《焊接變形與應(yīng)力》PPT課件

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1、Chapter2焊接變形與應(yīng)力Stressandreformofwelding本章重點(diǎn)：1.桿件的均勻加熱、冷卻過程的變形與應(yīng)力2.長(zhǎng)板條在不均勻溫度場(chǎng)作用下的變形與應(yīng)力3.焊接殘余變形4.預(yù)防和矯正殘余變形的方法5.焊接殘余應(yīng)力6.焊接殘余應(yīng)力的調(diào)節(jié)及消除措施本章難點(diǎn)：1.桿件的均勻加熱、冷卻過程的變形與應(yīng)力2.長(zhǎng)板條在不均勻溫度場(chǎng)作用下的變形與應(yīng)力3.焊接殘余變形4.焊接殘余應(yīng)力3.1焊接應(yīng)力與變形的基本概念1.按應(yīng)力的分布范圍2.根據(jù)結(jié)構(gòu)中的空間位置焊接應(yīng)力產(chǎn)生的原因及分類1焊接應(yīng)力產(chǎn)生的原因及分類23.根據(jù)應(yīng)力與焊縫的相對(duì)位置4.根據(jù)應(yīng)力產(chǎn)生、作用的時(shí)間5.根據(jù)應(yīng)力形成原因焊接變

2、形產(chǎn)生原因及分類11.自由變形：當(dāng)金屬物體溫度發(fā)生變化，或發(fā)生了相變，其尺寸和形狀就要發(fā)生變化，如果這種變化沒有受到外界的阻礙而自由的進(jìn)行。單位長(zhǎng)度的自由變形量：焊接變形產(chǎn)生原因及分類22.外觀變形：當(dāng)金屬物在溫度變化過程中受到阻礙，不能完全的自由變形，把能表現(xiàn)出來的這部分變形，稱為外觀變形。3.內(nèi)部變形：把未表現(xiàn)出來的那部分變形，稱為內(nèi)部變形；焊接殘余變形的基本類型縱向橫向收縮變形角變形、彎曲變形和波浪變形桿件的均勻加熱和冷卻過程中的變形和應(yīng)力簡(jiǎn)化假定：1.金屬材料的性參數(shù)是與溫度變化無關(guān)的參數(shù)2.金屬的相變溫度很高，不考慮組織應(yīng)力3.材料屈服極限與溫度變化關(guān)系不同拘束條件下桿件均勻加

3、熱、冷卻時(shí)的變形和應(yīng)力1.桿件在無拘束條件下桿件均勻加熱、冷卻時(shí)的變形和應(yīng)力2.桿件在拘束條件為均勻加熱、冷卻時(shí)皆不能自由變形的變形和應(yīng)力2.桿件在拘束條件為均勻加熱、冷卻時(shí)皆不能自由變形的變形和應(yīng)力2.桿件在拘束條件為均勻加熱、冷卻時(shí)皆不能自由變形的變形和應(yīng)力3.桿件在拘束條件為加熱時(shí)不能自由膨脹，冷卻時(shí)能自由收縮是的變形和應(yīng)力3.桿件在拘束條件為加熱時(shí)不能自由膨脹，冷卻時(shí)能自由收縮是的變形和應(yīng)力3.桿件在拘束條件為加熱時(shí)不能自由膨脹，冷卻時(shí)能自由收縮是的變形和應(yīng)力3.長(zhǎng)板條（長(zhǎng)寬比>>4~5）在不均勻溫度場(chǎng)作用下變形和應(yīng)力假定：1.單向應(yīng)力2.線熱源，厚度方向上溫度是均勻的3.截面保

