焊接变形与残余应力.ppt

焊接变形与焊接残余应力焊接变形与焊接残余应力哈尔滨工程大学船舶与海洋工程力学研究所船舶建造工艺力学船舶建造工艺力学钢材-船体骨材，加筋板架，舱段，分段合拢焊接变形与残余应力焊接焊接1.焊接接头的类型焊接接头的类型 实际焊接接结构的构的焊接接接接头样式很多，通常式很多，通常可以划分可以划分为以下四个基本以下四个基本类型：型：对接接接接头：两件表面构成大于或等于：两件表面构成大于或等于135，小于或等于，小于或等于180夹角的接角的接头。角接接角接接头：两件端部构成大于：两件端部构成大于30，小于，小于135夹角的接角的接头。T形接形接头：一件之端面与另一件表面构成直：一件之端面与另一件表面构成直角或近似直角的接角或近似直角的接头。搭接接搭接接头：两件部分重叠构成的接：两件部分重叠构成的接头。2.焊接应力与变形产生的原因焊接应力与变形产生的原因 焊焊件件在在焊焊接接过过程程中中受受到到局局部部加加热热和和冷冷却却是是产产生生焊焊接接应应力力和和变变形形的的主主要要原原因因。在在焊焊接接过过程程中中，不不均均匀匀的的加加热热，使使得得焊焊缝缝及及其其附附近近的的温温度度很很高高，而而远远处处大大部部分分金金属属不不受受热热，其其温温度度还还是是室室内内温温度度。这这样样，不不受受热热的的冷冷金金属属部部分分便便阻阻碍碍了了焊焊缝缝及及近近缝缝区区 金金属属的的膨膨胀胀和和收收缩缩；因因而而，冷冷却却后后，焊焊缝缝就就产产生生了了不不同同程程度度的的收收缩缩和和内内应应力力（纵纵向向和和横横向向），就就造造成成了了焊焊接接结结构构的的各各种种变变形形。金金属属内内部部发发生生晶晶粒粒组组织织的的转转变变所所引引起起的的 体体积积变变化化也也可可能能引引起起焊焊件件的的变形。这是产生焊接应力与变形的根本原因。变形。这是产生焊接应力与变形的根本原因。以平板对接焊为例以平板对接焊为例3.影响焊接结构变形的主要因素影响焊接结构变形的主要因素1.焊缝在结构中的位置；2.结构刚性的大小；3.装配和焊接顺序；4.焊接规范的选择。4.焊接变形的种类5.焊件的残余变形和应力的危害性焊件的残余变形和应力的危害性 应力集中应力集中6.典型接头的工作应力分布典型接头的工作应力分布7.焊接残余应力的分布焊接残余应力的分布 以平板对接焊为例，且厚度不大（一）纵向应力（一）纵向应力x 的分布的分布 焊接残余应力基本上是焊接残余应力基本上是平面应力，厚度方向的平面应力，厚度方向的应力很小。在自由状态应力很小。在自由状态下焊接的平板，下焊接的平板，x 在在焊件横截面上的分布规焊件横截面上的分布规律为：焊缝及其附近区域为残余拉应力，一般可律为：焊缝及其附近区域为残余拉应力，一般可达材料的屈服强度，随着离焊缝距离的增加，拉达材料的屈服强度，随着离焊缝距离的增加，拉应力急剧下降并转为压应力。应力急剧下降并转为压应力。x在焊件纵截面上的分布规律为：在焊件纵截在焊件纵截面上的分布规律为：在焊件纵截面端头，面端头，x=0，越靠近纵截面的中间，越靠近纵截面的中间，x越大，越大，逐渐趋近于逐渐趋近于s。（二）横向应力（二）横向应力y 的分布的分布 y=y+yy：焊缝及其塑性变形区的纵向收缩引起：焊缝及其塑性变形区的纵向收缩引起的横向应力；的横向应力；y：焊缝及其塑性变形区的横向收缩不均：焊缝及其塑性变形区的横向收缩不均匀、不同时引起的横向应力。匀、不同时引起的横向应力。8.焊接残余应力对焊接结构的影响焊接残余应力对焊接结构的影响 9.减小焊接残余应力的措施减小焊接残余应力的措施 10.消除焊接残余应力的方法消除焊接残余应力的方法 消除焊接残余应力的方法有：消除焊接残余应力的方法有：1.焊后热处理；焊后热处理；2.力学形变；力学形变；3.温差形变温差形变