焊接技术与及自动化毕业论文(编辑修改稿)

焊接技术与及自动化毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

2） 纵向收缩 在焊接时，由于沿焊缝方向不均匀的温度分布，焊缝及其附近的金属产生了纵向压缩残余塑性变形。 产生塑性变形的区域称为塑性变形区。 构建纵向收缩的变形的大小取决于塑性变形区的大小，构建截面积，焊接线能量以及焊缝的长度。 由于塑性变形区的收缩受到周围金属的阻碍，所以相对来说纵向收缩不如横向收缩显著。 理论认为纵向收缩量大约为焊缝长度的 1／ 1000。 纵向收缩变形以及由它所引起的挠曲变形。 纵向收缩变形量的大小主要取决 16 于构件的长度、截面积和压缩塑性变形的大小。 而压缩塑性变形与焊接参数、焊接方法、焊接顺序以及材料的热物理参 量有关。 在这些工艺因素中，焊接线能量（ Q=q/v， q 为能量， v 为焊接速度）是主要的。 在一般情况下，纵向收缩变形与焊接线能量成正比的关系。 对于同样截面积的焊缝来讲，多层焊每次所用的焊接线能量比单层焊时小得多，所以多层焊时引起的纵向收缩比单层焊小。 分的层数越多，每层所用的线能量就越小，变形也越小。 同理，间断焊的纵向收缩变形要比连续焊时小得多。 当焊缝在构件中的位置不对称时，焊缝引起的应力就是不均匀的，这样它不但使构件缩短，同时还使构件弯曲，产生挠曲变形。 纵向收缩和横向收缩的图示如图 11。 图 11 横向收缩和纵向收缩 3） 挠曲变形 构件焊后在外形上发生挠曲。 主要是因为两侧焊缝收缩变形量的 同，或一边产生收缩变形而另一边保持不变而引起的，见图 12。 图 12 挠曲变形 4） 角变形。 焊后构造的平面围绕焊缝缝产生的角位移。 主要是由于沿板厚方向焊缝收缩变形量的不同造成。 在堆焊、对接、搭接和丁字接头的焊接时，由于横向收缩变形在厚度方向上 17 的不均匀分布，往往会产生角变形。 角变形的大小取决于构件的压缩塑性变形的大小和分布情况，同时也取决于板的刚度。 对于同一种板厚，随着焊接线能量的增加，正反两面塑性变形量的差值将增加，角变形量也将增加。 但当线能量达到某一值时，角变形不再上升，如果进一步提高线能量，反而会出现角变形减小的现象。 这是因为线能量的进一步提高，使得板背面的温度随着提高，正反两面的塑性变形量的差值可能降低，所以角变形反而减少。 对于同样的板厚和坡口形式，多层焊比单层焊角变形大 ，焊接层数越多，角变形越大。 另外多道焊比多层焊的角变形要大，角变形的图示如图 13. 图 13角变形 5）波浪变形。 构件的焊接后呈波浪状的变形，主要出现在薄钢板的焊接中，是由于薄钢板焊后存在焊缝内应力，在内应力作用下，使薄板失稳，形成波浪变形。 波浪变形一般在薄板焊接时出现较多。 这是因为在薄板焊接时，由于焊接应力的作用，薄板可能发生失稳（薄板在承受压力时，当其中的压应力达到某一临界数值时，薄板将因出现波浪变形而丧失承载能力，这种现象通常称为失稳），从而产生波浪变形。 降低波浪变形可以从降低压应力和提高临界应力两方面着手。 因压应力的大小和拉应力的区域大小成正比，故减小塑性变形区就可能降低压应力的数值。 CO2 气体保护焊所产生的塑性变形区比气焊和手工电弧焊小，断续焊比连续焊小，接触点焊比熔化焊小，小尺寸的焊缝比大尺寸的焊缝小。 因此，采用塑性变形区小的焊接 方法和措施就可以减少波浪变形，见图 14. 图 14 波浪变形 18 6）错边变形。 焊后两焊接件在长度方向和厚度方向的错位现象，称为错边变形。 主要是焊接过程中两焊接件的受热不均匀造成的。 