焊接应力的产生原因以及消除方法.docx
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1、焊接应力,是焊接构件由于焊接而产生的应力。焊接过程中焊件中产生的内应力和焊接热过程引起的焊件的形状和尺寸变化。焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形和比容不同的组织是产生焊接应力和变形的根本原因。当焊接引起的不均匀温度场尚未消失时,焊件中的这种应力和变形称为瞬态焊接应力和变形;焊接温度场消失后的应力和变形称为残余焊接应力和变形。在没有外力作用的条件下,焊接应力在焊件内部是平衡的。焊接应力和变形在一定条件下会影响焊件的功能和外观。一、焊接应力的危害焊接残余应力分布在厚度不大的焊件中,焊接残余应力基本上是平面应力,厚度方向的应力很小。在自由状态下焊接的平板,沿焊缝方向的纵向残余应力X在焊
2、缝及其附近一般为拉应力,在远离焊缝处则为压应力。焊接残余应力对焊件有6个方面的影响:对强度的影响:如果在高残余拉应力区中存在严重的缺陷,而焊件又在低于脆性转变温度下工作,则焊接残余应力将使静载强度降低。在循环应力作用下,如果在应力集中处存在着残余拉应力,则焊接残余拉应力将使焊件的疲劳强度降低。焊件的疲劳强度除与残余应力的大小有关外,还与焊件的应力集中系数应力循环特征系数6min6max和循环应力的最大值6max有关其影响随应力集中系数的降低而减弱,随6min6max的降低而加剧,随6max的增加而减弱。当6max接近于屈服强度时,残余应力的影响逐渐消失。对刚度的影响:焊接残余应力与外载引起的应
3、力相叠加,可能使焊件局部提前屈服产生塑性变形。焊件的刚度会因此而降低。对受压焊件稳定性的影响:焊接杆件受压时,焊接残余应力与外载所引起的应力相叠加,可能使杆件局部屈服或使杆件局部失稳,杆件的整体稳定性将因此而降低。残余应力对稳定性的影响取决于杆件的几何形状和内应力分布。残余应力对非封闭截面(如工字形截面)杆件的影响比封闭截面(如箱形截面)的影响大。对加工精度的影响:焊接残余应力的存在对焊件的加工精度有不同程度的影响。焊件的刚度越小,加工量越大,对精度的影响也越大。对尺寸稳定性的影响:焊接残余应力随时间发生一定的变化,焊件的尺寸也随之变化。焊件的尺寸稳定性又受到残余应力稳定性的影响。对耐腐蚀性的
4、影响:焊接残余应力和载荷应力一样也能导致应力腐蚀开裂。二、焊接残余应力对结构和构件的影响焊接残余应力是构件还未承受荷载而早已存在构件截面上的初应力,在构件服役过程中,和其他所受荷载引起的工作应力相互叠加,使其产生二次变形和残余应力的重新分布,不但会降低结构的刚度和稳定性而且在温度和介质的共同作用下,还会严重影响结构的疲劳强度、抗脆断能力、抵抗应力腐蚀开裂和高温蠕变开裂的能力。对结构刚度来说,当外载产生的应力与结构中某区域的残余应力叠加之和达到屈服点fy时,这一区:域的材料就会产生局部塑性变形,丧失了进一步承受外载的能力,造成结构的有效截而积减小,结构的刚度也随之降低。结构上有纵向和横向焊缝时(
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