焊接應力與變形，被焊工件內，由焊接引起的內應力稱為焊接應力。
基本介紹
- 中文名：焊接應力與變形
- 分類：焊接瞬時應力和焊接殘餘應力
解釋,措施,
解釋
根據焊接應力產生時期的不同，可把焊接應力分為焊接瞬時應力和焊接殘餘應力。焊接瞬時應力是焊接時隨溫度變化而變化的應力；焊接殘餘應力則是被焊工件冷卻到初始溫度後所殘留的應力。根據焊接應力在被焊工件中的方位不同，可將焊接應力分為縱向應力、橫向應力和厚向應力。實際上，焊接應力都是三維應力，但對於薄板，厚向應力相對較小，可按二維應力處理。焊接過程中被焊工件受到不均勻溫度場的作用而產生的形狀、尺寸變化稱為焊接變形。
隨溫度變化而變化的稱為焊接瞬時變形；被焊工件完全冷卻到初始溫度時的改變，稱為焊接殘餘變形。焊接變形有7種形式（見圖）。
①縱向收縮變形：沿焊縫長度方向的收縮。
②橫向收縮變形：垂直於焊縫方向的橫向收縮。
③角變形：繞焊縫軸線的角位移。
④撓曲變形：構件中性軸上下不對稱的收縮引起的彎曲變形。
⑤失穩變形：薄壁結構在焊接殘餘壓應力的作用下，局部失穩而產生的波浪形。
⑥錯邊變形：焊接邊緣在焊接過程中，因膨脹不一致而產生的厚度方向的錯邊。
⑦扭曲變形：由於裝配不良、施焊程式不合理而使焊縫的縱向、橫向收縮沒有規律所引起的變形。
一般說來，焊接殘餘應力和變形都是有害的：
①使結構材料處於脆性狀態，降低靜載強度。
②引起失穩斷裂應力下降。
③使被焊工件的疲勞強度降低。
④對應力腐蝕開裂和氫致開裂有明顯影響。
⑤焊接殘餘應力與工作應力相疊加，使焊接構件局部先期屈服，降低焊接構件的剛性。
⑥焊接殘餘應力具有時效特點，對焊接結構的尺寸穩定性和機加工精度產生影響。焊接殘餘變形的不良影響有：降低焊接結構的形狀和尺寸精度；在外載荷作用下引起應力集中和附加應力，降低結構的承載能力；損害焊接結構的美觀。為了減小和調節焊接殘餘應力，在設計上，應儘量減小焊縫的數量和尺寸；避免焊縫布置過分集中；避免三軸交叉焊縫；採用剛性較小的接頭形式；儘量避免將焊縫布置在工作應力最大的區域；在殘餘拉應力區域內避免幾何不連續性引起內應力的進一步增高。在工藝上，應採取合理的焊接順序和方向，先焊接工作時受力大、收縮量大的焊縫，儘量使焊縫收縮比較自由，後焊直通的長焊縫；採用反變形，降低接頭的剛度；及時錘擊焊縫；在適當部位進行局部加熱。焊後消除焊接殘餘應力的常用方法有整體高溫回火，還有局部高溫加火、機械拉伸法、溫差拉伸法、振動法、爆炸法等。
措施
防止焊接變形的措施有：
①設計上儘可能減少焊縫數量，選擇合理的焊縫尺寸和形狀，合理選擇結構形式和安排焊縫位置。
②在工藝上，採用高能量密度的焊接方法和小線能量的工藝參量；焊接不對稱的焊件時，通過選擇不同的焊接參數，控制和調節焊件的彎曲變形；選擇合理的裝配、焊接順序；採用反變形和剛性固定措施；採用預拉伸法防止薄板焊接變形等。焊接變形常採用機械方法矯正。對於由長而規則的對接焊縫引起的薄板殼結構的變形，用鋼輪碾壓焊縫及其兩側，可獲得良好的矯正效果。利用局部加熱產生壓縮塑性變形區，使較長的焊件在冷卻後收縮的火焰矯正法，具有機動性強、設備簡單的優點，得到廣泛採用。
