1、焊接應力與變形焊接應力與變形2. 焊接應力與變形產生的原因焊接應力與變形產生的原因學習內容學習內容1. 應力與變形的基本常識應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. 應力與變形的基本常識應力與變形的基本常識難度系數難度系數重要系數重要系數概念識記概念識記（1）變形）變形（2）應力）應力（3）焊接應力）焊接應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的應力與變形：）不受約束的桿件在均勻加熱時的應力與變形：冷卻后不會有任何殘余應力與變形。（2）受約

2、束的桿件在均勻加熱時的應力與變形：）受約束的桿件在均勻加熱時的應力與變形：1）當加熱溫度TTs時，可能出現以下三種情況：a)如果桿件能充分自由收縮，那么桿件中只出現殘余變形面無殘余應力。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力。c)如果桿件收縮 不充分，那么桿件中既有殘余應力又有殘余變形。桿件加熱時的應力與變形桿件加熱時的應力與變形桿件加熱時的應力與變形桿件加熱時的應力與變形a）自由狀態）自由狀態b）自由延伸）自由延伸-限制收縮狀態限制收縮狀態c）限制延伸）限制延伸-自由收縮狀態自由收縮狀態c）限制延伸）限制延伸-限制收縮狀態限制收縮狀態應力的分類應力的分類（2）應力

3、）應力工作應力工作應力內應力內應力焊接應力焊接應力內應力的概念 內應力定義 指在無外力無外力作用作用下平衡平衡于物體內 部的應力。 內應力特點特點 拉壓共存；拉壓平衡；在應力分 布圖上至少有3塊面積。 內應力別名 初始應力，鎖定應力，固有應力、反作用應力等。 內應力舉例鑄件，焊接件，鉚接件等都存在鑄件，焊接件，鉚接件等都存在內應力內應力鑄件中的內應力分布 yx 受壓區受壓區 受拉區鉚接件中的內應力分布 y鉚釘鉚釘工件x內應力分布焊接件中內應力的分布 特點：中心區域受拉； 兩邊區域受壓。xy內應力是一種普遍存在的現象 思考： 1、 菜板為什么會裂？ 2、 鋼筋混凝土預制構件中有無內應力？ 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？焊接應力與變形產生的原因焊接應力與變形產生的原因（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一課堂任務一討論分析討論分析展示受熱不均勻導致焊接應力與變形的機理展示受熱不均勻導致焊接應力與變形的機理（1）長板條中心加熱）長板條中心加熱（2）長板條一側加熱）長板條一側加熱（1）長板條中心加熱）長板條中心加熱（2）長板條一側加熱）長板條一側加熱1）對構件進行不均勻加熱，

5、在加熱過程中，只要溫度高于）對構件進行不均勻加熱，在加熱過程中，只要溫度高于材料屈服點的溫度，構件就會產生壓縮塑性變形，冷卻后，材料屈服點的溫度，構件就會產生壓縮塑性變形，冷卻后，構件必然有殘余應力和殘余變形構件必然有殘余應力和殘余變形 。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，焊縫及其附近區域將產生壓縮塑性變形，）焊接加熱時，焊縫及其附近區域將產生壓縮塑性變形，冷卻時壓縮塑性變形區要收縮。冷卻時壓縮塑性變形區要收縮。4）焊接過程中及焊接結束后，焊件中的應力分布是不均勻）焊接過程中及焊接結束后，焊件中

6、的應力分布是不均勻的。焊接結束后，焊縫及其附近區域的殘余應力通常是拉應的。焊接結束后，焊縫及其附近區域的殘余應力通常是拉應力。力。 由上述討論可知由上述討論可知: 當焊縫金屬冷卻，由液態轉為固態時，其體積要收縮。當焊縫金屬冷卻，由液態轉為固態時，其體積要收縮。由于焊縫金屬與母材是緊密聯系的，因此，焊縫金屬并不能自由由于焊縫金屬與母材是緊密聯系的，因此，焊縫金屬并不能自由收縮。收縮。 這將引起整個焊件的變形，同時在焊縫中引起殘余應力。這將引起整個焊件的變形，同時在焊縫中引起殘余應力。 焊縫中先結晶的部分要阻止后結晶部分的收縮，由此也會產生焊縫中先結晶的部分要阻止后結晶部分的收縮，由此也會產生焊接

7、應力與變形的拘束程度越小，則焊接變形越大，而焊接應力焊接應力與變形的拘束程度越小，則焊接變形越大，而焊接應力越小。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生相變，可得到不鋼在加熱及冷卻過程中發生相變，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，由此也會造成焊接應力與變形。會造成焊接應力與變形。 定義：在焊接過程中，局部金屬發生相變，定義：在焊接過程中，局部金屬發生相變，其比容增大或減小而引起的應力稱為相變應力。其比容增大或減小而引起的應力稱為相變應力。（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，焊接應力越大；反之，焊件自身接變