焊工工艺学-第六章-焊接应力与变形模板优秀PPT.ppt

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1、第六章 焊接应力与变形 6-1焊接应力与变形的形成焊接应力与变形的形成 6-2焊接残余变形焊接残余变形 6-3焊接残余应力焊接残余应力 6-1焊接应力与变形的形成焊接应力与变形的形成一、焊接应力与焊接变形一、焊接应力与焊接变形焊接构件由焊接而产生的内应力叫焊焊接构件由焊接而产生的内应力叫焊接应力，接应力，焊后残留在焊件内的焊接应力焊后残留在焊件内的焊接应力叫焊接残余应力。叫焊接残余应力。物体在受到外力的作用时，会出现形物体在受到外力的作用时，会出现形态、尺寸的变更，称为物体的变形。焊态、尺寸的变更，称为物体的变形。焊件由焊接产生的变形叫焊接变形，焊后件由焊接产生的变形叫焊接变形，焊后焊件残留的

2、变形叫焊接残余变形。焊件残留的变形叫焊接残余变形。焊接应力与变形及其减少和防止措施焊接应力与变形及其减少和防止措施二、焊接应力与变形产生的缘由二、焊接应力与变形产生的缘由1.1.匀整加热引起应力与变形的缘匀整加热引起应力与变形的缘由由焊接应力和变形产生过程示意图)钢杆自由伸缩)钢杆加热时的变形)钢杆冷却后的变形2.焊接过程引起应力与变形的缘由焊接过程引起应力与变形的缘由平板对接焊时的焊接应力与变形)原始状态)加热过程)冷却以后 表示拉应力 表示压应力 6-2焊接残余变形焊接残余变形一、焊接残余变形的分类一、焊接残余变形的分类)收缩变形)角变形)弯曲变形)波浪变形)扭曲变形)错边变形纵向和横向收

3、缩变形x纵向收缩变形y横向收缩变形2.弯曲变形弯曲变形弯曲变形常见于焊接梁、柱、管道等焊件，对这类焊接结构的生产造成较大的危害。弯曲变形的大小以挠度f来度量，f是焊后焊件的中心偏离原焊件中心轴的最大距离。弯曲变形的挠度（1）由纵向收缩变形造成的弯曲变形由纵向收缩变形造成的弯曲变形（2）由横向收缩变形造成的弯曲变形由横向收缩变形造成的弯曲变形3.角变形角变形几种焊接接头的角变形)对接接头)形接头)堆焊4.波浪变形波浪变形薄板焊接的波浪变形5.扭曲变形扭曲变形工字梁的扭曲变形)焊前)焊后6.错边变形错边变形错边变形)长度方向的错边)厚度方向的错边二、影响焊接残余变形的因素二、影响焊接残余变形的因素

4、1.焊缝在结构中的位置焊缝在结构中的位置焊缝在结构上位置不对称造成的弯曲变形)单道焊缝的钢管焊接)T形梁的焊接2.焊接结构的刚度焊接结构的刚度（1）结构反抗拉伸的刚度）结构反抗拉伸的刚度主要确定于结构截面积的大小。主要确定于结构截面积的大小。（2）结构反抗弯曲的刚度）结构反抗弯曲的刚度主要看结构截面的形态和尺寸大小。主要看结构截面的形态和尺寸大小。几种梁的截面形态（3）结构反抗扭曲的刚度除了确定于结构的尺寸大小外，最主要的是结构截面形态。一般来说，短而粗的焊接结构，刚度较大；细而长的构件，抗弯刚度小。结构整体刚度总是比部件刚度大。因此，生产中常接受整体装配后再进行焊接的方法来削减焊接变形。3.

5、焊接结构的装配及焊接依次焊接结构的装配及焊接依次工字梁的装配依次和焊接依次)工字梁的结构形式)边装边焊依次)总装后再焊接依次1下盖板2腹板3上盖板双Y形坡口对接接头的角变形)合理的焊接依次)不合理的焊接依次4.其他因素其他因素（1）结构材料的线膨胀系数（2）焊接方法（3）焊接参数（4）焊接方向（5）焊接坡口形式三、限制焊接残余变形的措施三、限制焊接残余变形的措施1.1.接受合理的装配焊接依次接受合理的装配焊接依次（1 1）对称焊缝接受对称焊接）对称焊缝接受对称焊接法法圆筒体环形焊缝对称焊接依次（2）不对称焊缝先焊焊缝少的一侧压型上模及其焊接依次（3）接受不同的焊接依次限制焊接变形长焊缝的几种焊

