焊接应力与变形的产生

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1、第一章焊接应力与变形第一节焊接应力与变形的产生主要内容简要介绍什么是焊接结构以及为何要学习焊接结构相关知识变形与应力的基本知识研究焊接应力与变形的基本假定焊接应力与变形产生的原因7/26/2021什么是焊接结构以及为何要学习焊接结构相关知识前章介绍的焊接结构应用领域从株洲电力机车公司生产实际介绍在引进先进技术之前的焊接生产工艺与引进之后的生产工艺比较通过学习我们可以分析实际的焊接结构中的各种焊接缺陷、焊接接头中的脆化区、软化区、各种劣质区等，从而可以合理地设计焊接结构，正确选择焊接材料，采用适宜的焊接设备及制定正确的焊接工艺，提高焊接质量。7/26/202

2、1变形与应力的基本知识什么是变形外力温度形状尺寸改变变形弹性变形塑性变形在外力或其他因素作用下发生变形，当外力或其他因素去除后变形也随之消失，物体恢复原状相反，当外力或其他因素去除后，变形仍然存在，即物体不能恢复到原状态下的变形7/26/2021举例说明什么是变形（图1-1板书详解）什么是自由变形、自由变形率什么是非自由变形、外观变形率及内部变形率变形与应力的基本知识7/26/2021什么是应力什么是应力什么是内力由外力或其他因素引起物体内部之间的相互作用力单位截面积上的内力1.工作应力2.内应力变形与应力的基本知识7/26/2021内应力详解变形与应力的基

3、本知识内应力是在没有外力的条件下平衡于物体内部的应力内应力产生的原因温度应力（热应力）残余应力由于构件受热不均匀引起（举例：金属框架详解，此种情况在温度应力不高，即低于材料的屈服极限，框架里不产生塑性变形）如果不均匀温度场所造成的内应力达到材料的屈服极限，使局部区域产生塑性变形，当温度恢复到原始的均匀状态后产生了新的内应力即残余应力7/26/2021什么是焊接应力与焊接变形变形与应力的基本知识内应力焊接应力焊接变形焊接过程中的某一瞬时值焊接后残留于焊件中的值焊接瞬时应力焊接瞬时变形焊接残余应力焊接残余变形7/26/2021研究焊接应力与变形的基本假定为何在研

4、究焊接应力与焊接变形时提出基本假定，以及在其他科学研究中提出假定的必要性研究焊接应力与变形提出哪几种假定7/26/2021平截面假定金属性能不变假定材料内部组织均匀性假定金属屈服点与温度关系的简化处理（图1-2板书详解）研究焊接应力与变形的基本假定7/26/2021焊接应力与变形产生的原因影响焊接应力与变形的原因焊件的受热不均匀焊缝金属的收缩、金相组织的变化及焊件本身的刚性不同焊缝位置、焊接顺序、焊接电流、焊接方向等7/26/20211.焊件不均匀受热时应力与变形的产生均匀加热时的应力与变形不受约束均匀加热冷却加热过程中不产生任何内应力冷却后也不会残留热核残

5、余应力与残余变形7/26/2021焊件不均匀受热时应力与变形的产生均匀加热时的应力与变形受约束均匀加热冷却tts加热过程中的变形全部为弹性变形内部变形由弹性变形+塑性变形tts温度恢复后，杆件自由收缩到原始尺寸，应力全部消失1.如果能充分自由收缩2.如果杆件受到绝对约束3.如果杆件的收缩不充分（实际情况）7/26/2021典型长板条构件中心加热时的应力与变形情况（补充焊接时的温度分布,并通过板书详解图1-3P5）典型长板条构件一侧加热时的应力与变形情况（通过板书详解图1-4P6）焊件不均匀受热时应力与变形的产生7/26/2021焊缝金属在

6、冷却过程中的体积不能自由收缩引起由于焊接时的高温电弧使金属在加热及冷却过程中发生相变，产生了不同的金相组织，由于此组织的比体积不相同而引起与焊件本身的刚性及周围的约束引起不同的变形程度焊接应力与变形产生的其他因素7/26/2021第二节焊接变形焊接残余变形的种类及其影响因素预防焊接变形的措施校正焊接残余变形的方法7/26/20211.焊接残余变形的种类及其影响因素焊接残余变形的五种基本变形形式一.收缩变形由于焊缝及其附近区域在焊接高温的作用下产生纵向的压缩塑性变形，当焊接冷却后该区域产生收缩而引起横向收缩变形与纵向收缩基本相同，但是影响的因素较多：线能量、接

7、头形式、装配间隙、板厚等7/26/2021纵向收缩变形的影响因素焊缝的长度焊件的横截面积大小焊接材料的弹性模量焊件中产生压缩塑性变形的区域面积大小产生压缩塑性的变形率7/26/2021纵向收缩变形的规律及措施焊件的横截面积越大—焊件的纵向收缩量越小焊缝的长度越长—焊件的纵向收缩量越大焊接时的热输入越大—纵向收缩越大焊件的原始温度越高—焊件的纵向收缩量越大焊件材料的线膨胀系数越大—焊件的纵向收缩量越大采用间断焊缝代替连续焊缝采用多层焊接工艺代替单层焊(补充)焊接时提高焊件的初始温度，可降低压缩塑性的变形量选择线膨胀系数较小的材料进行焊接7/26/2021纵向及

8、横向收缩量的计算1.单层对接焊缝焊缝的横截面积焊件的