焊接应力与变形及措施

焊接应力与变形：

4.2.1 焊接变形和残余应力的不利影响：

1.影响工件形状、尺寸精度 2.影响组装质量

焊接变形

{{

3.增大制造成本———矫正变形费工、费时

4.降低承载能力———变形产生了附加应力

1.降低承载能力

焊接应力

2.引起焊接裂纹，甚至脆断

3. 在腐蚀介质中，产生应力腐蚀裂纹 4.引起变形

4.2.2 焊接变形和应力的产生原因：

根本原因：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“-”表示） 远离焊缝区手拉应力（用符号“+”表示）

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：当焊接应力超过金属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，结构刚度较小时，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 常见的焊接残余变形的类型

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起的。如图5-2-9 a

（2）角变形：即相连接的构件间的角度发生改变，一般是由于焊缝区的横向收缩在焊件厚度上分布不均匀引起的。如图5-2-9b

（3）弯曲变形：即焊件产生弯曲。通常是由焊缝区的纵向或横向收缩引起的。如图5-2-9c （4）扭曲变形：即焊件沿轴线方向发生扭转，与角焊缝引起的角度形沿焊接方向逐渐增大有关。如图5-2-9d

（5）失稳变形（波浪变形）：一般是由沿板面方向的压应力作用引起的。如图5-2-9e 4.2.3.2 控制焊接变形的措施 （1）设计措施（详见焊接结构设计）

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──尽量使焊缝对称或接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）工艺措施

① 反变形法：即焊前使构件产生与焊接残余变形方向相反的变形，使焊后变形相互抵消。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，以补偿焊后的收缩。

③ 刚性固定法：即焊前将焊件刚性固定，对防止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，为防止产生裂纹，一般只用于塑性好的材料。