10.1焊接应力及变形的种类(课件）- 《焊工工艺基础》同步教学（机械工业版）

第十章 焊接应力及变形 第一节 焊接应力及变形的种类 一、焊接应力及变形的基本形式 （一）焊接应力及变形概念 （二）焊接应力及变形的分类 1. 焊接应力的分类 （1）按照焊接应力形成的原因分 1）温度应力：在焊接时，由于加热不均匀，使各部分热膨胀不一样所引起的应力，也称热应力。 2）组织应力：在焊接时，由于不同的焊接热循环的作用，引起局部金属的金相组织发生转变。 3）凝缩应力：在焊接时，由于金属熔池从液态冷凝成固体，其体积发生收缩受到限制而形成的应力，称为凝缩应力。 4）拘束应力（“反作用”残留应力）：在焊接过程中，由于结构的刚度，或受到外界的约束，而引起的应力一般称为拘束应力，或称为 “反作用”残留应力。 5）氢致应力：焊接过程中由于扩散氢聚集在显微缺陷处而引起的集中应力。 第一节 焊接应力及变形的种类 （2）按照焊接应力在焊接结构中的作用方向分 1）线应力：应力在焊件中只沿其一个方向发生。 2）平面应力：应力存在于焊件中一个平面的不同方向上。 第一节 焊接应力及变形的种类 3）体积应力：焊接应力在焊件中沿空间三个方向上发生。 （3）按照焊接应力相对于焊缝的方向分 1）纵向应力：方向平行于焊缝轴线的应力。 2）横向应力：方向垂直于焊缝轴线的应力。 2. 焊接变形的分类 焊接变形因焊接接头的形式、钢板的厚薄、焊缝的长短、焊件的形状、焊缝的位置等原因，会出现各种不同形式的变形。 （1） 局部变形 这是指结构的某部分发生变形。它主要包括角变形和波浪变形两种。 （2）整体变形 这是指整个结构的形状或尺寸发生变化，是由于焊缝在各个方向收缩所引起的。 第一节 焊接应力及变形的种类 二、焊接残留应力对焊接结构的影响 1. 焊接残留应力对结构强度的影响 第一节 焊接应力及变形的种类 2. 焊接残留应力对结构疲劳强度的影响 在静载荷或低周疲劳载荷作用下，当焊接接头区存在着拉伸残留应力时，若该区域处于结构应力集中部位，或结构刚性、拘束度较大的部位，或焊接缺欠较多的部位，则拉伸残留应力的存在是十分危险的，它不仅会使结构的使用寿命下降，还会导致低应力脆断事故的发生。 3. 焊接残留应力对机械加工精度的影响 焊件中如果存在残留应力，则在机械加工中随着材料的切除，原来存在于这部分材料中的内应力也一起消失，它破坏了原来焊件中内应力的平衡关系，当加工好的焊件卸去夹具后，不平衡的内应力就会使焊件产生新的变形，导致焊件的最终加工精度受到影响。 4.焊接残留应力对受压构件稳定性的影响 当焊后构件存在残余压应力区，则在与外加压应力叠加后，压应力便迅速增长到失稳的临界应力状态，可导致薄板结构产生波浪变形。 5. 焊接残留应力对构件应力腐蚀开裂的影响 应力腐蚀开裂是拉应力和腐蚀共同作用下产生裂纹的一种现象。 第二节 焊接残留应力及焊接残留变形产生的原因 一、纵向焊接应力及变形 （一）焊缝在焊件单边的纵向焊接应力及变形 第二节 焊接残留应力及焊接残留变形产生的原因 （二）钢板平面焊缝上的纵向焊接应力及变形 第二节 焊接残留应力及焊接残留变形产生的原因 二、横向焊接应力及变形 （一）由纵向变形引起的横向应力及变形 第二节 焊接残留应力及焊接残留变形产生的原因 （二）由焊缝冷却先后不同形成的横向应力及变形 第二节 焊接残留应力及焊接残留变形产生的原因 （三）焊缝的纵向收缩量和横向收缩量 1. 焊缝的纵向收缩量 焊缝的纵向收缩量一般随着焊缝长度的增加而增加。 2. 焊缝的横向收缩量 焊缝的横向收缩量同焊缝的纵向收缩量的影响因素大致相似。 第二节 焊接残留应力及焊接残留变形产生的原因 三、弯曲变形 （一）由纵向收缩变形引起的弯曲变形 （二）由横向收缩变形引起的弯曲变形 第二节 焊接残留应力及焊接残留变形产生的原因 四、角变形、波浪变形及扭曲变形 （一）角变形 第二节 焊接残留应力及焊接残留变形产生的原因 （二）波浪变形 第二节 焊接残留应力及焊接残留变形产生的原因 （三）扭曲变形 $$