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焊接應(yīng)力和焊接變形的產(chǎn)生

查看：1257 　發(fā)稿日期：2016-01-13 19:53:05

一、焊接時焊件不均勻的局部加熱和冷卻
        焊接時焊件受到不均勻的局部加熱和冷卻是產(chǎn)生焊接應(yīng)力和焊接變形的最主要的原因。應(yīng)力是指物體內(nèi)部單位面積上所承受的力。由于焊接時焊件的局部被加熱，從而形成了焊件上溫度分布的不均勻，使焊件出現(xiàn)了不均勻的熱膨脹。加熱的金屬由于受到周圍金屬的阻礙，使其膨脹不能自由地實現(xiàn)而受到壓應(yīng)力，周圍的金屬則受到拉應(yīng)力。當被加熱金屬的壓應(yīng)力超過金屬的屈服點時，就會產(chǎn)生縮短的塑性變形。在焊接冷卻后，由于加熱的金屬在加熱時已產(chǎn)生了壓縮的塑性變形，因此最后的長度要比未被加熱的金屬的長度短些，但在這時，周圍的金屬又會阻礙它的縮短，結(jié)果在被加熱的焊縫金屬中產(chǎn)生了拉應(yīng)力，而在周圍金屬中則產(chǎn)生了壓應(yīng)力。通常把這種在焊接加熱和冷卻過程中產(chǎn)生的應(yīng)力稱為熱應(yīng)力。
        二、焊縫金屬的收縮
        焊縫金屬在凝固和冷卻過程中，體積要發(fā)生收縮，由于這種收縮受到了原來未被加熱部分的金屬的約束，這樣，在焊件中就產(chǎn)生了應(yīng)力和變形。通常把這種由于焊接熔池冷凝收縮所引起的應(yīng)力稱為凝縮應(yīng)力。在焊縫長度方向的收縮稱為縱向收縮，使焊件沿焊縫長度方向縮短；在垂直于焊縫長度方向上的收縮稱為橫向收縮，使焊件在垂直于焊縫方向的寬度變窄。一般焊縫金屬的收縮量取決于熔化金屬的數(shù)量，例如，焊接V形坡口對接接頭時，由于焊縫上部寬，熔化金屬多，收縮量大，所以上下收縮不一致，造成角變形。
        三、焊縫金屬的組織變化
        在焊接過程中，由于不同的焊接熱循環(huán)作用，使得焊縫金屬及熱影響區(qū)的金相組織都要發(fā)生改變。由于各種組織的密度不同，焊縫金屬冷卻下來就會發(fā)生體積的變化，而這種體積變化同樣也受到周圍沒有組織變化的金屬的約束，其結(jié)果使焊縫金屬內(nèi)部產(chǎn)生了應(yīng)力。通常把這種由于組織變化產(chǎn)生的應(yīng)力稱為組織應(yīng)力。
        四、焊件的剛性或約束
        焊件的剛性或約束限制了焊件在焊接過程中的變形。一般說來，如果焊件在焊接時能自由地收縮，則焊后焊件的變形較大而焊接應(yīng)力較小；如果焊件由于受到外力的限制或本身剛性較大，使得焊件不能自由收縮，則焊后焊件的變形較小而焊接應(yīng)力較大。
        焊接變形和焊接應(yīng)力產(chǎn)生的原因，除以上所述外，在焊接過程中還有多種因素共同影響著應(yīng)力和變形的變化。如焊接方法、接頭型式、坡口型式、坡口角度、焊件的裝配間隙、對口質(zhì)量、焊接速度以及焊件的自重等都會對焊接變形和焊接應(yīng)力造成影響，特別是裝配順序和焊接秩序?qū)附討?yīng)力與變形有較大的影響。

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