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焊接應力和焊接變形的產生

查看：1872 　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生焊接應力和焊接變形的最主要的原因。應力是指物體內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)而受到壓應力，周圍的金屬則受到拉應力。當被加熱金屬的壓應力超過金屬的屈服點時，就會產生縮短的塑性變形。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，結果在被加熱的焊縫金屬中產生了拉應力，而在周圍金屬中則產生了壓應力。通常把這種在焊接加熱和冷卻過程中產生的應力稱為熱應力。
        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，在焊件中就產生了應力和變形。通常把這種由于焊接熔池冷凝收縮所引起的應力稱為凝縮應力。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，其結果使焊縫金屬內部產生了應力。通常把這種由于組織變化產生的應力稱為組織應力。
        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力較大。
        焊接變形和焊接應力產生的原因，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、對口質量、焊接速度以及焊件的自重等都會對焊接變形和焊接應力造成影響，特別是裝配順序和焊接秩序對焊接應力與變形有較大的影響。

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