平顶山电焊学校 学电焊要多久能学会？

作者：洛阳吉力电焊学校  来源：洛阳吉力电焊学校  发布时间：2022-01-06 08:58

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一、焊接应力与焊接变形

物体在受到外力作用发生变形的同时，其内部会出现一种抵抗变形的力，这种力叫做内力。单位截面积上所受的内力叫做应力。

应力并不都是由外力引起的，如物体在加热膨胀或冷却收缩过程中受到阻碍，就会在其内部出现应力，这种情况在不均匀加热或不均匀冷却过程中就会出现。当没有外力存在时，物体内部存在的应力叫做内应力。焊接构件由焊接而产生的内应力叫焊接应力，焊后残留在焊件内的焊接应力叫焊接残余应力。

物体在受到外力的作用时，会出现形状、尺寸的变化，称为物体的变形。若在外力去除后，物体能恢复到原来的形状和尺寸，这种变形称为弹性变形，反之称为塑性变形。焊件由焊接产生的变形叫焊接变形，焊后焊件残留的变形叫焊接残余变形。

二、焊接应力与变形产生的原因

为了便于了解焊接应力与变形产生的原因，先对均匀加热时产生的应力与变形进行分析：

1.均匀加热引起应力与变形的原因

假设有一根钢杆，搁在两边无约束的支点上，如图6-1a实线所示。当对钢杆均匀加热后，由于热膨胀使钢杆变粗和伸长，如图6-1a虚线所示。然后，当钢杆均匀冷却后，因冷却收缩，钢杆又会自由恢复到原来的形状和尺寸。由于它热胀和冷缩时均没受到阻碍，所以钢杆不会产生应力和变形。

如果将钢杆嵌在两刚性墙之间，如图6-1b所示，然后对它均匀加热，同样由于热膨胀钢杆要伸长，但由于受到墙的阻挡不能伸长，钢杆在长度上没有变化（假定不产生弯曲）,这样在钢杆内就出现了压应力。这相当于钢杆受到热膨胀而伸长了的部分被加在两边墙的“压力”下“压”短了。如果这根钢杆在受热膨胀时被“压缩”了的伸长部分尚在弹性变形范围之内，压应力小于屈服点，则钢杆冷却后仍能恢复原状。如果钢杆受膨胀时被“压缩”了的伸长部分已超过弹性变形范围，发生了塑形变形，即压应力达到了屈服点，则冷却后钢杆将比原来缩短，由于能自由收缩，钢杆内不存在内应力，如图6-1c所示。根据测量和计算，处于绝对刚性条件下的低碳钢，当加热温度高于100℃时，钢杆内部的压应力就会超过屈服点，钢杆就会产生压缩塑性变形。

如果将钢杆的两端固定好，这样不仅受热膨胀受阻，而且冷却收缩也受阻。由于钢杆在加热温度高于100℃时，就会产生压缩塑性变形，冷却后钢杆长度应缩短，但由于钢杆两端固定不能自由收缩。因此，冷却后在钢杆内部就会出现拉应力。当这个拉应力大于钢杆所固有的强度极限值时，钢杆就会断裂。这就是金属材料在经过加热冷却和由于特定的外界条件而出现内应力的实质。

2.焊接过程引起应力与变形的原因

下面根据图6-2来分析平板对接焊接时的应力与变形产生的情况。在焊接过程中，由于焊件经受了不均匀加热，其加热温度为中间高两边低。为了简化分析，将焊件分为高温区和低温区两部分：焊缝及其附近为高温区，焊缝两侧焊件边缘部分为低温区，并假设高温区内、低温区内的温度均匀一致，如图6-2a所示。

焊接加热时，若焊件高温区与低温区是可分离的，能自由伸缩的两部分，高温区由于温度高将自由伸长，如图6-2b所示。但实际上，焊件是一个整体，高温区不可能自由伸长，其伸长受到低温区的牵制，使其受到压缩产生压应力，当压应力达到屈服点就会产生压缩塑性变形。同时低温区也受到高温区的拉伸作用而伸长产生拉应力，结果焊件将整体伸长△L。

焊接冷却时，由于高温区在加热时产生压缩塑性变形的缘故，若高温区与低温区是可分离的，能自由收缩的，高温区冷却后将自由缩短，如图6-2c所示。同样，由于焊件是一个整体，两边的低温区将阻碍高温区的收缩，使高温区产生拉应力，同时高温区收缩又对低温区有压缩作用，使低温区产生压应力。最后焊件将整体缩短△L’，这就是焊件产生焊接应力与变形的实际情况。

由此可见，焊接时局部的不均匀加热和冷却是产生焊接应力和变形的根本原因。