6、接依次)分段退焊法)分中分段退焊法)跳焊法)交替焊法)分中对称焊法2.反变形法反变形法锅炉汽包的反变形法焊接)汽包非反变形法焊接的焊后变形)汽包反变形法焊接翻转胎具)管座的跳焊依次Y 形坡口对接的反变形法焊接a)产生角变形b)实行反变形法3.刚度固定法刚度固定法薄板焊接的刚度固定法压铁焊件平台防护罩用临时支撑的刚度固定临时支撑底平板立板圆周法兰盘刚度固定防止法兰角变形4.散热法散热法散热法示意图)喷水散热)浸入水中散热)水冷铜块散热焊炬焊件喷水管水冷铜块5.热平衡法热平衡法接受热平衡法防止焊接变形四、残余变形的矫正四、残余变形的矫正1.机械矫正法机械矫正法工字梁焊后变形的机械矫正)拱曲焊件)用

7、拉紧器拉)用压头压)用千斤顶顶2.火焰矫正法火焰矫正法火焰矫正法的加热方式)点状加热)线状加热)三角形加热（1）点状加热矫正火焰加热的区域为一个点或多个点，加热点直径一般小于15mm。（2）线状加热矫正水火矫正（3）三角形加热矫正火焰矫正法实例)点状加热矫正)线状加热矫正)三角形加热矫正 6-3焊接残余应力焊接残余应力一、焊接残余应力的分类一、焊接残余应力的分类1.1.按引起应力的基本缘由分类按引起应力的基本缘由分类（1 1）热应力）热应力 （2 2）相变应）相变应力力 （3 3）拘束应力）拘束应力2.2.按应力的作用方向分类按应力的作用方向分类（1 1）纵向应力）纵向应力 （2 2）横向应力

8、）横向应力3.3.按应力在空间的方向分类按应力在空间的方向分类（1 1）单向应力）单向应力 （2 2）双向应力）双向应力 （3 3）三向应力）三向应力二、限制焊接残余应力的措施二、限制焊接残余应力的措施1.1.选择合理的焊接依次选择合理的焊接依次（1 1）尽可能考虑焊缝能自由收）尽可能考虑焊缝能自由收缩缩大型容器底部拼接的焊接依次（2）先焊收缩量最大的焊缝带盖板的双工字梁结构焊接依次对接焊缝角焊缝（3）平面交叉焊缝的焊接依次2.选择合理的焊接参数选择合理的焊接参数焊接时应尽量接受小的焊接热输入，选用小焊接时应尽量接受小的焊接热输入，选用小直径焊条、较小的焊接电流和快速焊等。直径焊条、较小的焊接

9、电流和快速焊等。3.接受预热法接受预热法预热法是指在焊前对焊件的全部（或局部）预热法是指在焊前对焊件的全部（或局部）进行加热的工艺措施，一般预热的温度在进行加热的工艺措施，一般预热的温度在150 350 之间。之间。4.加热减应区法加热减应区法加热减应区法应用示意图)框架断口焊接)轮辐断口焊接)轮缘断口焊接5.锤击法锤击法焊缝区金属由于在冷却收缩时受阻而产生拉焊缝区金属由于在冷却收缩时受阻而产生拉伸应力，伸应力，如在焊接每条焊道之后，用锤子锤击如在焊接每条焊道之后，用锤子锤击焊缝金属，促使它产生延长塑性变形，以抵消焊缝金属，促使它产生延长塑性变形，以抵消焊接时产生的压缩塑性变形，这样便能起到减

10、焊接时产生的压缩塑性变形，这样便能起到减小焊接残余应力的作用。小焊接残余应力的作用。三、消退残余应力的方法三、消退残余应力的方法1.1.消退应力退火消退应力退火14MaMoVB 消退应力退火工艺曲线2.振动时效振动时效振动时效又称为振动消退应力法，振动时效又称为振动消退应力法，简称简称VSR，是将焊接结构在其固有频率下进行数分钟至，是将焊接结构在其固有频率下进行数分钟至数特别钟的振动处理，以消退其残余应力，获数特别钟的振动处理，以消退其残余应力，获得稳定的尺寸精度的一种方法。得稳定的尺寸精度的一种方法。振动时效具有投资相对较少，生产周期短；振动时效具有投资相对较少，生产周期短；设备体积小、质量轻、便于携带，节约能源，设备体积小、质量轻、便于携带，节约能源，降低成本；可避开金属零件在时效过程中产生降低成本；可避开金属零件在时效过程中产生变形、氧化、脱碳及硬度降低等缺欠；操作简变形、氧化、脱碳及硬度降低等缺欠；操作简便，易于实现自动化等特点。便，易于实现自动化等特点。