工信版（中职）焊接结构与制造第2章教学课件

YCF （中职）焊接结构与制造第2章教学课件 1 第2章 焊接应力与变形及其控制 2.1 焊接应力与变形的产生 2.2 焊接残余应力及其控制 2.3 焊接残余变形及其控制 2.4 焊接结构强度的基本知识 复习思考题 下一页 返回 2 第2章 焊接应力与变形及其控制 焊接结构生产中，由于受到局部高温加热而造成焊件上不同区域温度分布不平衡，从而使其产生不均匀受热膨胀，高温区的膨胀会受到低温区的束缚和制约而产生一定的塑性变形，并最终导致焊件在焊后产生残余应力和残余变形。这种在焊接结构生产过程中产生的焊接变形和应力不仅影响到焊接结构的加工精度，而且还会影响到焊接结构的使用性能。本章重点介绍焊接应力与变形产生的主要原因;焊接应力分布的一般规律;焊接过程中如何消除和降低焊接应力;预防焊接变形的方法和焊后矫正焊接残余变形的措施。 上一页 下一页 返回 2. 1 焊接应力与变形的产生 2.1.1 内应力及产生原因 物体所受的力分为外力和内力，内力是平衡于物体内部的作用力。而物体单位截面上所受的内力称为应力。根据引起内力的原因不同，应力分为工作应力和内应力。 (1)工作应力。物体由于受到外力的作用而在其内部单位截面上出现的内力称为工作应力。工作应力的特点是因物体受到外力的作用而存在。所以，没有外力就不会有工作应力。 (2)内应力。物体在没有受到外力作用的情况下而平衡于内部的应力称为内应力。内应力的产生原因很多。如物体内部成分不均匀、金相组织及温度的变化不均匀等。内应力存在于许多工程结构中，如焊接结构、铸造结构、铆接结构等。 内应力按其分布范围可分为宏观内应力和微观内应力。宏观内应力的分布范围较大，内应力在这一较大范围内平衡，该范围一般与结构尺寸相当。微观内应力存在和平衡于相当于原子大小的范围内。 上一页 下一页 返回 2. 1 焊接应力与变形的产生 内应力按其产生的原因不同又可分为热应力、相变应力和残余应力等几种。热应力又称为温度应力，它是在物体受到不均匀加热和冷却过程中产生的，其大小与加热温度的高低、温度分布的不均匀程度、材料的热物理性能及工件本身的刚度等有关。热应力比较广泛地出现在各种温度不均匀的工程结构中，如化工反应容器、热交换器、飞行器等;相变应力是金属相变时，由于不同组织的比容不同而引起的，如奥氏体分解为珠光体或奥氏体转变为马氏体时都会引起体积膨胀，而体积膨胀受到周围材料的拘束作用，结果就会产生应力;残余应力是由于物体受热不均匀引起的应力达到材料的屈服点，材料即发生局部塑性变形，当温度均匀化后，物体中仍然会残余一部分应力，这种应力是温度均匀后残存在物体中的，所以称为残余应力。 焊接应力属于内应力。它是由于焊接的不均匀加热和冷却而引起并存在于焊件中。焊接应力按其作用时间不同口1一分为焊接瞬时应力和焊接残余应力。焊接过程中某一瞬时存在于焊件中的内应力称为焊接瞬时应力，它是随时间而变化的;待焊件冷却后，残留于焊件中的内应力称为焊接残余应力。 上一页 下一页 返回 2. 1 焊接应力与变形的产生 2.1.2 变形 物体在某些外界条件(外力或温度等因索)的作用下，其内部原子的相对位置发生改变，宏观表现为形状和尺寸的变化，这种变化称为物体的变形。 按物体变形的性质可分为弹性变形和塑性变形;按变形的拘束条件分为自由变形和非自由变形。 1.弹性变形与塑性变形 物体在外力或其他因索作用下发生变形，当外力或其他因索去除后变形也随之消失，物体可恢复原状，这样的变形称为弹性变形。当外力或其他因索去除后变形仍然存在，物体不能恢复原状的这种变形称为塑性变形。 2.自由变形与非自由变形 物体的变形不受外界任何阻碍自由地进行，这种变形称为自由变形。自由变形只与材料性质及温差有关，而与物体原长无关。如果 上一页 下一页 返回 2. 1 焊接应力与变形的产生 金属杆件在均匀加热时变形局部受阻，则变形量不能完全表现出来，就是非自由变形。其中，把能表现出来的这部分变形称为外观变形(或可见变形)，把末表现出来的那部分变形称为内部变形。 焊接变形是由焊接而引起焊件的尺寸改变。其中焊接过程中的变形称为焊接瞬时变形;焊后残存于焊件中的变形称为焊接残余变形。 2.1.3焊接应力与变形的产生原因 由于焊接一般为局部加热，同时热源又移动，因此距热源不同点处的温度不同。在整个加热和冷却过程中构件上各处的温度是变化的，这种温度变化的过程又叫焊接热过程。由于焊接热过程相当复杂，