焊接應(yīng)力與變形1

1、焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形2. 焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因?qū)W習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容1. 應(yīng)力與變形的基本常識應(yīng)力與變形的基本常識3. 焊接變形的種類焊接變形的種類 1. 應(yīng)力與變形的基本常識應(yīng)力與變形的基本常識難度系數(shù)難度系數(shù)重要系數(shù)重要系數(shù)概念識記概念識記（1）變形）變形（2）應(yīng)力）應(yīng)力（3）焊接應(yīng)力）焊接應(yīng)力變形的分類變形的分類（1）變形）變形彈性變形彈性變形塑性變形塑性變形變形的分類變形的分類（2）變形）變形自由變形自由變形非自由變形非自由變形（1）不受約束的桿件在均勻加熱時(shí)的應(yīng)力與變形：）不受約束的桿件在均勻加熱時(shí)的應(yīng)力與變形：冷卻后不會(huì)有任何殘余應(yīng)力與變形。（2）受約

2、束的桿件在均勻加熱時(shí)的應(yīng)力與變形：）受約束的桿件在均勻加熱時(shí)的應(yīng)力與變形：1）當(dāng)加熱溫度TTs時(shí)，可能出現(xiàn)以下三種情況：a)如果桿件能充分自由收縮，那么桿件中只出現(xiàn)殘余變形面無殘余應(yīng)力。b)如果桿件受絕對拘束，那么桿件中沒有殘余變形而存在較大的殘余應(yīng)力。c)如果桿件收縮 不充分，那么桿件中既有殘余應(yīng)力又有殘余變形。桿件加熱時(shí)的應(yīng)力與變形桿件加熱時(shí)的應(yīng)力與變形桿件加熱時(shí)的應(yīng)力與變形桿件加熱時(shí)的應(yīng)力與變形a）自由狀態(tài)）自由狀態(tài)b）自由延伸）自由延伸-限制收縮狀態(tài)限制收縮狀態(tài)c）限制延伸）限制延伸-自由收縮狀態(tài)自由收縮狀態(tài)c）限制延伸）限制延伸-限制收縮狀態(tài)限制收縮狀態(tài)應(yīng)力的分類應(yīng)力的分類（2）應(yīng)力

3、）應(yīng)力工作應(yīng)力工作應(yīng)力內(nèi)應(yīng)力內(nèi)應(yīng)力焊接應(yīng)力焊接應(yīng)力內(nèi)應(yīng)力的概念 內(nèi)應(yīng)力定義 指在無外力無外力作用作用下平衡平衡于物體內(nèi) 部的應(yīng)力。 內(nèi)應(yīng)力特點(diǎn)特點(diǎn) 拉壓共存；拉壓平衡；在應(yīng)力分 布圖上至少有3塊面積。 內(nèi)應(yīng)力別名 初始應(yīng)力，鎖定應(yīng)力，固有應(yīng)力、反作用應(yīng)力等。 內(nèi)應(yīng)力舉例鑄件，焊接件，鉚接件等都存在鑄件，焊接件，鉚接件等都存在內(nèi)應(yīng)力內(nèi)應(yīng)力鑄件中的內(nèi)應(yīng)力分布 yx 受壓區(qū)受壓區(qū) 受拉區(qū)鉚接件中的內(nèi)應(yīng)力分布 y鉚釘鉚釘工件x內(nèi)應(yīng)力分布焊接件中內(nèi)應(yīng)力的分布 特點(diǎn)：中心區(qū)域受拉； 兩邊區(qū)域受壓。xy內(nèi)應(yīng)力是一種普遍存在的現(xiàn)象 思考： 1、 菜板為什么會(huì)裂？ 2、 鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件中有無內(nèi)應(yīng)力？ 3、

4、熟好的西瓜為什么容易裂開？ 4、 腹部有未愈合傷口的人為什么不敢直腰？焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因（1）焊件受熱不均勻）焊件受熱不均勻（2）焊縫金屬的收縮）焊縫金屬的收縮（3）金屬組織的變化）金屬組織的變化（4）焊件的剛性和約束）焊件的剛性和約束焊件的受熱不均勻焊件的受熱不均勻焊接溫度場焊接溫度場課堂任務(wù)一課堂任務(wù)一討論分析討論分析展示受熱不均勻?qū)е潞附討?yīng)力與變形的機(jī)理展示受熱不均勻?qū)е潞附討?yīng)力與變形的機(jī)理（1）長板條中心加熱）長板條中心加熱（2）長板條一側(cè)加熱）長板條一側(cè)加熱（1）長板條中心加熱）長板條中心加熱（2）長板條一側(cè)加熱）長板條一側(cè)加熱1）對構(gòu)件進(jìn)行不均勻加熱，

5、在加熱過程中，只要溫度高于）對構(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，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)力和殘余變形構(gòu)件必然有殘余應(yīng)力和殘余變形 。2）通常，焊接過程中焊件的變形方向與焊后焊件的變形方）通常，焊接過程中焊件的變形方向與焊后焊件的變形方向相反。向相反。3）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，）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，冷卻時(shí)壓縮塑性變形區(qū)要收縮。冷卻時(shí)壓縮塑性變形區(qū)要收縮。4）焊接過程中及焊接結(jié)束后，焊件中的應(yīng)力分布是不均勻）焊接過程中及焊接結(jié)束后，焊件中

6、的應(yīng)力分布是不均勻的。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)的。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。力。 由上述討論可知由上述討論可知: 當(dāng)焊縫金屬冷卻，由液態(tài)轉(zhuǎn)為固態(tài)時(shí)，其體積要收縮。當(dāng)焊縫金屬冷卻，由液態(tài)轉(zhuǎn)為固態(tài)時(shí)，其體積要收縮。由于焊縫金屬與母材是緊密聯(lián)系的，因此，焊縫金屬并不能自由由于焊縫金屬與母材是緊密聯(lián)系的，因此，焊縫金屬并不能自由收縮。收縮。 這將引起整個(gè)焊件的變形，同時(shí)在焊縫中引起殘余應(yīng)力。這將引起整個(gè)焊件的變形，同時(shí)在焊縫中引起殘余應(yīng)力。 焊縫中先結(jié)晶的部分要阻止后結(jié)晶部分的收縮，由此也會(huì)產(chǎn)生焊縫中先結(jié)晶的部分要阻止后結(jié)晶部分的收縮，由此也會(huì)產(chǎn)生焊接

7、應(yīng)力與變形的拘束程度越小，則焊接變形越大，而焊接應(yīng)力焊接應(yīng)力與變形的拘束程度越小，則焊接變形越大，而焊接應(yīng)力越小。越小。（2）焊縫金屬的收縮）焊縫金屬的收縮 鋼在加熱及冷卻過程中發(fā)生相變，可得到不鋼在加熱及冷卻過程中發(fā)生相變，可得到不同的組織，這些組織的比容各不相同，由此也同的組織，這些組織的比容各不相同，由此也會(huì)造成焊接應(yīng)力與變形。會(huì)造成焊接應(yīng)力與變形。 定義：在焊接過程中，局部金屬發(fā)生相變，定義：在焊接過程中，局部金屬發(fā)生相變，其比容增大或減小而引起的應(yīng)力稱為相變應(yīng)力。其比容增大或減小而引起的應(yīng)力稱為相變應(yīng)力。（3）金屬組織的變化）金屬組織的變化 焊件自身的剛性及受周圍的拘束程度越大，焊焊件自身的剛性及受周圍的拘束程度越大，焊接變形越小，焊接應(yīng)力越大；反之，焊件自身接變