第六章 焊接应力与变形（课件）-《焊工工艺基础》同步教学（劳动版）

第六章 焊接应力与变形 § 6-1　焊接应力与变形的形成 § 6-2　焊接残余变形 § 6-3　焊接残余应力 § 6-1　焊接应力与变形的形成 一、焊接应力与焊接变形 焊接构件由焊接而产生的内应力叫焊接应力， 焊后残留在焊件内的焊接应力叫焊接残余应力。 物体在受到外力的作用时，会出现形状、尺寸的变化，称为物体的变形。焊件由焊接产生的变形叫焊接变形，焊后焊件残留的变形叫焊接残余变形。 二、焊接应力与变形产生的原因 1. 均匀加热引起应力与变形的原因 焊接应力和变形产生过程示意图 ａ) 钢杆自由伸缩　ｂ) 钢杆加热时的变形　ｃ) 钢杆冷却后的变形 2. 焊接过程引起应力与变形的原因 平板对接焊时的焊接应力与变形 ａ) 原始状态　ｂ) ｃ) 加热过程　ｄ) ｅ) 冷却以后 􀱇表示拉应力　􀱉表示压应力 § 6-2　焊接残余变形 一、焊接残余变形的分类 ａ) 收缩变形　ｂ) 角变形　ｃ) 弯曲变形　ｄ) 波浪变形 ｅ) 扭曲变形　ｆ) 错边变形 纵向和横向收缩变形 Δx—纵向收缩变形　Δy—横向收缩变形 2. 弯曲变形 弯曲变形常见于焊接梁、柱、管道等焊件，对这类焊接结构的生产造成较大的危害。 弯曲变形的大小以挠度f来度量，f是焊后焊件的中心偏离原焊件中心轴的最大距离。 弯曲变形的挠度 （1）由纵向收缩变形造成的弯曲变形 由纵向收缩变形造成的弯曲变形 （2）由横向收缩变形造成的弯曲变形 由横向收缩变形造成的弯曲变形 3. 角变形 几种焊接接头的角变形 ａ) 对接接头　ｂ) Ｔ 形接头　ｃ) 堆焊 4. 波浪变形 薄板焊接的波浪变形 5. 扭曲变形 工字梁的扭曲变形 ａ) 焊前　ｂ) 焊后 6. 错边变形 错边变形 ａ) 长度方向的错边　ｂ) 厚度方向的错边 二、影响焊接残余变形的因素 1. 焊缝在结构中的位置 焊缝在结构上位置不对称造成的弯曲变形 ａ) 单道焊缝的钢管焊接　ｂ) T形梁的焊接 2. 焊接结构的刚度 （1）结构抵抗拉伸的刚度 主要决定于结构截面积的大小。 （2）结构抵抗弯曲的刚度 主要看结构截面的形状和尺寸大小。 几种梁的截面形状 （3）结构抵抗扭曲的刚度 除了决定于结构的尺寸大小外， 最主要的是结构截面形状。 一般来说，短而粗的焊接结构， 刚度较大；细而长的构件，抗弯刚度小。结构整体刚度总是比部件刚度大。因此，生产中常采用整体装配后再进行焊接的方法来减少焊接变形。 3. 焊接结构的装配及焊接顺序 工字梁的装配顺序和焊接顺序 ａ) 工字梁的结构形式　ｂ) 边装边焊顺序　ｃ) 总装后再焊接顺序 1—下盖板　2—腹板　3—上盖板 双Y形坡口对接接头的角变形 ａ) 合理的焊接顺序　ｂ) 不合理的焊接顺序 4. 其他因素 （1）结构材料的线膨胀系数 （2）焊接方法 （3）焊接参数 （4）焊接方向 （5）焊接坡口形式 三、控制焊接残余变形的措施 1. 采用合理的装配焊接顺序 （1）对称焊缝采用对称焊接法 圆筒体环形焊缝对称焊接顺序 （2）不对称焊缝先焊焊缝少的一侧 压型上模及其焊接顺序 （3）采用不同的焊接顺序控制焊接变形 长焊缝的几种焊接顺序 ａ) 分段退焊法　ｂ) 分中分段退焊法　ｃ) 跳焊法　ｄ) 交替焊法　ｅ) 分中对称焊法 2. 反变形法 锅炉汽包的反变形法焊接 ａ) 汽包非反变形法焊接的焊后变形　ｂ) 汽包反变形法焊接翻转胎具　 ｃ) 管座的跳焊顺序 Y 形坡口对接的反变形法焊接 a) 产生角变形　b) 采取反变形法 3. 刚度固定法 薄板焊接的刚度固定法 １—压铁　２—焊件　３—平台 防护罩用临时支撑的刚度固定 １—临时支撑　２—底平板　３—立板　４—圆周法兰盘 刚度固定防止法兰角变形 4. 散热法 散热法示意图 ａ) 喷水散热　ｂ) 浸入水中散热　ｃ) 水冷铜块散热 １—焊炬　２—焊件　３—喷水管　４—水冷铜块 5. 热平衡法 采用热平衡法防止焊接变形 四、残余变形的矫正 1. 机械矫正法 工字梁焊后变形的机械矫正 ａ) 拱曲焊件　ｂ) 用拉紧器拉　ｃ) 用压头压　ｄ) 用千斤顶顶 2. 火焰矫正法 火焰矫正法的加热方式 ａ) 点状加热　ｂ) 线状加热　ｃ) 三角形加热 （1）点状加热矫正 火焰加热的区域为一个点或多个点，加热点直径一般小于15mm。 （2）线状加热矫正 水火矫正 （3）三角形加热矫正 火焰矫正法实例 ａ) 点状加热矫正　ｂ) 线状加热矫正　ｃ) 三角形加热矫正 § 6-3　焊接残余应力 一、焊接残余应力的分类 1. 按引起应力的基本原因分类 （1）热应力 （2）相变应力 （3）拘束应力 2. 按应力的作用方向分类 （1）纵向应力 （2）横向应力 3. 按应力在空间的方向分类 （1）单向应力 （2）双向应力 （3）三向应力 二、控制焊接残余应力的