焊接结构生产 教学课件 作者 马世辉 主编 焊接应力与变形第三讲 焊接残余变.ppt

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1、第三讲焊接残余变形（一）一、焊件刚性和拘束对焊接应力和变形的影响刚性是指焊件抵抗变形的能力；拘束是焊件周围物体对焊件变形的影响；焊件自身的刚性及周围的拘束程度越大，焊接变形就越小，焊接应力大；我们来更深入分析：一单位长度的低碳钢棒，安全被拘束，即两端被固定不能伸缩，然后均匀加热，冷却，看其应力和变形的情况。1、ε<如图2-1图中分别是温度、自由变形线和外观变形线0～间温度上升，内部压缩变形不断增加，压应力不断上升。间温度降低，内部压缩变形不断减小，压应力不断下降。时内应力和应变为零。2、ε>，Tmax<500℃。从以前所知，500℃以下σs为一不变值。图

2、2-12图中温度曲线，自由变形曲线，和外观变形曲线没变。而内部变形曲线发生了变化。3、Tmax>600℃二、焊接应力变形的演变过程三、焊接残余变形焊接残余变形：焊后残存在构件中的变形1、焊接残余变形的分类（1）纵向收缩变形：沿焊缝方向发生收缩（2）横向收缩变形：沿垂直焊缝方向发生收缩（3）挠曲变形:构件焊后发生挠曲挠曲变形可由焊缝的纵向收缩引起。也可由焊缝的横向收缩引起（4）角变形：焊后构件的平面围绕焊缝产生的角位移。（5）波浪变形：焊件呈波浪形，这种变形在薄板焊接易发生。（6）错边变形：焊接构成中，两焊件的热膨胀不一致，可能引起错边，包括长度方向和厚度

3、方向上的错边。（7）扭曲变形：焊后构件出现扭曲。上述几种类型的变形，在焊接结构生产中，并不是单独出现而是同时出现的，互相影响的。焊接变形不仅影响结构的外观美观，而且影响到结构的尺寸，甚至可能降低结构的承载能力，引起事故。因此掌握焊接变形的规律和控制焊接变形具有十分重要的现实意义。下面以产生焊接变形的原因，影响焊接变形的因素以及预防和消除变形的措施加及分析1、纵向收缩变形根据前面的分析，在焊接时，焊缝及其附近的金属由于高温下的自由变形受到阻碍产生压缩塑性变形，产生压缩塑性变形的区域称为塑性变形区。冷却时，这个区域应比原来短。我们假设构件相当于受到一个附加压

4、力的作用，而缩短或弯曲。假设的数值：那么构件产生的纵向变形其中E为弹性模量，为塑性应变F为构件的截面，为塑性变形区面积L为构件长度取决于L构件长度成正比，F焊件的截面积成反比。与压缩塑性变形量有关压缩塑性变形量与焊接方法、焊接参数、焊接顺序与材料的热物理性质有关。这些诸多的因素中，有一个因素是最主要的即焊接线能量或焊接热输入（成正比）。焊接线能量（热输入）：由焊接热源输入单位长度焊缝的热量分析纵向变形的若干因素得出的结论（1）间断焊的收缩变形比连续焊小，其效果随a/t比值降低而提高。a为分段焊缝的长度，t为两段之间的中心距（2）同样截面的焊缝下，多层焊比

5、单层焊产生的收缩变形小。从这个角度，多层焊比单层焊产生的纵向收缩变形小，分的层越多，每次所使用的线能量越小，变形也就越小。（3）焊接时工件的原始温度。一般情况下，工件的原始温度的提高，相当于加大线能量，使塑性变形区扩大，焊后纵向收缩变形也越大。反之亦然。但是预热温度过高时，可能出现相反的结果。因为，较高的预热温度，缩小了工件焊接时的温差，温度均匀化，使压缩塑性变形下降。谢谢