焊接应力与变形1.ppt

内应力的概念 内应力定义— 指在无外力作用下平衡于物体内 部的应力。 内应力特点— 拉压共存；拉压平衡；在应力分 布图上至少有3块面积。 内应力别名— 初始应力，锁定应力，固有应力、反作用应力等。 内应力举例—铸件，焊接件，铆接件等都存在内应力 铸件中的内应力分布 y 铆接件中的内应力分布 y 焊接件中内应力的分布 特点：中心区域受拉； 两边区域受压。 内应力是一种普遍存在的现象 思考： 1、 菜板为什么会裂？ 2、 钢筋混凝土预制构件中有无内应力？ 3、 熟好的西瓜为什么容易裂开？ 4、 腹部有未愈合伤口的人为什么不敢直腰？ * 焊接应力与变形 2. 焊接应力与变形产生的原因 学习内容 1. 应力与变形的基本常识 3. 焊接变形的种类 1. 应力与变形的基本常识 难度系数 重要系数 概念识记 （1）变形 （2）应力 （3）焊接应力 变形的分类 （1）变形 弹性变形 塑性变形 变形的分类 （2）变形 自由变形 非自由变形 （1）不受约束的杆件在均匀加热时的应力与变形：冷却后不会有任何残余应力与变形。 （2）受约束的杆件在均匀加热时的应力与变形： 1）当加热温度TTs时，冷却后即不存在残余变形也不存在残余应力。TS——指金属在升温过程中，内部应力达到σs时所对对应临界温度。 2）当加热温度TTs时，可能出现以下三种情况： a)如果杆件能充分自由收缩，那么杆件中只出现残余变形面无残余应力。 b)如果杆件受绝对拘束，那么杆件中没有残余变形而存在较大的残余应力。 c)如果杆件收缩 不充分，那么杆件中既有残余应力又有残余变形。 杆件加热时的应力与变形 杆件加热时的应力与变形 a）自由状态 b）自由延伸-限制收缩状态 c）限制延伸-自由收缩状态 c）限制延伸-限制收缩状态 应力的分类 （2）应力 工作应力 内应力 焊接应力 x 受压区 受拉区 铆钉 工件 x 内应力分布 x y 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）焊件的刚性和约束 焊件的受热不均匀 焊接温度场 课堂任务一 讨论分析 展示受热不均匀导致焊接应力与变形的机理 （1）长板条中心加热 （2）长板条一侧加热 （1）长板条中心加热 （2）长板条一侧加热 1）对构件进行不均匀加热，在加热过程中，只要温度高于材料屈服点的温度，构件就会产生压缩塑性变形，冷却后，构件必然有残余应力和残余变形 。 2）通常，焊接过程中焊件的变形方向与焊后焊件的变形方向相反。 3）焊接加热时，焊缝及其附近区域将产生压缩塑性变形，冷却时压缩塑性变形区要收缩。 4）焊接过程中及焊接结束后，焊件中的应力分布是不均匀的。焊接结束后，焊缝及其附近区域的残余应力通常是拉应力。 由上述讨论可知: 当焊缝金属冷却，由液态转为固态时，其体积要收缩。 由于焊缝金属与母材是紧密联系的，因此，焊缝金属并不能自由收缩。 这将引起整个焊件的变形，同时在焊缝中引起残余应力。 焊缝中先结晶的部分要阻止后结晶部分的收缩，由此也会产生焊接应力与变形的拘束程度越小，则焊接变形越大，而焊接应力越小。 （2）焊缝金属的收缩 钢在加热及冷却过程中发生相变，可得到不同的组织，这些组织的比容各不相同，由此也会造成焊接应力与变形。 定义：在焊接过程中，局部金属发生相变，其比容增大或减小而引起的应力称为相变应力。 （3）金属组织的变化 焊件自身的刚性及受周围的拘束程度越大，焊接变形越小，焊接应力越大；反之，焊件自身的刚性及受周围的拘束程度越小，则焊接变形越大，而焊接应力越小。 （3）焊件的刚性和拘束 谢谢 Thanks!