第五章连接成形
第一节焊接理论
焊接过程及焊接热源焊接接头的组织和性能焊接应力和变形金属的焊接性
第一节焊接理论
焊接应力和变形
焊接应力和变形焊接应力
焊接接头的热金属冷却到室温过程中，
其收缩受到周边冷金属的阻碍，不能达到自由收缩所应达到的位置，因而产生残余拉应力，同时周边金属受到压应力作用，此时的
拉应力、压应力即为焊接应力。
切削应运力动产生的过程塑
性变形
施焊中
?加热时：焊缝及其相邻金属受热膨胀，受到阻碍形成压应力，使处于塑性状态
的金属产生压缩变形；
冷却后
?冷却时：温度下降，焊件收缩受到阻碍不能达到相应位置，产生残余拉应力，即为焊接应力。
切削运动焊接应力的分布?靠近焊缝中心部位受拉应力；远离焊缝中心部位受压应力。
对接焊缝、圆筒环形焊缝
的焊接应力分布
（a）纵向应力
（b）横向应力
（c）径向应力
焊接应力和变形产生原因
焊件被局部的不均匀加热：焊接过程中，各点处温度不同，冷却速度也不相同，热胀冷缩和塑性变形相互作用，产生内应力、变形或裂纹。危害
?焊接应力的存在影响焊接构件的使用性能，使承载能力↓↓；
?对于接触腐蚀性介质的焊件，应力腐蚀现象加剧，减少使用寿命。
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切削运与动消除焊接应力的措施减小1. 选用塑性好的材料，避免使焊缝密集交叉，避免焊缝过长和截面过大。
切削运与动消除焊接应力的措施减小1. 选用塑性好的材料，避免使焊缝密集交叉，避免焊缝截面过大和焊缝过长。
切削运与动消除焊接应力的措施减小2. 施焊时应采用正确的焊接次序。先焊接收缩量较大或受力较大的焊缝；先焊接错开的短焊缝，后焊接
直通的长焊缝。
2
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交叉平板焊接次序对焊接应力的影响
2
切削运与动消除焊接应力的措施减小3. 采用小能量焊接时，残余应力也较小。
4. 每焊完一道焊缝，立即均匀锤击焊缝金属使其产生局部塑性变形而伸展，抵消部分收缩，能减少焊接残余应力。
5. 对焊件进行焊前预热，减小焊件各部位之间的温差，使热胀冷缩更为均匀，可减小焊接应力。
6. 对于承受重载的重要构件、压力容器等，采用焊后去应力退火的方法，一般可消除80-90%的焊接残余应力。
切焊削接运变动形的基本形式收缩变形
结构简单的小型焊件
角变形
焊缝分布不对称、
焊接次序不合理
切焊削接运变动形的基本形式扭曲变形
焊缝分布不对称、焊接次序不合理
弯曲变形波浪变形
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薄板焊件
切削运和动减小焊接变形的措施防止1. 预防和减小焊接应力→减小焊接变形。在结构设计中，尽量减少焊缝数量，厚大件开坡口，采用大刚
度结构或焊缝对称分布结构。
焊缝对称，自由收缩
长
焊缝分段退焊
分散对称焊，温度均匀
长焊缝分段跳焊
总焊接方向总焊接方向
切削运和动减小焊接变形的措施防止2. 反变形法。焊前将工件安置在与变形相反的位置上，或在焊前使工件反方向变形，抵消焊后变形。
（a）焊前反变形（b）焊后
平板焊的反变形
（a）焊前预弯反变形（b）焊后
防止壳体局部塌陷的反变形
切削运和动减小焊接变形的措施防止3. 加裕量法。根据经验，在工件下料尺寸上加一定裕量（0.1-0.2%），补充焊后的收缩。
4. 刚性固定法。焊前将焊件固定夹紧，可减少焊后变形，适合于塑性好的低碳钢结构。
用夹具防止焊件变形
切削运和动减小焊接变形的措施防止5. 选用适当焊后矫正措施减小已发生的残余变形。如机械矫正法或火焰加热矫正法。
拉紧螺钉
拉紧器矫正变形
冲头
压
力器矫正变形
支撑
机械矫正法
切削运和动减小焊接变形的措施防止5. 选用适当焊后矫正措施减小已发生的残余变形。如机械矫正法或火焰加热矫正法。
加热位置
上拱
角变形矫正
上拱变形矫正
火焰加热矫正法
侧弯变形矫正
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思考题
火焰加热矫正法消除焊接变形时的加热位置？
本讲小结焊接应力和变形
1.焊接应力的分布
2.减小与消除焊接应力的措施
3.焊接变形的基本形式4.防止和减小焊接变形的措施
下讲预告熔
1.电弧焊
焊
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