焊接变形与应力.ppt
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1、Chapter 2 焊接变形与应力Stress and reform of welding本章重点本章重点:1.杆件的均匀加杆件的均匀加热、冷却、冷却过程的程的变形与形与应力力 2.长板条在不均匀温度板条在不均匀温度场作用下的作用下的变形与形与应力力 3.焊接残余接残余变形形 4.预防和防和矫正残余正残余变形的方法形的方法 5.焊接残余接残余应力力 6.焊接残余接残余应力的力的调节及消除措施及消除措施本章本章难点点:1.杆件的均匀加杆件的均匀加热、冷却、冷却过程的程的变形与形与应力力 2.长板条在不均匀温度板条在不均匀温度场作用下的作用下的变形与形与应力力 3.焊接残余接残余变形形 4.焊接残
2、余接残余应力力1.3.1 焊接应力与变形的基本概念 1.按应力的 分布范围2.根据结构中 的空间位置焊接接应力力产生的原因及分生的原因及分类 12.焊接应力产生的原因及分类 23.根据根据应力与力与焊 缝的相的相对位置位置4.根据根据应力力产生生 、作用的、作用的时间5.根据根据应力力 形成原因形成原因 3.焊接变形产生原因及分类 11.自由自由变形:形:当金属物体温度当金属物体温度发生生变化,或化,或发生了生了相相变,其尺寸和形状就要,其尺寸和形状就要发生生变化,如果化,如果这种种变化没有受到外界的阻碍而自由的化没有受到外界的阻碍而自由的进行。行。单位位长度的自由度的自由变形量:形量:4.焊
3、接变形产生原因及分类 22.外外观变形形:当金属物在温度:当金属物在温度变化化过程中受到阻碍,程中受到阻碍,不能完全的自由不能完全的自由变形,把能表形,把能表现出来的出来的这部分部分变形,称形,称为外外观变形形。3.内部内部变形形:把未表:把未表现出来的那部分出来的那部分变形,称形,称为内内部部变形形 ;5.焊接残余变形的基本类型 6.纵向横向收缩变形7.角变形、弯曲变形和波浪变形8.杆件的均匀加热和冷却过程中的变形和应力 简化假定化假定:1.金属材料的性参数金属材料的性参数 是与温度是与温度变化无关的参数化无关的参数 2.金属的相金属的相变温度很高,不考温度很高,不考虑组织应力力 3.材料屈
4、服极限与温度材料屈服极限与温度变化关系化关系9.不同拘束条件下杆件均匀加热、冷却时的变形和应力 1.杆件在无拘束条件下杆件均匀加热、冷却时的变形和应力 10.2.杆件在拘束条件为均匀加热、冷却时皆不能自由变形的变形和应力 11.2.杆件在拘束条件为均匀加热、冷却时皆不能自由变形的变形和应力12.2.杆件在拘束条件为均匀加热、冷却时皆不能自由变形的变形和应力13.3.杆件在拘束条件为加热时不能自由膨胀,冷却时能自由收缩是的变形和应力 14.3.杆件在拘束条件为加热时不能自由膨胀,冷却时能自由收缩是的变形和应力15.3.杆件在拘束条件为加热时不能自由膨胀,冷却时能自由收缩是的变形和应力16.3.长
5、板条(长宽比45)在不均匀温度场作用下变形和应力 假定假定:1.单向向应力力2.线热源,厚度方向上温度是均匀的源,厚度方向上温度是均匀的3.截面保持平面截面保持平面 17.长板条在中心加热引起的纵向收缩变形和应力 18.长板条非对称加热引起的变形和应力 19.长板条冷却后产生的残余应力和变形残余残余应力的分力的分布是:布是:焊缝及及近近焊缝区域受区域受到拉到拉应力,常力,常达以后随达以后随远离离焊缝依次是依次是压应力,拉力,拉应力,力,形成三个正形成三个正负相相间的的应力分力分布区。布区。20.4.焊接残余变形 21.纵向收缩变形及产生的弯曲变形 纵向收缩变形结论 22.纵向收缩量的计算1.单
6、层焊的的纵向收向收缩量量:F构件截面构件截面积 L构件构件长度度 -焊缝截面截面积2.多多层焊的收的收缩量量:焊接方法CO2焊埋弧焊手工焊材料低碳钢低碳钢奥氏体钢K10.0430.0710.0760.0480.0570.07623.纵向引起弯曲变形结论 24.横向收缩变形及其产生的挠曲变形 25.对接接头横向变形的实验数据26.丁字接头及搭接接头横向收缩27.横向收缩变形结论 28.横向引起弯曲变形 横向引起弯曲横向引起弯曲变形与形与焊缝到到焊件形心的距件形心的距离成正比离成正比29.角变形 1.焊缝横向收横向收缩引起的弯曲角引起的弯曲角变形形 2.焊缝金属收金属收缩引起的引起的倾斜角斜角变形
7、形 30.对接接头角变形31.丁字接头和搭接接头的角变形32.波浪变形 原因原因:薄板在承受:薄板在承受压应力,当其中的力,当其中的压应力达到力达到-临界界应力,薄力,薄板将出板将出现波浪波浪变形失形失去承去承载能力,称之能力,称之为失失稳。33.错边变形 原因原因:主要是:主要是焊接接过程中程中对接接边的的热量不量不平衡,装配不平衡,装配不善会造成善会造成错边34.5.预防和矫正焊接残余变形的方法 1.合理合理设计:1.选用用对称截面的称截面的结构,构,焊缝布布置置对称,在称,在设计时,安排,安排焊缝尽可能使尽可能使焊缝对称于截面称于截面的中性的中性轴35.1.合理设计2.合理的合理的选择焊
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