减少和控制焊接应力与变形的措施

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焊接钢制罐体焊接应力及变形的控制应用

作者：李涛

来源：《科技创新导报》2012年第01期

摘 要:在焊接的过程中会焊件会产生内应力及变形,根据钢制罐体在焊接过程中产生焊接变形的现象,本文分析了焊接应力及变形产生的原因,提出了钢制罐体焊接应力及变形控制的措施,为有效保证焊接质量和罐体制作质量提供参考。 关键词:钢制罐体 焊接应力 变形 控制

中图分类号:TG404 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)01(a)-0068-01 1 引言

近几年中国经济发展很快,现代工业生产制造业发展更是迅速,作为现代工业生产制造业中必不可少的工艺之一的焊接,它涉及到电弧物理、传热、冶金和力学等方面,是一个复杂的学科。焊接现象包括焊接时的电磁、传热过程、金属的熔化和凝固、冷却时的相变、焊接应力和变形等[1]。在焊接的过程中焊件会产生内应力及变形,其根本原因是焊接过程产生的温度场不均匀以及由它引起的局部塑性变形和比容不同的组织。由于焊接应力与变形的存在,在焊接钢制罐体时,会对钢制罐体产生不利的因素

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控制和消除焊接应力的措施及方法

作者：鲁兆鹏

来源：《职业·中旬》2012年第03期

一、控制焊接应力的措施

焊接以后留下一定的残余应力是不可避免的，但是可以通过恰当的工艺措施给予一定程度的控制和调节，使应力值尽可能减小，分布尽可能合理。

焊接应力是由于焊后收缩受到制约造成的，制约越严重，内应力也就越大。因此，控制内应力的方法虽有多种，但基本原则只有一个，就是缓和对焊缝收缩的制约。通常采用的工艺措施有以下几种。

1.采用合理的焊接次序

所谓合理的焊接次序，主要是应该尽量使焊缝能比较自由地收缩，特别是那些收缩比较大、残余应力比较大的焊缝。

图1是拼接工字梁的情况。这时应事先留出一段翼板——腹板角焊缝3，先焊接受力最大的翼板对接焊缝l，然后再焊接腹板对接焊缝2，最后焊满角焊缝3。这种焊接次序可以使翼板的对接焊缝预先受压应力，而腹板对接缝受拉应力。角焊缝留在最后焊可以保证腹板有一定的收缩余地，同时也有利于在翼板对接焊时采取反变形措施以防止角变形。实验证明，这样焊成的梁的疲劳强度比先焊腹

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pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 焊接应力和变形的数值模拟研究 武汉理工大学 摘

要

焊接是一个牵涉到电弧物理、传热、冶金和力学的复杂过程。焊接现象包括焊接时的电 磁、传热过程、金属的熔化和凝固、冷却时的相变、焊接应力与变形等等。要得到一个高质 量的焊接结构必须控制这些因素。 一旦各种焊接现象能够实现计算机模拟， 我们就可以通过 计算机系统来确定焊接各种结构和材料时的最佳设计、 最佳工艺方法和焊接参数。 本文从这 一点出发，在总结前人的工作基础上结合数值计算的方法，对焊接过程产生的温度场、应力 场、变形以及焊后的残余应力和变形进行了三维实时动态模拟的研究，提出了基于ANSYS软 件的焊接温度场、应力和变形的模拟分析方法，并针对平板堆焊问题进行了实例计算，而且 计算结果与传统的分析结果和理论值相吻合。 由于焊接是一个局部快速加热到高温，并随后快速冷却的过程。随着热源移动，整个焊 件的温度随时间和空间急剧变化， 材料的物理性能参数也随温度剧烈变化， 同时还存在熔化 和相变时的潜热现象。因此，焊接温度场的分析属于典型

第八章 焊接应力与变形

第一节 焊接应力与变形的产生及危害

一、焊接应力及变形的一些基本概念

为了更好地把握焊接应力和焊接变形，首先让我们先来了解应力和变形的一些基本概念。 1．应力和内应力

当物体受到外力作用下，物体内部就同时产生一种与外力平衡的抗力，单位面积上的抗力就称为应力。应力根据其作用的方向分为压应力和拉应力，这种应力往往随外力去除而消失。

内应力是在没有外力作用下平衡于物体内部的应力。这种应力存在于许多工程结构中，如铆接结构、铸造结构、焊接结构等。同时在焊件加工过程中也会产生内应力，如机械加工、金 属切割和焊接等。

