1、焊工工藝學-第六章-焊接應力與變形模板一、焊接應力與焊接變形一、焊接應力與焊接變形焊接構件由焊接而產生的內應力叫焊接應力， 焊后殘留在焊件內的焊接應力叫焊接殘余應力。物體在受到外力的作用時，會出現形狀、尺寸的變化，稱為物體的變形。焊件由焊接產生的變形叫焊接變形，焊后焊件殘留的變形叫焊接殘余變形。焊接應力與變形及其減少和防止措施焊接應力與變形及其減少和防止措施二、焊接應力與變形產生的原因二、焊接應力與變形產生的原因1. 均勻加熱引起應力與變形的原因均勻加熱引起應力與變形的原因焊接應力和變形產生過程示意圖) 鋼桿自由伸縮) 鋼桿加熱時的變形) 鋼桿冷卻后的變形2. 焊接過程引起應力與變形的原因焊接

2、過程引起應力與變形的原因平板對接焊時的焊接應力與變形) 原始狀態) ) 加熱過程) ) 冷卻以后示示應力示表應力 6-2焊接殘余變形焊接殘余變形一、焊接殘余變形的分類一、焊接殘余變形的分類) 收縮變形) 角變形) 彎曲變形) 波浪變形) 扭曲變形) 錯邊變形縱向和橫向收縮變形x縱向收縮變形y橫向收縮變形2. 彎曲變形彎曲變形彎曲變形常見于焊接梁、柱、管道等焊件，對這類焊接結構的生產造成較大的危害。 彎曲變形的大小以撓度f來度量，f是焊后焊件的中心偏離原焊件中心軸的最大距離。彎曲變形的撓度（1）由縱向收縮變形造成的彎曲變形由縱向收縮變形造成的彎曲變形（2）由橫向收縮變形造成的彎曲變形由橫向收縮變

3、形造成的彎曲變形3. 角變形角變形幾種焊接接頭的角變形) 對接接頭) 形接頭) 堆焊4. 波浪變形波浪變形薄板焊接的波浪變形5. 扭曲變形扭曲變形工字梁的扭曲變形) 焊前) 焊后6. 錯邊變形錯邊變形錯邊變形) 長度方向的錯邊) 厚度方向的錯邊二、影響焊接殘余變形的因素二、影響焊接殘余變形的因素1. 焊縫在結構中的位置焊縫在結構中的位置焊縫在結構上位置不對稱造成的彎曲變形) 單道焊縫的鋼管焊接) T形梁的焊接2. 焊接結構的剛度焊接結構的剛度（1）結構抵抗示伸的剛度主要決定于結構截面積的大小。（2）結構抵抗彎曲的剛度主要看結構截面的形狀和尺寸大小。幾種梁的截面形狀（3）結構抵抗扭曲的剛度除了決

4、定于結構的尺寸大小外， 最主要的是結構截面形狀。一般來說，短而粗的焊接結構， 剛度較大；細而長的構件，抗彎剛度小。結構整體剛度總是比部件剛度大。因此，生產中常采用整體裝配后再進行焊接的方法來減少焊接變形。3. 焊接結構的裝配及焊接順序焊接結構的裝配及焊接順序工字梁的裝配順序和焊接順序) 工字梁的結構形式) 邊裝邊焊順序) 總裝后再焊接順序1下蓋板2腹板3上蓋板雙Y形坡口對接接頭的角變形) 合理的焊接順序) 不合理的焊接順序4. 其他因素其他因素（1）結構材料的線膨脹系數（2）焊接方法（3）焊接參數（4）焊接方向（5）焊接坡口形式三、控制焊接殘余變形的措施三、控制焊接殘余變形的措施1. 采用合理

5、的裝配焊接順序采用合理的裝配焊接順序（1）對稱焊縫采用對稱焊接法圓筒體環形焊縫對稱焊接順序（2）不對稱焊縫先焊焊縫少的一側表型上模及其焊接順序（3）采用不同的焊接順序控制焊接變形長焊縫的幾種焊接順序) 分段退焊法) 分中分段退焊法) 跳焊法) 交替焊法) 分中對稱焊法2. 反變形法反變形法鍋爐汽包的反變形法焊接) 汽包非反變形法焊接的焊后變形) 汽包反變形法焊接翻轉胎具) 管座的跳焊順序Y 形坡口對接的反變形法焊接a) 產生角變形b) 采取反變形法3. 剛度固定法剛度固定法薄板焊接的剛度固定法表鐵焊件平臺防護罩用臨時支撐的剛度固定臨時支撐底平板立板圓周法蘭盤剛度固定防止法蘭角變形4. 散熱法散

6、熱法散熱法示意圖) 噴水散熱) 浸入水中散熱) 水冷銅塊散熱焊炬焊件噴水管水冷銅塊5. 熱平衡法熱平衡法采用熱平衡法防止焊接變形四、殘余變形的矯正四、殘余變形的矯正1. 機械矯正法機械矯正法工字梁焊后變形的機械矯正) 拱曲焊件) 用示緊器示) 用表頭表) 用千斤頂頂2. 火焰矯正法火焰矯正法火焰矯正法的加熱方式) 點狀加熱) 線狀加熱) 三角形加熱（1）點狀加熱矯正火焰加熱的區域為一個點或多個點，加熱點直徑一般小于15mm。（2）線狀加熱矯正水火矯正（3）三角形加熱矯正火焰矯正法實例) 點狀加熱矯正) 線狀加熱矯正) 三角形加熱矯正 6-3焊接殘余應力焊接殘余應力一、焊接殘余應力的分類一、焊接

7、殘余應力的分類1. 按引起應力的基本原因分類按引起應力的基本原因分類（1）熱應力 （2）相變應力 （3）拘束應力2. 按應力的作用方向分類按應力的作用方向分類（1）縱向應力 （2）橫向應力3. 按應力在空間的方向分類按應力在空間的方向分類（1）單向應力 （2）雙向應力 （3）三向應力二、控制焊接殘余應力的措施二、控制焊接殘余應力的措施1. 選擇合理的焊接順序選擇合理的焊接順序（1）盡可能考慮焊縫能自由收縮大型容器底部拼接的焊接順序（2）先焊收縮量最大的焊縫帶蓋板的雙工字梁結構焊接順序對接焊縫角焊縫（3）平面交叉焊縫的焊接順序2. 選擇合理的焊接參數選擇合理的焊接參數焊接時應盡量采用小的焊接熱輸

8、入，選用小直徑焊條、較小的焊接電流和快速焊等。3. 采用預熱法采用預熱法預熱法是指在焊前對焊件的全部（或局部）進行加熱的工藝措施，一般預熱的溫度在150 350 之間。4. 加熱減應區法加熱減應區法加熱減應區法應用示意圖) 框架斷口焊接) 輪輻斷口焊接) 輪緣斷口焊接5. 錘擊法錘擊法焊縫區金屬由于在冷卻收縮時受阻而產生示伸應力， 如在焊接每條焊道之后，用錘子錘擊焊縫金屬，促使它產生延伸塑性變形，以抵消焊接時產生的表縮塑性變形，這樣便能起到減小焊接殘余應力的作用。三、消除殘余應力的方法三、消除殘余應力的方法1. 消除應力退火消除應力退火14MaMoVB 消除應力退火工藝曲線2. 振動時效振動時效振動時效又稱為振動消除應力法， 簡稱VSR，是將焊接結構在其固有頻率下進行數分鐘至數十分鐘的振動處理，以消除其殘余應力，獲得穩定的尺寸精度的一種方法。振動時效具有投資相對較少，生產周期短；設備體積小、質量輕、便于攜