短冷卻后的長(zhǎng)零件，消除變形(不適用于有晶間腐蝕傾向的不銹鋼和有較大硬化傾向的鋼)。6.焊接殘余應(yīng)力，焊接殘余應(yīng)力分布，1?？v向應(yīng)力分布?？v向應(yīng)力分布、橫向應(yīng)力分布、橫向應(yīng)力分布、厚板殘余應(yīng)力分布、封閉焊縫殘余應(yīng)力分布、顯微組織應(yīng)力轉(zhuǎn)換應(yīng)力和焊接殘余應(yīng)力。對(duì)靜載荷強(qiáng)度的影響。對(duì)加工精度的影響：焊件中

7、存在相互平衡的應(yīng)力，而沒(méi)有焊后應(yīng)力消除處理。加工時(shí)，如果金屬軸承殘余應(yīng)力的一部分被切斷，焊件將再次變形(二次變形)，以重新分配殘余應(yīng)力，保持平衡。如果焊件連續(xù)切割，會(huì)不斷變形，加工精度難以保證。焊接殘余應(yīng)力的影響、3對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響(研究不足)、4對(duì)應(yīng)力腐蝕的影響原因：在拉應(yīng)力、介質(zhì)和腐蝕的共同作用下產(chǎn)生裂紋的現(xiàn)象，拉應(yīng)力越大，應(yīng)力越大。5對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響結(jié)論：在靜載荷下，焊件先加載一次，再卸載，然后再加載。只要其尺寸不超過(guò)前一個(gè)，殘余應(yīng)力就不再起作用，外部載荷也不影響殘余應(yīng)力在焊件內(nèi)部的分布。7.焊接殘余應(yīng)力的調(diào)整和消除措施。調(diào)整殘余應(yīng)力的措施1.1設(shè)計(jì)措施3360設(shè)計(jì)中降低焊接應(yīng)力的核心是

8、正確布置焊縫。為了避免應(yīng)力疊加，設(shè)計(jì)原則，工藝措施，工藝原理，以及消除殘余應(yīng)力的措施，注意：振動(dòng)法的優(yōu)點(diǎn)，從消除應(yīng)力的效果來(lái)看，振動(dòng)法比相同尺寸的靜載荷具有更好的拉伸效果，并且具有設(shè)備簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、處理成本低、時(shí)間短、沒(méi)有高溫回火引起的金屬氧化問(wèn)題等優(yōu)點(diǎn)。8。焊接殘余應(yīng)力的測(cè)量，1。應(yīng)力測(cè)量方法的分類(lèi)根據(jù)是否破壞結(jié)構(gòu)，分為、應(yīng)力釋放法，原理：加工后通過(guò)部分釋放應(yīng)力重新分配應(yīng)力達(dá)到平衡，應(yīng)力由應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系計(jì)算。有縱切法、車(chē)削法、刨削法、套孔法和小孔法。應(yīng)力釋放方法，1。剝離法：將待測(cè)焊接件分成若干區(qū)域，粘貼應(yīng)變片或延伸儀的測(cè)量孔車(chē)削法：該方法主要用于測(cè)量堆焊后圓柱形零件的殘余應(yīng)力分布。應(yīng)力釋放法和小孔法是破壞性最小的方法。其原理是：在應(yīng)力場(chǎng)中鉆一個(gè)小孔，破壞應(yīng)力平衡，重新調(diào)整鉆孔周?chē)膽?yīng)力，測(cè)量孔附近應(yīng)變計(jì)的變化，用彈性力學(xué)計(jì)算小孔處的應(yīng)力。應(yīng)力消除方法，4。套孔法：用套孔鉆或管狀電火花消除應(yīng)力，預(yù)先在孔中粘貼