2．焊接应力和焊接残余内应力

顾名思义，焊接应力就是因焊接而产生的存在焊件内的内应力。焊接应力根据其产生的主要原因分为：温度应力（又称为热应力）和组织应力（又称为相变应力）。热应力是由于构件受热不均匀而存在着温度差异，各处膨胀变形或收缩变形不一致互相约束而产生的内应力。在焊接过程中，由于不均匀的局部加热和冷却会形成较大的热应力。组织应力是由于固态相变引

起体积变化并受到约束而产生的内应力。

在焊接过程中，热应力和组织应力是一种瞬态应力，随焊接过程而变化。如果应力低于金属材料的屈服点，变形均在弹性范围内，焊件冷却到室温后

焊接应力变形原理若干问题的探讨（9）

王者昌

（中国科学院金属研究所 沈阳 110016）

摘要：低碳钢和钛合金焊接应力应变过程示意图表明：冷却过程中焊接应力与残余热收缩应变同时产生、同步发展，是伴生关系、不是因果关系；应力与压缩塑性应变、传统观点认为的残余压缩塑性应变发展不同步，它们之间不是伴生关系、也不是因果关系；自由热收缩应变、残余热收缩应变与压缩塑性应变、残余压缩塑性应变发展也不同步；预热焊时压缩塑性应变在数值上小于自由热收缩应变，传统观点认为的残余压缩塑性应变在数值上也小于残余热收缩应变；预热到力学熔点温度焊接时，不再产生压缩塑性应变，但仍存在残余热收缩应变和残余应力；残余热收缩应变与传统观点认为的残余压缩塑性应变不等价。

关健词：焊接残余应力 残余热收缩应变 残余压缩塑性应变 自由热收缩应变 压缩塑性应变

0 前言

文献[1]认为：“残余压缩塑性应变与残余热收缩应变两者是等价的”。文献[2、3]认为，在不预热焊时，传统观点认为的残余压缩塑性应变与残余热收缩应变具有相同的数学表达式。由于数学表达式相同，两者似乎是等价的，但在预热焊时则数学表达式不同，当预热到不低于“力学熔点”温度时，不再产生压缩塑性应变，因此传统观点认为的残余压缩塑性

焊接应力与变形

主要内容焊接变形的种类及其影响因素控制焊接变形的措施 矫正焊接变形的方法

焊接变形的种类及其影响因素按照变形的外观形态来分，可分为：收缩变形、 角变形、弯曲变形、失稳变形(波浪变形)和扭曲变 形，图1-29 1.收缩变形：焊件尺寸比焊前缩短的现象，如图130

2.角变形：产生的根本原因是由于焊缝的横向收缩沿板厚分布不均匀所致，如图1-34

3.弯曲变形：是由于焊缝的中心线与结构截面的中性轴不重合或不对称，

波浪变形：常发生于板厚小于6mm的薄板焊接结构中,又称之为失稳变形。 通过降低焊接残余应力和提高焊件失稳临界应力来 防止波浪变形。此外，角变形也可能产生类似的波 浪变形，如图1-39

扭曲变形：主要是因为焊缝的角变形沿焊缝长度方向分布不均匀所引起的。如图1-40

图1-29a) b)

c) d) 图1-29 焊接变形的基本变形形式 e) a)收缩变形 b)角变形 c)弯曲变形 d)波浪变形 e)扭曲变形 返 回

收

缩

变 形

(1)纵向收缩变形：沿焊缝轴线方向尺寸的缩短(2)横向收缩变形：沿垂直于焊缝轴线方向尺寸的 缩短。

纵向收缩变形的影响因素1)与截面积有关：焊件的截面积越大，焊件的纵向 收缩量越小

2)与长度有关：焊缝的长度越长，焊件的纵向收缩

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钢结构的焊接变形与控制措施

作者：孙昊鹏

来源：《商情》2016年第35期

一、焊接变形概述

焊接中目前焊条电弧焊是最主要的焊接方法之一，该焊接方法主要是利用电能转化为电弧所产生的高温使焊缝周围的母材和焊条融化，在高温熔池中依靠电弧吹力的作用下翻腾搅拌，使得熔池混合均匀，当随着焊接热源逐渐远离后，熔池温度逐渐下降，熔池逐渐由液体转变为固态的一个结晶过程，同时微观上又使得被焊母材之间形成了金属键，从而形成不可拆卸的焊缝结构。在此工艺中，由于焊接加热部位仅仅局限于焊缝和热影响区附近，所以当母材本身体积较大时，其他位置的温度则要比加热区域低得多，一般大型构件的其他母材部位温度基本相当于室温，因此两者温度可能会相差1000多摄氏度。由于这种加热是极为不均匀的，所以在焊接过程中往往会产生变形和残余内应力。 二、焊接变形产生原因

