1、第一章焊接應力與變形,第一節(jié) 焊接應力與變形的產生,2024/3/17,主要內容,簡要介紹什么是焊接結構以及為何要學習焊接結構相關知識變形與應力的基本知識研究焊接應力與變形的基本假定焊接應力與變形產生的原因,2024/3/17,什么是焊接結構以及為何要學習焊接結構相關知識,前章介紹的焊接結構應用領域從株洲電力機車公司生產實際介紹在引進先進技術之前的焊接生產工藝與引進之后的生產工藝比較通過學習我們可以分析實際的焊接結構中的各種

2、焊接缺陷、焊接接頭中的脆化區(qū)、軟化區(qū)、各種劣質區(qū)等，從而可以合理地設計焊接結構，正確選擇焊接材料，采用適宜的焊接設備及制定正確的焊接工藝，提高焊接質量。,2024/3/17,變形與應力的基本知識,什么是變形,外力,溫度,,形狀,尺寸,,改變,,,變形,,彈性變形,塑性變形,,在外力或其他因素作用下發(fā)生變形，當外力或其他因素去除后變形也隨之消失，物體恢復原狀,相反，當外力或其他因素去除后，變形仍然存在，即物體不能恢復到原狀態(tài)下的變形,

3、2024/3/17,舉例說明什么是變形（圖1-1板書詳解）什么是自由變形、自由變形率什么是非自由變形、外觀變形率及內部變形率,變形與應力的基本知識,2024/3/17,什么是應力,什么是應力,什么是內力,,,由外力或其他因素引起物體內部之間的相互作用力,單位截面積上的內力,,,1.工作應力2.內應力,變形與應力的基本知識,2024/3/17,內應力詳解,變形與應力的基本知識,,,內應力是在沒有外力的條件下平衡于物體內部的應力,

4、,內應力,,產生的原因,,溫度應力（熱應力）,殘余應力,由于構件受熱不均勻引起（舉例：金屬框架詳解，此種情況在溫度應力不高，即低于材料的屈服極限，框架里不產生塑性變形）,如果不均勻溫度場所造成的內應力達到材料的屈服極限，使局部區(qū)域產生塑性變形，當溫度恢復到原始的均勻狀態(tài)后產生了新的內應力即殘余應力,2024/3/17,什么是焊接應力與焊接變形,變形與應力的基本知識,內應力,焊接應力,焊接變形,焊接過程中的某一瞬時值,焊接

5、后殘留于焊件中的值,焊接瞬時應力,焊接瞬時變形,焊接殘余應力,焊接殘余變形,,,,2024/3/17,研究焊接應力與變形的基本假定,為何在研究焊接應力與焊接變形時提出基本假定，以及在其他科學研究中提出假定的必要性研究焊接應力與變形提出哪幾種假定,2024/3/17,平截面假定金屬性能不變假定材料內部組織均勻性假定金屬屈服點與溫度關系的簡化處理（圖1-2板書詳解）,研究焊接應力與變形的基本假定,2024/3/17,焊接應力與變形產

6、生的原因,影響焊接應力與變形的原因,焊件的受熱不均勻,焊縫金屬的收縮、金相組織的變化及焊件本身的剛性不同,焊縫位置、焊接順序、焊接電流、焊接方向等,2024/3/17,1.焊件不均勻受熱時應力與變形的產生,均勻加熱時的應力與變形,,不受約束,均勻,加熱,冷卻,加熱過程中不產生任何內應力,冷卻后也不會殘留熱核殘余應力與殘余變形,,2024/3/17,焊件不均勻受熱時應力與變形的產生,均勻加熱時的應力與變形,受約束,均勻,加熱,冷卻,t

7、<ts,t>ts,加熱過程中的變形全部為彈性變形,內部變形由彈性變形+塑性變形,,t<ts,t>ts,溫度恢復后，桿件自由收縮到原始尺寸，應力全部消失,,1.如果能充分自由收縮,2.如果桿件受到絕對約束,3.如果桿件的收縮不充分（實際情況）,,2024/3/17,典型長板條構件中心加熱時的應力與變形情況（補充焊接時的溫度分布,并通過板書詳解圖1-3 P5）典型長板條構件一側加熱時的應力與變形情況（通過板書詳

8、解圖1-4 P6）,焊件不均勻受熱時應力與變形的產生,2024/3/17,焊縫金屬在冷卻過程中的體積不能自由收縮引起由于焊接時的高溫電弧使金屬在加熱及冷卻過程中發(fā)生相變，產生了不同的金相組織，由于此組織的比體積不相同而引起與焊件本身的剛性及周圍的約束引起不同的變形程度,焊接應力與變形產生的其他因素,2024/3/17,第二節(jié) 焊接變形,焊接殘余變形的種類及其影響因素預防焊接變形的措施校正焊接殘余變形的方法,2024/3/17

9、,1.焊接殘余變形的種類及其影響因素,焊接殘余變形的五種基本變形形式一. 收縮變形,由于焊縫及其附近區(qū)域在焊接高溫的作用下產生縱向的壓縮塑性變形，當焊接冷卻后該區(qū)域產生收縮而引起,橫向收縮變形與縱向收縮基本相同，但是影響的因素較多：線能量、接頭形式、裝配間隙、板厚等,2024/3/17,縱向收縮變形的影響因素,焊縫的長度焊件的橫截面積大小焊接材料的彈性模量焊件中產生壓縮塑性變形的區(qū)域面積大小產生壓縮塑性的變形率,2024/3/

10、17,縱向收縮變形的規(guī)律及措施,焊件的橫截面積越大—焊件的縱向收縮量越小焊縫的長度越長—焊件的縱向收縮量越大焊接時的熱輸入越大—縱向收縮越大焊件的原始溫度越高—焊件的縱向收縮量越大焊件材料的線膨脹系數越大—焊件的縱向收縮量越大,采用間斷焊縫代替連續(xù)焊縫,采用多層焊接工藝代替單層焊(補充),焊接時提高焊件的初始溫度，可降低壓縮塑性的變形量,選擇線膨脹系數較小的材料進行焊接,2024/3/17,縱向及橫向收縮量的計算,1. 單層對接

11、焊縫,,焊縫的橫截面積,焊件的橫截面積,焊縫的長度,板厚,K1為系數，與焊接方法和材料有關,2024/3/17,縱向及橫向收縮量的計算,2. 多層對接焊縫,,第一層焊縫的橫截面積,焊件的橫截面積,焊縫的長度,屈服應變值,焊縫層數,2024/3/17,焊接線能量增大—橫向收縮量增大裝配間隙增大—橫向收縮量增大橫向收縮量的分布規(guī)律：沿著焊接長度方向由小到大，隨后趨于穩(wěn)定。焊縫金數量填充量增加—橫向收縮量增大熱輸入、焊材板厚及坡口角度