《焊接应力与应变》由会员分享，可在线阅读，更多相关《焊接应力与应变（2页珍藏版）》请在装配图网上搜索。
1、焊接应力与变形焊接是现代生产中应用很广泛的一种连接金属加工方法，与其它热加工相比，它具有 生产周期短，成本低，结构设计灵活，用材合理以及能以大化小等一系列优点，从而在工业 生产中得到广泛的应用，如造船、电站、汽车石油、桥梁、矿山机械等行业，焊接已成 为不可缺少的加工手段。在世界主要的工业国家里，每年钢产量的左右要用于生产焊接结构。 随着工业的发展，被焊接的材料种类越来越多，焊接结构越来越复杂，焊接工作量越来越大， 这对于生产的质量效率等提出了更高的要求。但是在焊接过程中，焊接应力和焊接变形是不 可避免的，焊接应力不仅对结构质量和使用性能有一定影响，而且焊接应力过大，可使构件 产生裂缝，甚至导致
2、断裂。焊接变形超过允许值，有时要经过矫正才能满足使用要求，有 时因矫正无效而报废，因此，随着工业的发展，焊接材料的增多，各类产品的日益向高参数 大型化发展，研究焊接应力与焊接变形具有特别重要的意义。1焊接应力、变形原因分析焊接过程的实质是利用加热或加压等手段借助于金属原子的结合与扩散作用，使分离 的金属材料牢固地连接起来。手工电弧焊是利用焊条与工件之间产生的电弧热，将工件和焊 条熔化而进行焊接的。在焊接过程中，电弧在焊条与被焊工件之间燃烧，电弧热使工件和 焊条同时熔化形成熔池。焊接时，电弧沿工件逐渐移动并对工件进行局部加热，因此在焊接 过程中，焊缝区的金属都是由常温状态下被加热到较高的温度，然
3、后再逐渐冷却到常温，但 随各点金属所在位置的不同，其最高加热温度是不同的，因此，在焊接过程中各点都相当于 受到一次不同程度的热处理，因而必然有相应的组织与性能变化。焊接热影响区的大小和 组织性能变化程度决定于焊接方法、焊接规范、焊接形式，焊后冷却速度等因素。焊接热 影响区在焊接过程中是不可避免的，用手工电弧焊，焊接一般低碳钢结构时，热影响区较窄， 危害较小，焊后不进行热处理就能保证使用；但对于重要的钢结构，要用焊后热处理的方法 以消除焊接热影响区；对焊后不能接受热处理的金属材料或构件，则只能正确选择焊接方法 与焊接工艺来减少焊接热影响区的范围，以减少不利影响与危害。焊接过程中对焊件进行了 局部
4、的不均匀的加热是产生焊接应力与变形的根本原因，焊接时，焊缝区被加热到很高的温 度，离焊缝愈远被加热的温度愈低，根据金属材料热胀冷缩的特性，焊接各区因温度不同将 产生大小不等的纵向膨胀，各区域的金属能自由地伸长而不受周围金属的阻碍，但钢板是一 个整体，这种伸长不能自由地实现，钢板端面只能比较均衡地伸长，于是被加热到高温的焊 缝区金属因受两边金属的阻碍而产生压应力，远离焊缝区的金属则受拉应力，该区域就产生 了压缩塑性变形。2减小焊接应力的方法措施在实际生产中，最有效的减少内应力的方法是焊前预热，预热温度一般在 350C-400C，预热可使焊缝部分金属和周围的温差减小，焊后又可以缓慢地收缩，可显 著
5、减少焊接应力。如果没有预热条件，也可以利用锤击焊缝来减小残余应力。实践证明， 锤击焊缝区，应力可减小1/2-1/4，但锤击温度必须维持在100C-150C或400C以上，要 避免在200C-300C之间，因为此时金属处于兰脆阶段，锤击焊缝容易断裂。多层焊时，除 第一层和最后一层焊缝外每层都要锤击，第一层不锤击是为了避免根部裂缝，最后一层不锤 击是为了防止由于锤击而引起的冷作硬化。最常见的也是最有效的消除内应力的方法是对工 件进行高温回火，即将工件均匀加热到600C-650C，保温一定时间（不少于1小时）然后 缓慢冷却。同一种材料回火温度越高，时间越长应力消除的越彻底。一般通过整体高温回 火可将80%-90%以上的残余应力消除掉。此外，还可用机械拉伸法，焊后对焊件进行加载拉伸，产生拉伸塑性变形，它的方向 和压缩残余变形相反，以减少压缩残余变形，从而减少残余应力。对于焊缝比较规则厚度不 大于40mm的板壳结构也可用温差拉伸法，即将焊缝两侧加热到150C-200C，然后用水 冷却，使焊缝区域受到拉伸塑性变形以消除纵向残余应力。对于碳素钢、不锈钢件也可对焊 缝区域施加振动载荷，振源与结构发生稳定共振，利用稳定共振的变载应力，使焊缝区域产 生塑性变形，以达到消除内应力的目的。3 预防焊接变形的方法措施
焊接应力与应变
