焊接结构讲稿.ppt

2.1 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 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 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： 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 ； 4 分析焊接变形的几个简化假设 1）平截面假设 2）金属物理性能假设 是与温度无关的参量 3）金属屈服点的假设 4）材料应力应变关系简化 结论 1，外观变形曲线和自由变形曲线之间的距离表征对应金属纤维的内部变形大小，也表征内应力的大小。当 内应力满足胡克定律，当 内应力超过屈服极限，出现塑性变形 2，外观变形曲线在自由变形曲线之上，则对应的金属纤维内部变形（应变）是拉伸变形（应变），出现的应力是拉应力；反之内部变形（应变）是压缩变形（应变）出现压应力 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 焊接残余变形的基本类型 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 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 不正确的装配次序：工字构件，先丁字，然后在装另一块盖板，焊后仍有较大的挠度 丁字 工字 正确应该是，先点固成工字，然后焊接，注意次序 2.工艺措施 2.选择适当的施焊次序和方向 原则： 反变形法 定义：构件在焊前预制成与变形方向相反的变形，这种方法可以防止弯曲变形，和角变形。 刚性固定法 在无反变形的情况下，将构件加以固定来限制焊接变形，（在焊法兰盘上），防止角变形和波浪变形较好 合理的选择焊接的方法和焊接规范 选择线能量较低的焊接方法，采用多层焊代替单层焊 矫正残余变形的方法 1.机械矫正法：将变形的构件中的尺寸较短的部分通过机械力作用，使之产生塑性延展变形，而恢复和达到形状的要求，可以利用螺旋、气动、液压的器具来加外力 矫正残余变形的方法 2.火焰矫正法：利用火焰加热时产生的局部压缩变形使较长部分在冷却后缩短来消除变形（不适用于具有晶间腐蚀倾向的不锈钢和淬硬倾向较大的钢材） 6.焊接残余应力 焊接残余应力分布 1.纵向应力 的分布 1.纵向应力 的分布 横向应力的分布 横向应力的分布 横向应力的分布 厚板中的残余应力分布 封闭焊缝中的残余应力分布 组织应力[相变应力] 焊接残余应力的影响 1. 对静载强度的影响 2. 对机械加工精度的影响 原因：焊件在不经过焊后消应力处理，内部存在着相互平衡的应力，当进行机械加工时，如切削掉焊件的一部分承受残余应力金属，