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焊接残余应力和变形的特点要点分析

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:尽管集中的焊接热源在稳定焊接温度场过程中有许多有利的影响,但瞬时温度分布和热膨胀也会导致所有焊接接头产生孪生问题,即残余应力和变形。通常,对焊接残余应力和变形的要点描述主要有:1)焊接残余应力是平衡于焊件自身的内应力,主要分为热应力和拘束应力以及相变应力。7)在很多情况下,焊缝的终端存在着非常不利的焊接残余应力。10)存在焊接残余应力时,也会产生暂时的或永久的焊接变形,主要是以位移或回转的形式出现。

焊接残余应力和变形的特点要点分析

尽管集中的焊接热源在稳定焊接温度场过程中有许多有利的影响,但瞬时温度分布和热膨胀也会导致所有焊接接头产生孪生问题,即残余应力和变形。通常,对焊接残余应力和变形的要点描述主要有:

1)焊接残余应力是平衡于焊件自身的内应力,主要分为热应力和拘束应力以及相变应力。

2)在焊接接头的熔化或压力作用区以及热影响区(HAZ)可发生特别高的多轴残余应力。

3)最大残余应力一般达到屈服强度(无硬化),由于应变硬化和应力多轴性,残余应力可达到较高的数值,但相变应力的叠加,可能使残余应力降低。

4)熔化区和HAZ各点的残余应力可有很大变化。

5)零件表面和内部的残余应力会有很大的不同,特别是有相变的合金材料。

6)由于圆周焊缝的收缩,板条纵向焊缝和圆筒或球壳圆周焊缝的横向残余应力可有相当大的差别。

7)在很多情况下,焊缝的终端存在着非常不利的焊接残余应力。

8)单道和多道焊缝的残余应力有相当大的差别,只是多道焊的第一道和最后一道的行为与单道焊相似,其余焊道经过了前面焊道的预热和后续焊道的焊后热处理。

9)焊接变形主要分为纵向、横向收缩以及角收缩和弯曲压缩。(www.xing528.com)

10)存在焊接残余应力时,也会产生暂时的或永久的焊接变形,主要是以位移或回转的形式出现。

11)焊缝的纵向收缩是由于焊接过程中焊缝区受压缩短的结果。

12)焊缝的横向收缩是由于焊接过程中横向压缩造成的,并随着坡口原始间隙的减小而增加,使构件横向缩短。

13)焊缝偏心布置会引起梁和板材有害的弯曲变形。

14)变形与应力出现的情况大体相反,即产生高应力的部位其变形小,低应力处变形大,这主要是由于拘束的程度不同。

15)多条焊缝连接的构件,其最终的变形是由各条焊缝变形的综合结果。

16)当构件采用单面焊接时就会造成附加的角收缩,在单面多道焊的情况下角收缩将特别明显,当角收缩被限制时则会产生弯曲变形。

17)焊接薄板时收缩应力会使构件发生失稳变形(波浪变形或皱折、翘曲),常表现为垂直于板材平面的较大的挠度,同时收缩力会发生永久性的降低。

实际工作中的任务是希望在得到较高精度的形状和尺寸的同时,构件具有较低的残余应力,这就需要在掌握特点的同时把握住影响残余应力和变形的因素及其影响趋势。

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