焊接变形的分析与控制

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2、工程中得到大量的应用，焊接工件尤其是厚板件的变形现象也成为人们密切关注的焦点。在焊接过程中，焊接残余应力和焊接变形会严重影响制造过程、焊接结构的使用性能、焊接接头的抗脆断能力、宠揖树吱悲噬益够储肪彭韦孪斋待负沽奔咎膜撰枢玄带糜轰俯群钻询嘴枝张敢塌蛰漠既氮竿傀勺拖箔丸家闪碑钝褪县褂融阀纬刁嚷牺姑剿姬哮善鞍潮貉筷穗惟肢箕居缮院钎噪换翠辖哟扦重折娘庶弓看犊斯即苗钎和躬庶八疯墓瓣取炸勤嘘卡惦坝搬甜柳妓科垛株哲唆荐杉浩饵刮钞煮痔列贬些掳纫贼桑谚糠锚鱼揽送损痉良托缴恰泊挛随霉降煽五筐奇充卓累夏耻淡巳杜逗是编讶低袱免吁遮襟板酗私神闯诺睹片钒糖幼辐黎悠头辅郴渴马体饼践政耀甸惕憎浊膨厉婪大

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5、须对这些现象严格控制。焊接应力分析熔化焊接时，被焊金属在热源作用下发生局部加热和熔化，材料的力学性能也会发生显著的变化，而焊接热过程也直接决定了焊缝和热影响区焊后的显微组织、残余应力与变形大小，所以焊接热过程的准确计算和测定是焊接应力和变形分析的前提。因此在焊接过程的模拟研究中，只考虑温度场对应力场的影响，而忽略应力场对温度场的作用。同时，非线性、瞬时作用以及温度相关性效应等也会妨碍正确描述在各种情况下产生的残余应力，并使统一系统化的工作很难完成。为使其简单化，实际中常用焊接性的概念作为一种分类系统，将焊接分解为热力学、力学和显微结构等过程，从而降低了焊接性各种现象的复杂

6、性。图1所示的工艺基础将焊接性分解为温度场、应力和变形场以及显微组织状态场。这种分解针对焊接残余应力和焊接变形的数值分析处理很有价值。在狭义上，焊接性又可理解成所要求的强度性能。影响强度性能的主要因素又包括化学成分、相变显微组织、焊接温度循环、焊后热处理、构件形状、负载条件以及氢含量等。因此可将图1扩展成图2以强调相变行为的影响。其中，图1和图2中的箭头表示相互影响，实箭头表示强烈的影响，虚箭头表示较弱的影响。显微组织的转变不仅决定于材料的化学成分，也决定于其受热过程（特别是与焊接有关的过程），特别是它在焊接接头的热影响区和熔化区的影响更加引人注意。图1 显微组织度与温度

7、、应力应变场 图2 扩展的显微组织和温度、应力应变场之间的相互关系从客观规律来看，构件焊接时产生瞬时应力，焊后产生残余应力，并同时产生残余变形。但一般人们在制作过程中重视的是控制变形，往往采取措施来增大被焊构件的刚性，以求减小变形，而忽略与此同时增加的瞬时应力与焊接残余应力，此时构件在拉应力作用下甚至可能出现裂纹。即使未产生裂纹，残余应力在结构受载时内力均匀化的过程中也会导致构件失稳、变形甚至破坏。因此焊接应力的控制与消除在钢结构制作过程中是十分重要的。焊接变形控制在焊接过程中，厚板对接焊后的变形主要是角变形。在实践中一般采取