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Chapter 2 焊接变形与应力Stress and reform of welding 本章重点：1.杆件的均匀加热、冷却过程的变形与应力 2.长板条在不均匀温度场作用下的变形与应力 3.焊接残余变形 4.预防和矫正残余变形的方法 5.焊接残余应力 6.焊接残余应力的调节及消除措施 本章难点：1.杆件的均匀加热、冷却过程的变形与应力 2.长板条在不均匀温度场作用下的变形与应力 3.焊接残余变形 4.焊接残余应力 3.1 焊接应力与变形的基本概念 1.按应力的 分布范围 2.根据结构中 的空间位置 焊接应力产生的原因及分类 2 3.根据应力与焊 缝的相对位置 4.根据应力产生 、作用的时间 5.根据应力 形成原因 焊接变形产生原因及分类 1 1.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： 焊接变形产生原因及分类 2 2.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 。 3.内部变形：把未表现出来的那部分变形，称为内部变形 ； 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 杆件的均匀加热和冷却过程中的变形和应力 简化假定： 1. 金属材料的性参数 是与温度变化无关的参数 2. 金属的相变温度很高，不考虑组织应力 3. 材料屈服极限与温度变化关系 不同拘束条件下杆件均匀加热、冷却时的变形和应力 1.杆件在无拘束条件下杆件均匀加热、冷却时的变形和应力 2.杆件在拘束条件为均匀加热、冷却时皆不能自由变形的变形和应力 2.杆件在拘束条件为均匀加热、冷却时皆不能自由变形的变形和应力 2.杆件在拘束条件为均匀加热、冷却时皆不能自由变形的变形和应力 3.杆件在拘束条件为加热时不能自由膨胀，冷却时能自由收缩是的变形和应力 3.杆件在拘束条件为加热时不能自由膨胀，冷却时能自由收缩是的变形和应力 3.杆件在拘束条件为加热时不能自由膨胀，冷却时能自由收缩是的变形和应力 3.长板条（长宽比4~5）在不均匀温度场作用下变形和应力 假定： 1.单向应力 2.线热源，厚度方向上温度是均匀的 3.截面保持平面 长板条在中心加热引起的纵向收缩变形和应力 长板条非对称加热引起的变形和应力 长板条冷却后产生的残余应力和变形 残余应力的分布是：焊缝及近焊缝区域受到拉应力，常达以后随远离焊缝依次是压应力，拉应力，形成三个正负相间的应力分布区。 4.焊接残余变形 纵向收缩变形及产生的弯曲变形 纵向收缩变形结论 纵向收缩量的计算 1.单层焊的纵向收缩量： F—构件截面积 L—构件长度 --焊缝截面积 2.多层焊的收缩量： 纵向引起弯曲变形结论 横向收缩变形及其产生的挠曲变形 对接接头横向变形的实验数据 丁字接头及搭接接头横向收缩 横向收缩变形结论 横向引起弯曲变形 横向引起弯曲变形与焊缝到焊件形心的距离成正比 角变形 1.焊缝横向收缩引起的弯曲角变形 2.焊缝金属收缩引起的倾斜角变形 对接接头角变形 丁字接头和搭接接头的角变形 波浪变形 原因：薄板在承受压应力，当其中的压应力达到-临界应力，薄板将出现波浪变形失去承载能力，称之为失稳。 错边变形 原因：主要是焊接过程中对接边的热量不平衡，装配不善会造成错边 5.预防和矫正焊接残余变形的方法 1.合理设计：1.选用对称截面的结构，焊缝布置对称，在设计时，安排焊缝尽可能使焊缝对称于截面的中性轴 1.合理设计 2.合理的选择焊缝的尺寸和形式：在保证结构的承载能力的条件下，尽量采用较小的焊缝尺寸 3.尽可能减少焊缝的数量：用型钢代替钢板，用断续焊代替连续焊 2.工艺措施 1. 正确的确定装配、焊接顺序 不正确的装配次