焊接过程中对接边的热不平衡是造成焊接错边的主要原因。 另外焊接件的两边刚度不同也会造成错边，因为刚度越大的焊接边的位移越小，造成两边在焊接中不同步位移，从而产生错边，见图 15。 图 15 错边变形 7）螺旋形变形。 焊件在结构上出现的扭曲变形。 主要是由于焊缝角变形沿长度上的分布不均匀和工件的纵向错边造成的。 产生螺旋形扭曲变形的主要原因是由于焊缝角变形沿长度上的分布不均匀性和工件的纵向错边造成的。 这种变形在较长梁形构件焊接时比较常见，见图16. 图 16 螺旋型变形 19 焊接变形的影响因素 材料因素的影响 材料对于焊接变形的影响不仅和焊接材料有关，而且和母材也有关系，材料的热物理性能参数和力学性能参数都对焊接变形的产生过程有重要的影响。 其中热物理性能参数的影响主要体现在热传导系数上，一般热传导系数越小，温度梯度越大，焊接变形越显著。 力学性能对焊接变形的影响比较复杂，热膨胀系数的影响最为明显，随着热膨胀系数的增加焊接变形相应增加。 同时材料在高温区的屈服极限和弹性模量及其随温度的变化率也起着十分重要的作用，一般情况下，随着弹性模量的增大，焊接变形随之减小而较高的屈服极限会引起较高的残余应力，且峰值应力和平均应力均 较高，焊接结构存储的变形能也会因此而增大，从而可能促使脆性断裂，此外，由于塑性应变较小且塑性区范围不大，因而焊接变形得以减小。 结构设计因素的影响 焊接结构的设计对焊接变形的影响最关键，也是最复杂的因素。 其总体原则是随拘束度的增加，焊接残余应力增加，而焊接变形则相应减少。 结构在焊接过 程中，工件本身的拘束度是不断变化着的，因此自身为变拘束结构，同时还受到外加拘束的影响。 一般情况下复杂结构自身的拘束作用在焊接过程中占据主导地位，而结构本身在焊接过程中的拘束度变化情况随结构复杂程度的增加而增加，在设计焊接结构时，常需要采用筋板或加强板来提高结构的稳定性和刚性，这样做不但增加了装配和焊接工作量，而且在某些区域，如筋板、加强板等，拘束度发生较大的变化，给结构的焊接变形分析与控制带来了一定的困难。 因此，在结构设计时针对结构板的厚度及筋板或加强板的位置、数量等进行优化，对减小焊接变形有着十分重要的作 用。 20 焊接方法的影响 多种焊接方法的热输入差别比较大，如在钢结构焊接常用的几种焊接方法中，在其他条件如焊缝断面积等相同情况下，除电渣以外，埋弧焊热输入比较大，收缩变形比较大，手工电弧焊居中， CO2气体保护焊最小。 焊接层数的影响 以纵向收缩为例，多层焊接时，每层焊缝的热输入比一次完成单层焊的热输入小得多，塑性变形区范围窄。 冷却快，产生的收缩变形小得多，而且前层焊缝焊成后都对下层焊缝形成约束，因此，多层焊接时的纵向收缩变形比单层焊时要小很多，而且焊的层数越多，纵向变形越小。 接头型式的影响 在焊接热输入、焊缝截面积、焊接方面等因素条件相同时，不同的接头形式对纵向．横向、角变形量有不同的影响。 常用的焊缝形式有堆焊、角焊、对接焊。 1)表面堆焊时，焊缝金属的横向变形不但受到纵横向母材的约束．而且加热只限于工件表面一定深度而使焊缝的收缩同时受到板厚、深度、母材方面的约束，因此，变形相对较小。 2)T 形角接接头和搭接接头时，其焊缝横向收缩情况与堆焊相似，其横向收缩值与角焊缝面积成正比，与板厚成反比。 3)对接接头在单道 (层 )焊的情况下，其焊缝横向 收缩比堆焊和角焊大．在单面焊时坡口角度大。 板厚上、下收缩量差别大，因而角变形较大。 双面焊时情况有所不同，随着坡口角度和间隙的减小，横向收缩减小，同时角变形也减小。 焊缝截面积对焊接变形的影响 焊缝截面积焊缝截面积是指熔合线范围内。