过程装备制造Chapter+2+焊接变形与应力.ppt

第二章焊接变形和应力变形，本章重点：1。棒材均匀加热和冷却过程中的变形和应力：2.不均匀温度场作用下长板条的变形和应力：3.焊接残余变形；4.防止和纠正残余变形的方法；5.焊接残余应力；6.焊接残余应力的调整和消除措施。本章难点：1 .棒材的均匀加热；冷却过程中的变形和应力2。不均匀温度场下长板的变形和应力。焊接残余变形4。焊接残余应力3.1焊接应力和变形的基本概念1。根据应力分布范围2。根据结构中的空间位置，焊接应力的原因和分类1。焊接应力的原因和分类2。3.根据应力和焊缝4的相对位置。根据压力产生的时间和动作5。根据应力形成的原因、焊接变形的原因及其分类1、1。自由变形：当金属物体的温度发生变化或经历相变时，其尺寸和形状会发生变化。如果这种改变不受外界的阻碍，它将自由进行。单位长度的自由变形：焊接变形的原因和分类。外观变形：当金属物体在温度变化过程中被阻挡，不能完全自由变形时，这部分可以表达的变形称为外观变形。3.内部变形：未显示的变形部分称为内部变形。焊接残余变形的基本类型，纵向和横向收缩变形，角变形，弯曲变形和波浪变形，棒材均匀加热和冷却过程中的变形和应力，简化假设：1。金属材料的性参数是与温度变化无关的参数。不管组织应力如何，金属的相变温度都非常高。不同约束条件下均匀加热和冷却过程中材料屈服极限与温度变化、变形和应力的关系。1.无约束条件下均匀加热和冷却过程中棒材的变形和应力；2.均匀加热和冷却过程中棒材的变形和应力；2.均匀加热和冷却过程中棒材的变形和应力；2.均匀加热和冷却过程中棒材的变形和应力；3.均匀加热和冷却过程中棒材的变形和应力；和3。加热期间的酒吧。冷却时可自由收缩的变形和应力；3.加热时不会自由膨胀，冷却时会自由收缩的变形和应力；3.加热时不会自由膨胀，冷却时会自由收缩的变形和应力；3.长板条(长宽比45)在不均匀温度场作用下的变形和应力，假设：1。单向应力；2.线性热源。厚度方向的温度是均匀的。3.横截面保持平坦。中心长带加热引起的纵向收缩变形和应力，长带不对称加热引起的变形和应力，以及长带冷却引起的残余应力和变形。残余应力分布为：焊缝和焊缝附近区域受到拉应力，压应力和拉应力随后远离焊缝，形成三个正、负交变应力分布区。4。焊接残余变形、纵向收缩变形和弯曲变形、纵向收缩变形结论，计算纵向收缩量，1。单层焊接的纵向收缩量：f-部件的截面积l-部件的长度-焊缝2的截面积。多层焊接收缩量：纵向弯曲变形结论、横向收缩变形和弯曲变形、对接接头横向变形实验数据、t型接头和搭接接头横向收缩、横向收缩变形结论：横向弯曲变形产生，横向弯曲变形与焊缝到焊件质心的距离成正比。角度变形：1。焊缝横向收缩引起的弯曲角变形；2.焊缝金属收缩引起的角变形；对接接头的角变形：t型接头和搭接接头的角变形；和波浪变形。原因：薄板承受压缩应力。当压缩时原因是焊接过程中对接接头的热量不平衡，装配不当会导致对接接头变形。5.防止和纠正焊接残余变形的方法。1.合理设计：1。选择具有对称焊缝排列的对称横截面结构。在设计过程中，焊缝应尽可能与横截面的中性轴对称。1.合理设计。2.合理选择焊缝的尺寸和形式。在保证结构承载能力的情况下，尽量采用较小的焊缝尺寸3。尽可能减少焊缝数量：用型钢代替钢板，用间断焊代替连续焊。2.技术措施。1.正确确定不正确的装配顺序和焊接顺序：工字形部件，先工字形，然后安装另一个盖板。焊接后，仍有较大的挠度。正确的T形工字形部件应先固定成工字形，然后焊接。注意顺序。2.技术措施。2.选择合适的焊接顺序和方向原则。防变形法，定义：构件焊接前应在变形的相反方向预制，刚性固定法，在不发生反向变形的情况下，构件固定以限制焊接变形，(在焊接法兰上)，防止角变形和波浪变形较好，合理选择焊接方法和焊接规范，选择线能量较低的焊接方法，采用多层焊接代替单层焊接，修正残余变形方法，1。机械矫正法：尺寸较小的构件的变形是通过机械力的塑性延伸变形，为了恢复和满足形状要求，可以使用螺旋、气动和液压仪器施加外力来矫正残余变形。2.火焰矫正法：利用火焰加热时产生的局部压缩变形来缩短冷却后的较长部分，以消除变形(不适用于有晶间腐蚀倾向的不锈钢和有较大硬化倾向的钢)。6.焊接残余应力，焊接残余应力分布，1。纵向应力分布，1。纵向应力分布，横向应力分布，横向应力分布，横向应力分布，厚板中残余应力分布，封闭焊缝中残余应力分布，组织应力相变应力，焊接残余应力的影响，1。对静载荷强度的影响，2。对加工精度的影响：焊件未进行焊后应力消除处理，内部存在相互平衡的应力。进行加工时，如果承受残余应力金属的焊件的一部分被切断，焊件将再次变形(二次变形)，以重新分布残余应力，从而保持平衡。如果焊件被连续切割，将会连续变形，加工精度难以保证。焊接残余应力的影响、3对疲劳强度的影响(研究不足)和4对应力腐蚀的影响是产生裂纹的原因：拉应力、介质和腐蚀共同作用。拉伸应力越大，应力腐蚀开裂发生得越早。5对结构刚度的影响结论：在静载荷下，焊件将被加载一次，卸载后再加载一次。只要其尺寸不超过前一个，残余应力就不再起作用，外部载荷也不会影响残余应力在焊件中的分布。7.焊接残余应力的调整和消除措施。1.残余应力的调整措施。1.设计措施：设计中降低焊接应力的核心是正确布置焊缝，避免应力叠加。设计原则，工艺措施，工艺原则，消除残余应力的措施，注意：振动法的优点。从应力消除效果来看，振动法比同等尺寸的静载荷具有更好的拉伸效果，并具有设备简单、成本低、加工成本低、时间短、无高温回火引起的金属氧化问题等优点。焊接残余应力的测量，1。应力测量方法的分类根据结构是否损坏分为测试原理和应力释放方法，原理是利用应力的局部释放和构件的变形来重新分配应力以达到平衡减压方法2。车削法：该方法主要用于测量堆焊后圆柱形零件的残余应力分布，应力消除法3。小孔法：这是破坏性最小的应力法。原理是：在应力场中钻一个小孔，破坏应力平衡，重新调整孔周围的应力，测量孔附近应变计的变化，用弹性力学计算小孔处的应力。应力释放方法，4。套筒孔法：用套筒钻或管状电火花加工环形孔以释放应力，并预