焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)ppt課件(2)(已修改)
2025-05-16 05:26 本頁面
【正文】 焊接應(yīng)力與變形 焊接時(shí)，由于局部高溫加熱而造成焊件上溫度分布不均勻，最終導(dǎo)致在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生了焊接應(yīng)力與變形。 焊接應(yīng)力是焊接過程中及焊接過程結(jié)束后，存在于焊件中的內(nèi)應(yīng)力。 焊接變形是由焊接而引起的焊件尺寸的改變。 a)自由變形 b)非自由變形 返回 ΔLT 是自由變形： ΔLT =LL0 （如圖 a) Δ Le 是外觀變形， Δ L是內(nèi)部變形： Δ L= ΔLT Δ Le （如圖 b) εT是自由變形率： εT= ΔLT / L0=α(TT0) 外觀變形率 εe= Δ Le / L0 內(nèi)部變形率 ε = Δ L / L0 鋼板條中心加熱和冷卻時(shí)的應(yīng)力與變形 a)原始狀態(tài) b)、 c)加熱過程 d)、 e)冷卻過程 鋼板邊緣一側(cè)加熱和冷卻時(shí)的應(yīng)力與變形 a)原始狀態(tài) b)假設(shè)各板條的伸長 c)加熱后的變形 d)假設(shè)各板條的收縮 e)冷卻后的變形 a) b) c) d) e) 對(duì)接接頭縱向殘余應(yīng)力在焊縫橫截面上的分布情況 板邊堆焊時(shí)的縱向殘余應(yīng)力與變形 不同長度焊縫縱截面上縱向殘余應(yīng)力 σ χ 的分布 a)短焊縫 b) 長焊縫 圖 114 焊接梁柱的縱向殘余應(yīng)力分布 a)焊接 T形梁的殘余應(yīng)力 b)焊接工字梁的殘余應(yīng)力 c)焊接箱形梁的殘余應(yīng)力 a) b) c) 圖 115 圓筒環(huán)縫縱向殘余應(yīng)力分布 圓筒環(huán)縫縱向殘余應(yīng)力分布 結(jié)論 1）對(duì)構(gòu)件進(jìn)行不均勻加熱，在加熱過程中，只要溫度高于材料屈服點(diǎn)的溫度，構(gòu)件就會(huì)產(chǎn)生壓縮塑性變形，冷卻后，構(gòu)件必然有殘余應(yīng)力和殘余變形 。 2）焊接加熱時(shí)，焊縫及其附近區(qū)域?qū)a(chǎn)生壓縮塑性變形 3）焊接結(jié)束后，焊縫及其附近區(qū)域的殘余應(yīng)力通常是拉應(yīng)力 。 。 4）焊接過程中焊件的變形方向與焊后焊件的變形方向相反。 焊接殘余應(yīng)力對(duì)焊接結(jié)構(gòu)的影響 ： ： 為了保證加工精度，應(yīng)對(duì)焊件先進(jìn)行消除應(yīng)力處理，再進(jìn)行機(jī)械加工。 ： 減小焊接殘余應(yīng)力的措施 設(shè)計(jì)措施 （ 1）盡量減少結(jié)構(gòu)上焊縫的數(shù)量和焊縫尺寸 （ 2）避免焊縫過分集中，焊縫間應(yīng)保持足夠的距離 （ 3）采用剛度較小的接頭形式 三條角焊縫在空間相交，在交點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生三軸應(yīng)力，塑性降低，可焊到性差，嚴(yán)重的應(yīng)力集中。 圖 117 返回 容器接管焊縫 圖 118 b) a) b) 焊接管的連接 a)插入式 b)翻邊式 工藝措施 （ 1）采用合理的裝配焊接順序和方向 （ 2）預(yù)熱法 （ 3）冷焊法：盡量采用小的焊接熱輸入，選用小直徑焊條、小電流、快速焊及多層多道焊。 （ 4）降低焊縫的拘束度 （ 5）加熱“減應(yīng)區(qū)”法：此法在鑄鐵補(bǔ)焊中應(yīng)用最多 應(yīng)保證焊縫縱向和橫向收縮均能比較自由，即先焊相互錯(cuò)開的短焊縫，后焊直通長焊縫 1 2 3 4 5 6 7 8 9 圖 121 帶蓋板的雙工字梁結(jié)構(gòu)焊接順序 圖 123 平面交叉焊縫的焊接順序 a) b) c) d) 圖 122 對(duì)接工字梁的焊接順序 圖 124 對(duì)接焊縫與角焊縫交叉 圖 125 a) b) 降低局部剛度減少內(nèi)應(yīng)力 a)平板少量翻邊 b)鑲板壓凹 圖 126 受熱后冷卻收縮區(qū) 熱膨脹或冷卻收縮方向 加熱“減應(yīng)區(qū)”法示意圖 a)加熱過程 b)冷卻過程 被加熱的減應(yīng)區(qū) 消除焊接殘余應(yīng)力的方法 （ 1）整體熱處理 （ 2）局部熱處理 ：在構(gòu)件上施加一定的拉應(yīng)力，使焊縫及其附近產(chǎn)生拉伸塑性變形，與焊接時(shí)在焊縫及其附近所產(chǎn)生的壓縮塑性變形相抵消一部分，達(dá)到松弛焊接殘余應(yīng)力的目的。 ：采用局部加熱形成的溫差來拉伸壓縮塑性變形區(qū)。 返回 焊接變形的種類及其影響因素 按照變形的外觀形態(tài)來分，可分為：收縮變形、角變形、彎曲變形、波浪變形和扭曲變形。 ：焊件尺寸比焊前縮短的現(xiàn)象 ：產(chǎn)生的根本原因是由于焊縫的橫向收縮沿板厚分布不
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