2025年焊接应力和变形及措施VIP免费

4.2焊接应力与变形：4.2.1焊接变形和残存应力的不利影响：焊接变形{1.影响工件形状、尺寸精度2.影响组装质量3.增大制造成本———矫正变形费工、费时4.减少承载能力———变形产生了附加应力焊接应力{1.减少承载能力2.引发焊接裂纹，甚至脆断3.在腐蚀介质中，产生应力腐蚀裂纹4.引发变形4.2.2焊接变形和应力的产生因素：根本因素：对焊件进行的不均匀加热和冷却，如图6-2-8焊接应力{焊接加热时，焊缝区受压力应力（因膨胀受阻，用符号“-”表达）远离焊缝区手拉应力（用符号“+”表达）焊后冷却时，焊缝受拉应力（因收缩受阻），远离焊缝区受压应力焊接变形：当焊接应力超出金属σs时，焊件将产生变形焊接应力和焊接变形总是同时存在，不会单独存在，当母材塑性较好，构造刚度较小时，焊接变形较大而应力较小；反之，则应力较大而变形较小。4.2.3焊接变形的控制和矫正：4.2.3.1焊接变形的基本形式，如图6-2-9如图6-2-9常见的焊接残存变形的类型1、2---纵向收缩量3---横向收缩量4、5---角变形量f---挠度（1）收缩变形：即焊件沿焊缝的纵向和横向尺寸减少，是由于焊缝区的纵向和横向收缩引发的。如图5-2-9a（2）角变形：即相连接的构件间的角度发生变化，普通是由于焊缝区的横向收缩在焊件厚度上分布不均匀引发的。如图5-2-9b（3）弯曲变形：即焊件产生弯曲。普通是由焊缝区的纵向或横向收缩引发的。如图5-2-9c（4）扭曲变形：即焊件沿轴线方向发生扭转，与角焊缝引发的角度形沿焊接方向逐步增大有关。如图5-2-9d（5）失稳变形（波浪变形）：普通是由沿板面方向的压应力作用引发的。如图5-2-9e4.2.3.2控制焊接变形的方法（1）设计方法（详见焊接构造设计）尽量减少焊缝的数量和尺寸，合理选用焊缝的截面形状，合理安排焊缝位置──尽量使焊缝对称或靠近于构件截面的中性轴（以减少弯曲变形）。如图6-2-10图6-2-10焊缝位置安排（2）工艺方法①反变形法：即焊前使构件产生与焊接残存变形方向相反的变形，使焊后变形互相抵消。如图6-2-11图6-2-11反变形法示例a)预置反变形b）塑性预弯反变形c）强制预弯反变形1棗螺旋夹头刚度大的梁若难于采用预弯反变形，下料时可将其腹板预制出一定的挠度，以抵消焊接时的弯曲变形。②加余量法：工件下料时，给工件尺寸加大一定的收缩余量，以赔偿焊后的收缩。③刚性固定法：即焊前将焊件刚性固定，对避免角变形和失稳变形较有效，如图6-2-12，该法会增大焊接应力，为避免产生裂纹，普通只用于塑性好的材料。图6-2-12刚性固定法避免角度变形示例a）用夹具夹紧凸缘b）用压铁压紧薄板1棗固定夹2棗压铁3棗焊件4棗平台5棗定位焊点④合理选用焊接办法和焊接规范尽量选用能量较集中的焊接办法，如以CO2焊、等离子弧焊等替代气焊和焊条电弧焊。⑤选用合理的装配焊接次序焊接构造分成若干件，分别装配焊接，最后再拼焊成一体，对称布置的焊缝对称施焊或同时施焊。长焊缝，可采用逆向分段焊，厚板焊接采用多层焊。4.2.3.3焊接变形的矫正（1）机械矫正法：即运用外力使构件产生与焊接变形方向相反的塑性变形，使两者互相抵消，如图6-2-13图5-2-13机械矫正示例a）用压力机矫正弯曲变形b）用辊轮矫正失稳变形（2）火焰矫正法：即运用火焰局部加热焊件的适宜部位，使其产生压缩塑性变形，以抵消焊接变形，如图5-2-14。图5-2-14梁变形的火焰矫正示例a）矫正角变形b）矫正弯曲变形1、3棗加热区域2棗焰炬f棗挠度火焰矫正普通采用普通的气焊炬。4.2.4焊接应力的调节和消除4.2.4.1调节焊接应力的方法（1）调节焊接应力的方法：①尽量减少焊缝数量和尺寸并避免焊缝密集和交叉。棗多采用型材、冲压件或铸件，薄板构造采用电阻焊替代熔焊②采用刚性较小的接头棗变形大，应力小（2）工艺方法：①采用合理的焊接次序，使焊缝收缩较为自由。如图5-2-15图5-2-15拼板焊缝的焊接次序1、2、4、6—短焊缝3、5—直通的长焊缝宜先焊错开的短焊缝，再焊直通的长焊缝。②减少焊接接头的刚度③加热减应区棗方便焊后收缩时，加热区与焊缝一起收缩，减少焊缝的约束。④锤击焊缝棗使之产生塑性变形（伸长），以抵消受热时的压缩塑变。⑤预热和后热棗即焊前或焊后对焊件全部（或局部）进行适宜...