4、持平面長(zhǎng)板條在中心加熱引起的縱向收縮變形和應(yīng)力長(zhǎng)板條非對(duì)稱加熱引起的變形和應(yīng)力長(zhǎng)板條冷卻后產(chǎn)生的殘余應(yīng)力和變形殘余應(yīng)力的分布是：焊縫及近焊縫區(qū)域受到拉應(yīng)力，常達(dá)以后隨遠(yuǎn)離焊縫依次是壓應(yīng)力，拉應(yīng)力，形成三個(gè)正負(fù)相間的應(yīng)力分布區(qū)。4.焊接殘余變形縱向收縮變形及產(chǎn)生的彎曲變形縱向收縮變形結(jié)論縱向收縮量的計(jì)算1.單層焊的縱向收縮量：F—構(gòu)件截面積L—構(gòu)件長(zhǎng)度--焊縫截面積2.多層焊的收縮量：焊接方法CO2焊埋弧焊手工焊材料低碳鋼低碳鋼奧氏體鋼K10.0430.071~0.0760.048~0.0570.076縱向引起彎曲變形結(jié)論橫向收縮變形及其產(chǎn)生的撓曲變形對(duì)接接頭橫向變形的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)丁字接頭及搭

5、接接頭橫向收縮橫向收縮變形結(jié)論橫向引起彎曲變形橫向引起彎曲變形與焊縫到焊件形心的距離成正比角變形1.焊縫橫向收縮引起的彎曲角變形2.焊縫金屬收縮引起的傾斜角變形對(duì)接接頭角變形丁字接頭和搭接接頭的角變形波浪變形原因：薄板在承受壓應(yīng)力，當(dāng)其中的壓應(yīng)力達(dá)到-臨界應(yīng)力，薄板將出現(xiàn)波浪變形失去承載能力，稱之為失穩(wěn)。錯(cuò)邊變形原因：主要是焊接過程中對(duì)接邊的熱量不平衡，裝配不善會(huì)造成錯(cuò)邊5.預(yù)防和矯正焊接殘余變形的方法1.合理設(shè)計(jì)：1.選用對(duì)稱截面的結(jié)構(gòu)，焊縫布置對(duì)稱，在設(shè)計(jì)時(shí)，安排焊縫盡可能使焊縫對(duì)稱于截面的中性軸1.合理設(shè)計(jì)2.合理的選擇焊縫的尺寸和形式：在保證結(jié)構(gòu)的承載能力的條件下，盡量采用較小的

6、焊縫尺寸3.盡可能減少焊縫的數(shù)量：用型鋼代替鋼板，用斷續(xù)焊代替連續(xù)焊2.工藝措施1.正確的確定裝配、焊接順序不正確的裝配次序：工字構(gòu)件，先丁字，然后在裝另一塊蓋板，焊后仍有較大的撓度丁字工字正確應(yīng)該是，先點(diǎn)固成工字，然后焊接，注意次序2.工藝措施2.選擇適當(dāng)?shù)氖┖复涡蚝头较蛟瓌t：反變形法定義：構(gòu)件在焊前預(yù)制成與變形方向相反的變形，這種方法可以防止彎曲變形，和角變形。剛性固定法在無反變形的情況下，將構(gòu)件加以固定來限制焊接變形，（在焊法蘭盤上），防止角變形和波浪變形較好合理的選擇焊接的方法和焊接規(guī)范選擇線能量較低的焊接方法，采用多層焊代替單層焊矯正殘余變形的方法1.機(jī)械矯正法：將變形的構(gòu)件中

7、的尺寸較短的部分通過機(jī)械力作用，使之產(chǎn)生塑性延展變形，而恢復(fù)和達(dá)到形狀的要求，可以利用螺旋、氣動(dòng)、液壓的器具來加外力矯正殘余變形的方法2.火焰矯正法：利用火焰加熱時(shí)產(chǎn)生的局部壓縮變形使較長(zhǎng)部分在冷卻后縮短來消除變形（不適用于具有晶間腐蝕傾向的不銹鋼和淬硬傾向較大的鋼材）6.焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力分布1.縱向應(yīng)力的分布1.縱向應(yīng)力的分布橫向應(yīng)力的分布橫向應(yīng)力的分布橫向應(yīng)力的分布厚板中的殘余應(yīng)力分布封閉焊縫中的殘余應(yīng)力分布組織應(yīng)力[相