焊接变形可以分为在焊接热过程中发生的瞬态热变形和在室温条件下的残余变形。影响焊接变形的因素很多，但归纳起来主要有材料性能、设计结构和、焊接工艺、温度差四个方面。 1、材料因素的影响。金属的焊

浅谈如何控制梁柱型结构的焊接

残余应力与变形

单 位：装备制造事业部制造分厂 姓 名：马 振 峰

浅谈如何控制梁柱型结构的焊接残余应力与变形

浅谈如何控制梁柱型结构的焊接残余应力与变形

摘 要：控制和预防梁柱型结构焊后残余应力和变形。采用设计措施和工艺措施并结合实际情况，确定工艺方法确保各项工艺参数，达到产品设计要求。

关键词：鱼腹式箱型中梁 组装工艺 焊接变形

前言

在焊接生产中，焊接应力与变形的产生是不可避免的，梁柱型结构的焊接残余应力与变形尤为复杂。结构中存在的焊接应力和变形会造成尺寸及形状等技术指标超差，从而降低了焊接结构的装配质量及承载能力，发生焊接变形的构件需要矫正，这就会浪费大量的工时及材料。当焊接结构变形过大而且难以矫正的时，严重的会导致构件报废，造成经济损失。因此，应对焊接残余应力与变形引起足够的重视。为预防和控制梁柱型结构焊接残余应力和变形，避免焊后大量的矫正调修工作，应根据实际情况，从设计和工艺上采取措施来控制。 一、 控制梁柱型结构焊接残余应力的措施 1． 设计措施

1） 尽量减少焊缝的数量和尺寸，采用填充金属少的坡口形式。 2） 尽量避免三轴交叉的焊缝，如图1所示。

3） 在残余应力为拉应力的区域内

手工电弧焊接过程中的变形成因及对策

在工业生产中，焊接作业特别是手工电弧焊作业作为制造、修理的一种重要的工艺方法得到越来越广泛的运用。同时，由于手工电弧焊自身的焊接特点必然引起其焊接变形较大，如不对其变形的原因进行分析并针对其成因提出有效的对策，必将给生产带来极大的危害。 1、 手工电弧焊接过程中的变形成因

我们知道，手工电弧焊接过程中的焊接电弧由在两个电极之间的气体介质中产生持久的放电现象所产生的。

电弧的产生是先将两电极相互接触而形成短路，由于接触电阻和短路电流产生电流热效应的结果，使两电极间的接触点达到白热状态，然后将两电极拉开，两电极间的空气间隙强烈地受热，空气热作用后形成电离化；与此同时，阴极上有高速度的电子飞出，撞击空气中的分子和原子，将其中的电子撞击出来，产生了离子和自由电子。在电场的作用下，阳离子向阴极碰撞；阴离子和自由电子向阳极碰撞。这样碰撞的结果，在两电极间产生了高热，并且放射强光。

电弧是由阴极区（位于阴极）、弧柱（其长度差不多等于电弧长度）和阳极区（位于阳极）三部分所组成。阴极区和阳极区的温度，主要取决于电极的材料。一般地，随电极材料而异，阴极区的温度大约为2400K—3500K，而阳极区大约为2600K—4200K，

手工电弧焊接过程中的变形成因及对策

在工业生产中，焊接作业特别是手工电弧焊作业作为制造、修理的一种重要的工艺方法得到越来越广泛的运用。同时，由于手工电弧焊自身的焊接特点必然引起其焊接变形较大，如不对其变形的原因进行分析并针对其成因提出有效的对策，必将给生产带来极大的危害。 1、 手工电弧焊接过程中的变形成因

我们知道，手工电弧焊接过程中的焊接电弧由在两个电极之间的气体介质中产生持久的放电现象所产生的。

电弧的产生是先将两电极相互接触而形成短路，由于接触电阻和短路电流产生电流热效应的结果，使两电极间的接触点达到白热状态，然后将两电极拉开，两电极间的空气间隙强烈地受热，空气热作用后形成电离化；与此同时，阴极上有高速度的电子飞出，撞击空气中的分子和原子，将其中的电子撞击出来，产生了离子和自由电子。在电场的作用下，阳离子向阴极碰撞；阴离子和自由电子向阳极碰撞。这样碰撞的结果，在两电极间产生了高热，并且放射强光。

电弧是由阴极区（位于阴极）、弧柱（其长度差不多等于电弧长度）和阳极区（位于阳极）三部分所组成。阴极区和阳极区的温度，主要取决于电极的材料。一般地，随电极材料而异，阴极区的温度大约为2400K—3500K，而阳极区大约为2600K—4200K，