焊接应力与变形产生的原因

2019-07-0509:56:31焊接应力与变形产生的原因已关闭评论

不锈钢厂在对构件焊接以后,内部会产生焊接残余应力,同时产生焊接变形。当构件承受外载后,焊接应力与外载应力相叠加,造成局部区域应力过高,使构件产生新的塑性变形、生成裂缝,甚至导致整个构件断裂。焊接变形超过允许数值,有的要经过矫正才能满足使用要求,但要占用很多矫正工时,有的因矫正不当或失败而报废。设计和制造焊接结构时,必须设法减小焊接应力和防止产生超过允许数值的变形。

在焊接过程中,对焊件不均匀加热,会产生焊接应力与变形。图4.2.2为平板对接焊缝的应力。焊接时,焊缝和近缝区的金属处于高温状态;焊后,金属冷却沿焊缝纵向收缩时,受到焊件低温部分的阻碍,因此,焊缝和近缝区纵向受拉应力,远离焊缝区受压应力。整个工件纵向(及横向)尺寸有一定量的收缩。如果在焊接过程中,焊件能够较自由地伸缩,则焊后焊件的变形较大而焊接应力较小;反之,如果焊件厚度或刚度较大不能自由伸缩,则焊后焊件变形较小而焊接应力较大。

图4.2.2 对接焊缝的应力分布

图4.2.3 钢板边缘焊接时的变形

在长方形钢板边缘焊接时(图4.2.3),焊接以后,焊缝区纵向收缩受阻产生拉应力,因收缩产生在钢板一侧,使整个工件产生弯曲变形。

圆筒形工件环焊缝焊接以后产生的焊接应力如图4.2.4所示,其切向应力的大小与圆筒直径D、工件厚度S有关,直径越大、厚度越厚,则焊接应力也越大。

因焊接而产生焊接变形是多种多样的,最常见的几种基本形式如图4.2.5所示。

图4.2.4 圆筒环焊缝的焊接应力分布

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