焊接应力变形的控制

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1、1焊接应力与变形控制21.1特点21.2焊接应力与变形的危害71.3焊接应力与变形产生原因81.4焊接应力与变形的控制原理91.5应力的控制措施111.6变形的控制措施111.7焊接应力与变形控制措施121.7.1焊前措施131.7.1.1设计措施131.7.1.2选材措施141.7.1.3焊接残余应力和变形值的估算151.7.1.4反变形法151.7.1.5焊接应力和变形的数值分析与模拟191.7.1.6刚性固定231.7.1.7合理的装配焊接顺序241.7.1.8合理的焊接分段和焊接顺序251.7.1.9合理的焊接方向311.7.1.10合理的热输入321

2、.7.1.11振动焊接351.7.2焊时措施391.7.2.1合理的焊缝尺寸391.7.2.2加热补偿391.7.2.3跟踪监控391.7.2.4锤击法391.7.3焊后措施401.7.3.1加热矫正法401.7.3.2机械矫正401.7.3.3混合矫正411.7.3.4焊后热处理411.7.3.5振动时效41参考文献44441焊接应力与变形控制1.1特点由于焊件在焊接和冷却过程中受热和冷却都不均匀，和焊缝在结构上的位置和焊缝截面的不对称，以及施焊顺序和施焊方向不合适，在焊缝区域会产生不同的焊接应力和变形。存在于焊接结构中的应力，按其产生的原因和性质大致可分为

3、热应力、拘束应力、相变应力、氢致应力、焊接残余应力。焊件产生的焊接残余变形主要包括尺寸收缩，如纵向收缩和横向收缩，以及形状变形如弯曲变形、角变形、扭曲变形和波浪变形等共六种。其中焊缝的纵向收缩变形和横向收缩变形是基本的变形形式，在不同的焊件上，由于焊缝的数量和位置分布不同，这两种变形又可表现为其它几种不同形式的变形。内应力太大会导致焊接裂纹或层间撕裂等。焊接变形超过允许偏差值，会影响结构的尺寸精度和外观，并导致构件的初弯曲、初扭曲、初偏心等，使受力时产生附加的弯矩、扭矩和变形，以及内应力的存在，会降低其强度和稳定的承载力，将影响结构的正常安全使用。钢结构构件截

4、面复杂巨大、焊接工程量大、焊接变形不易控制。有些钢构件截面为非对称组合截面，截面形式复杂巨大，板厚能达到80mm以上，其焊接变形控制没有现成的经验可以借鉴，因此焊接变形与应力控制是大型非线性弯曲箱型钢结构肋架构件制作中的重点难点。鉴于钢结构由于具有强度高、结构自重轻、构件截面小、抗震性好、平面布置灵活、有效节约空间、质量可靠，施工速度快、现场用工省，建设周期短等一些列优点，其在建筑行业得到广泛的应用。但由于在焊接过程中易产生焊接应力和焊接变形，然而由于焊接应力和焊接变形的存在存苜先在加工过程中大量增加了加工制造物力和人力，同时使整个构件丧失稳定性。使框架系统承

5、载能力下降，从而使建筑安全使用性大为降低。故在钢结构施工过程中应制定合理有效控制焊接应力和焊接变形措施，把焊接应力和焊接变形程度降到最低．同时针对仍有超标部分的变形应根据具体结构和变形量采用有效矫正方法进行矫正，以此保证整个工程使用安全性。引起焊接应力与变形的主要因素及其内在联系44焊接箱形杆件的内应力分布不同焊接方向对横向应力分布的影响44厚板V形坡口多层焊时沿厚度上的应力分布a)σz在厚度上的分布b)σx在厚度上的分布c)σy在厚度上的分布25mm厚低碳钢板多层对接焊的残余应力沿板厚方向的分布实测结果44焊接残余变形的分类；（1）纵向收缩变形；2）横向收缩

6、变形；3）挠曲变形。4）角变形；5）波浪变形；6）错边变形。7）螺旋形变形。2变形种类焊接变形的种类很多，与构件形状和尺寸，焊接方法和顺序，约束情况等很多因素有关。常见焊接变形主要分为以下几大类：①横向收缩变形：构件焊后在垂直于焊缝方向产生收缩。②纵向收缩变形：构件焊后在焊缝方向产生收缩。③角变形：由于焊缝的横向收缩使得焊件平面绕焊缝轴产生角变化。④弯曲变形：由于焊缝的纵向和横向收缩相对于构件的中和轴不对称引起构件整体弯曲。⑤扭曲变形：焊后构件的角变形沿构件纵轴方向数值不同及构件翼缘与腹板的纵向收缩不一致，综合而形成的变形形态。⑥波浪变形：薄板焊接后，母材受压

7、应力由于失稳而使板面产生翘曲3.3.1焊接残余应力的分布一般焊接结构制造所用材料的厚度相对于长和宽都很小，在板厚小于20mm的薄板和中厚板制造的焊接结构中，厚度方向上的焊接应力很小，残余应力基本上是双轴的，即为平面应力状态。只有在大型结构厚截面焊缝中，在厚度方向上才有较大的残余应力。通常，将沿焊缝方向上的残余应力称为纵向应力，以σx表示；将垂直于焊缝方向上的残余应力称为横向应力，以σy表示；对厚度方向上的残余应力以σz表示。1.纵向残余应力的分布平板对接焊件中的焊缝及近缝区等经历过高温的区域中存在纵向残余应力，其纵向残余应力沿焊缝长度方向的分布如下图所示。44

8、当焊缝比较长时，在焊缝中段会出现一个稳