焊接残余应力与变形课件.pptx
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1、焊接培训教材焊接培训教材焊接残余应力与焊接残余应力与变形变形 张明录一二三四目录 焊接残余应力分类焊接残余变形分类控制焊接残余变形的措施焊接变形的矫正温度应力温度应力:由于温度变化或不均匀加热而在由于温度变化或不均匀加热而在物物 体体中产生的中产生的应力(热应力)。应力(热应力)。 组织组织应力应力:由于由于温度变化而引起的组织变化所温度变化而引起的组织变化所产生的产生的应力(相变应力)。应力(相变应力)。拘束拘束应力:应力:由于焊件热变形受到拘束作用而产由于焊件热变形受到拘束作用而产生的内部抗力生的内部抗力。1.1.根据应力形成原因:根据应力形成原因: 一.焊接应力的分类(1)(1)温度应力
2、温度应力产生条件:产生条件:受热不均匀受热不均匀温度均匀结果:温度均匀结果:应力残留或消失应力残留或消失( (如如果温度应力不高,即低于材料的屈服果温度应力不高,即低于材料的屈服极限,极限, ,即温度应力在弹性范,即温度应力在弹性范围内时,在框架中不产生塑性变形,围内时,在框架中不产生塑性变形,当框架的温度均匀化后,热应力随之当框架的温度均匀化后,热应力随之消失消失) )。sT温度应力:温度应力:由于构件受热不均匀引起的内应力。由于构件受热不均匀引起的内应力。(2)(2)组织应力组织应力 材料在凝固冷却过程中,材料在凝固冷却过程中,由于组织转变,带来体积由于组织转变,带来体积尺寸变化,产生的应
3、力。尺寸变化,产生的应力。PPM组织应力组织应力:组织转变组织转变产生原因:产生原因:加热膨胀受拘束产生温度应力(压应力)压缩屈服变形加热膨胀受拘束产生温度应力(压应力)压缩屈服变形冷却收宿受拘束产生残余应力(拉应力)拉伸屈服变形冷却收宿受拘束产生残余应力(拉应力)拉伸屈服变形金属框架的温度应力与残余应力演示(3)(3)残余应力残余应力残余应力:残余应力:温度恢复到原始状态后,温度恢复到原始状态后,残存在物体内部的应力。残存在物体内部的应力。产生原因:产生原因:不均匀加热不均匀加热产生条件:产生条件:局部区域产生塑性变形或局部区域产生塑性变形或相变相变任何原因引起的任何原因引起的伸长伸长变形受
4、阻时变形受阻时,该,该伸长部分受伸长部分受压应压应力,力,阻碍构件阻碍构件伸长伸长的其它部分则受的其它部分则受拉应力。拉应力。任何原因引起的任何原因引起的收缩收缩变形受阻时,则收缩部分受变形受阻时,则收缩部分受拉应拉应力,力,而阻碍而阻碍收缩收缩的构件的其它部分则受的构件的其它部分则受压应力。压应力。焊接变形焊接变形焊接过程瞬态热变形焊后残余变形面内变形面外变形纵向收缩横向收缩回转变形角变形波浪变形扭曲变形弯曲变形8面内位移面外位移相变组织变形收缩变形弯曲变形角变形波浪变形错边变形扭曲变形焊接焊接残余变形残余变形 焊接残余变形:焊接后残存于结构中的变形。二.焊接残余变形的分类10 焊后沿焊缝长
5、度方向长度方向的收缩和垂直垂直于于焊缝焊缝方方向向的收缩。1.1.收缩收缩变形变形收缩变形:纵向收缩变形纵向收缩变形横向横向收缩变形收缩变形1) 纵向收缩变形纵向收缩变形:纵向收缩变形: 焊后焊后沿焊缝长度方向沿焊缝长度方向发生的收缩变形。发生的收缩变形。横向缩短纵向缩短压缩压缩塑性变形:塑性变形: 焊缝近缝区焊缝近缝区金属在高温下的自由变形受到阻碍,金属在高温下的自由变形受到阻碍,产生了压缩塑性变形。产生了压缩塑性变形。收缩变形:收缩变形: 焊缝区焊缝区液态金属在冷却过程中形成固态焊缝,液态金属在冷却过程中形成固态焊缝,产生收缩变形。产生收缩变形。这两个区域统称为收缩变形区(1) 纵向收缩变
6、形产生的原因纵向收缩变形产生的原因2 2)横向收缩变形 焊后在焊后在垂直于焊缝方向垂直于焊缝方向发生的发生的收缩变形。收缩变形。横向收缩变形:横向收缩变形:横向缩短纵向缩短(1)横向)横向收缩变形产生的原因收缩变形产生的原因横向收缩横向收缩变形和纵变形和纵向向收缩收缩变形的原因基本一致。变形的原因基本一致。 随着焊件随着焊件厚度厚度增加增加,焊接层数的增加,焊接层数的增加,横向收缩越来横向收缩越来越明显。越明显。1)纵向)纵向收缩引起的弯曲变形收缩引起的弯曲变形(1)(1)产生原因产生原因 焊缝在构件中的位置相对于其截面中性轴不对称焊缝在构件中的位置相对于其截面中性轴不对称 Ff是个偏心力。是
7、个偏心力。弯曲变形截面截面中心中心2.2.弯曲变形弯曲变形2)横向)横向收缩引起的弯曲变形收缩引起的弯曲变形(1)(1)产生原因产生原因 焊缝在构件中的位置相对于其截面中性轴不对称焊缝在构件中的位置相对于其截面中性轴不对称 Ff是个偏心力。是个偏心力。弯曲变形截面截面中心中心(2 2)控制弯曲变形)控制弯曲变形的措施的措施 焊缝设计时,尽可能使焊缝对称于焊件截面的中轴线或靠近中轴线。采用反变形或较小的焊缝尺寸。3)横向)横向收缩引起收缩引起的旁弯变形的旁弯变形(1)(1)产生原因产生原因 横向焊缝在焊接过程中若出现焊接方向错误,横向焊缝在焊接过程中若出现焊接方向错误,会是焊件产生旁弯。会是焊件
8、产生旁弯。(2 2)控制旁弯变形)控制旁弯变形的措施的措施标明次序,正确采取焊接顺序 焊后构件的焊后构件的平面围绕焊缝平面围绕焊缝产生的角位移产生的角位移称为角变形,也称称为角变形,也称回转回转变形变形。用用 代表角变形的大小。代表角变形的大小。 3.角变形 平板堆焊高温区金属的热膨胀受到附近温度较低区平板堆焊高温区金属的热膨胀受到附近温度较低区域金属的阻碍受挤压,(压缩塑性变形)。域金属的阻碍受挤压,(压缩塑性变形)。 焊接面压缩塑性变形焊接面压缩塑性变形背面背面 角变形。角变形。1 1)堆焊时产生的角变形)堆焊时产生的角变形平板堆焊角变形的形成过程(1) 角变形产生原因角变形产生原因焊接热
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