焊接变形的种类及分布

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焊接变形的种类及分布

焊后产生的残余应力与变形一般是同时存在的。在低碳钢的焊接结构中，焊接变形对焊接结构产生的影响一般大于焊接应力。


通常，将焊接变形分为两类:总体变形与局部变形。在实际结构中这两类变形是同时存在的。总体变形就是整个结构的尺寸或形状发生变化，通常以纵向及横向收缩变形、弯曲变形和翘曲变形的形式出现。在焊接结构的生产中，不仅会出现结构的总体变形、并且也会在结构的局部区域出现角变形和波浪形变形。


此外，又可将焊接残余变形分为平面内变形和平面外变形，具体见表
一、焊接接头的横向收缩


沿焊缝长度方向，其横向收缩是均匀的。然而，在实际的对接接头中，尤其是长焊缝的对接接头，情况并非如此。因为实际的焊接结构常常会出现复杂的横向收缩，使接头的横向收缩不均匀。产生横向收缩不均匀的原因有两个，一个是由板的一端向另一端焊接时，对接接头将发生回转变形，其大小取决于焊接线能量和定位焊位置等的影响。二是焊缝及近缝区的横向收缩受拘束度的影响。通常，拘束度越大，变形越小，而残余应力增大。


对接接头横向收缩的主要原因是由母材的横向收缩所致。母材在焊接过程中首先受热膨胀，当焊缝金属凝固时，已膨胀的母材金属必然收缩,该收缩量就是对接接头横向收缩的主要组成部分，而焊缝本身的横向收缩量大约只是实际总收缩量的10%。


二、焊接接头纵向变形


在焊接过程中，焊缝及其近区产生的塑性变形区是产生纵向变形的主要原因。对接接头塑性变形区的存在，必然使焊件产生纵向缩短或纵向弯曲变形。


板材纵向变形取决于焊缝长度、焊缝横截面积和塑性变形区的体积,该值的大小与焊接方法、焊接线能量和焊接工艺等因素有关。


对于同样横截面的焊缝，可以一次焊成，也可分几层焊成。多层焊每次所采用的焊接线能量比单层焊时小，因此，在多层焊时每层焊道所产生的塑性变形区面积比单层的小。然而，有多层焊所产生的总纵向变形量并不等于各层焊道引起恋形量的总和。这是因为每层焊道所产生的塑性变形区的面积有相当大的一部分是重叠的。因此，多道焊引起的纵向收缩变形量比单层要小，分的层数越多，每层所需焊接线能量越小，纵向收缩变形也越小。


此外，间断焊缝的纵向收缩变形明显比连续焊缝小。其效果随alt的比值的减小而提高(a为间断焊缝的长度，t为两段焊缝之间的中心距)。对于受力不大的焊缝，用间断焊代替连续焊是减小纵向收缩变形的有效措施。


三、角变形


在堆焊、开坡口的对接接头、搭接接头和T形接头的焊接中，常常会发生角变形。角变形产生的原因主要是沿板厚方向不均匀的横向收缩导致的，不同的接头形式和焊缝具有不同的特点。


五、压曲变形


在焊接薄板构件时，在远离焊缝区域中的残余压应力会使焊板产生压曲变形，这种波浪变形要确定是由压曲应力产生的还是由弯曲引起的变形。压曲变形产生的原因不仅不同于弯曲变形，而且表现的形态和大小也不相同。

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