焊接接头的力学性能（一）ppt课件.ppt

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1、焊工技师、高级技师培训10-2焊接接头的力学性能（一）焊接接头的力学性能考查结构能否保证安全运行，在要求的期限内达到设计功能的最直接、最可靠的方法是观察结构的实际运行。但这个方法在时间和物质消耗两方面都是最不经济的，因此提出了许多试验方法，其中最基本的是在不同环境中（或经不同环境使用后）的材料力学性能试验。焊接接头的力学性能严格而论，除部分腐蚀和功能试验外，大多数的试验均属力学性能试验。但传统上只把在常压及一定温度范围进行的与超载变形、断裂和脆断有关的力学性能称为材料和焊接接头的力学性能。断裂力学出现前，经常把

2、拉伸、弯曲和冲击试验所测取的材料性能称作材料的基本力学性能（常常也包括硬度试验）。随着断裂力学的发展及其在工程中进行安全评估的日益普遍应用，断裂韧度与脆断试验也常常作为焊接接头的重要力学性能加以考虑。焊接接头的力学性能焊接接头力学性能的测试及用其作为强度设计的依据和进行安全评估比较复杂，主要原因是焊接接头形状不连续性、焊接缺陷、焊接残余应力、焊接变形以及焊接接头各区的组织结构和性能的不均匀性。焊接接头的力学性能图3-1给出典型结构钢超强匹配（即焊缝强度高于母材）的焊接接头各区的强度、塑性和韧性分布的示意图。可见

3、其各区性能有显著的不均匀性。对于异质材料的焊接接头，除上述力学性能不均勻外，接头各部分的其他物理性能（例如弹性模量等）有时也可能存在较大差别，这些都经常导致焊接接头力学性能测试结果的较大分散性，甚至对相同接头，由于测试细节上的不同,不同的测试者之间也可能得出具有显著差别的试验结果。焊接接头的力学性能1.1焊接接头的力学性能及测试1.1.1力学性能试样取样的一般原则正确进行试样取样是关系力学性能试验的最终结果是否正确合理的首要条件，因而掌握取样的一般原则十分重要。这里给出熔焊接头的冲击、拉伸、弯曲、硬度等试样取样

4、的一般要点，详细的焊接接头取样方法请参考国标GB/T2649《焊接接头机械性能试验取样方法》。由于试样常常是从焊接试板上切取，因此焊接试板尺寸必须满足相应要求，表3-1给出了不同厚度试板的单边宽度尺寸，试板长度则应根据试样尺寸、数量、切割方法等统一考虑。试板两端不能利用的长度一般根据试板厚度考虑，但最小应不低于25mm。焊接接头的力学性能试样切取可采用冷加工或热加工的方法，但采用热加工方法时，应注意留有足够的加工余量，保证火焰切割时的热影响区不能影响性能试验结果。如切取的试样发生弯曲变形，除非受试部位不受影晌或

5、随后要进行正火等热处理，否则一般都不允许矫直。焊接接头的力学性能焊接接头的力学性能对于进行不同力学性能试验的试样，其取样方法也有不同要求，图3-2给出了不同厚度的电弧焊冲击试样的取样方法，图中a为试板厚度，c为至表面距离，其值为1〜3mm。其余试样的取样方法参见GB/T2649—1989。如无特殊要求，试样的数量一般是：接头和焊缝金属的拉伸试样各不少于2个，冲击试样不少于3个，点焊接头抗剪切试样不少于5个，疲劳不少于6个，压扁不少于1个，接头各区域硬度测点不少于3点。焊接接头的力学性能1.1.2基本力学性能测试

6、(1)拉伸性能1)母材的拉伸性能母材金属沿纵向、横向和厚度方向（Z向）的性能是不相同的。沿三个不同方向切取的拉伸试样（）图3-3)可测取母材沿三个不同方向的强度和塑性。按GB/T228-1987《金属拉伸试验法》加工试样和进行拉伸试验。焊接接头的力学性能试验结果可绘成图3-4所示的工程应力-应变图，其纵坐标表示的应力（σ)为拉伸载荷除以试样的初始断面积，横坐标表示的应变（ε）为试样受试段的伸长量除以受试段的原始长度。焊接接头的力学性能由拉伸试验可以选取材料的规定非比例伸长应力（σp),规定的总伸长率为0.5%时

7、的应力σt0.5；规定残余伸长应力σr0.2(用σr0.2表示规定残余伸长率为0.2%时的应力），屈服点（σs)和抗拉强度（σb)对于具有上屈服点（σsb)和下屈服点（σsl)的材料（图3-4b),称下屈服点为该材料的屈服点。在没有明显屈服平台的情况下（图3-4c),习惯上用(σp0.2)代表材料的屈服点。不同尺寸和断面的相同材料的拉伸试样测取的σp、σt、σr、σs是相同的。焊接接头的力学性能拉伸试验给出的材料塑性指标是屈服点伸长率（δS)、最大应力下的非比例伸长率（δg)、最大应力下的总伸长率（δgt）、断

8、后伸长率δ(图3-4a)以及断面收缩率（φ)。δS、δg、δgt属于均匀延伸变形，分别描述拉伸过程中不同阶段的材料塑性形变能力。不同尺寸和断面拉伸试样测取的这些均匀塑性变形能力是相等的。工程上最多采用的是断后伸长率δ,它包括均匀延伸变形（即和缩颈延伸变形两部分，由于后者属非均匀延伸变形，所以测量标距的影响。按GB/T228—1987—般采用两种不同比例尺寸的试样，即标距l0为10倍断面