焊接应力与变形课件
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应力应变测量 PPT课件
将电阻材料在基底上制成一层各种形式敏感栅而形成 其厚度在0.1m以下。
第一节 电阻应变片
(4)半导体应变片
半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应。 所谓压阻效应是指单晶半导体材料在沿某一轴向受到外 力作用时， 其电阻率ρ发生变化的现象。
从半导体物理可知，半导体在压力、 温度及光辐射作用下，能使其电阻率ρ 发生很大变化。实现温度来自偿的条件为tt
K0
(g
s )t
0
当被测试件的线膨胀系数βg已知时，通过选择敏感栅材料， 使下式成立
K0(g s )
即可达到温度自补偿的目的。
优点：容易加工，成本低， 缺点：只适用特定试件材料，温度补偿范围也较窄。
第二节 应变片的主要特性
b. 双金属敏感栅自补偿应变片
敏感栅丝由两种不同温度系数的金属丝串接组成
1、弯矩M的测量 测弯矩的贴片与接桥如右图所示，R1=R2=R，电阻增量△R0：
R0 R1 R2 KR1( P M ) KR2 ( P M ) 2KR M
相对电阻的增量为：
R0 R0
2KR M
R
2K M
仪器的应变读数为：
ˆ
R0 / R0 Kˆ
2 M
M
EW M
EW
ˆM
2
(取Kˆ K )
BK-2S称重传感器
产品详细介绍 采用国际流行的双梁式或剪切S梁结构，拉 、压输出对称性好、 测量精度高、结构紧凑，安装方便，广泛用 于机电结合秤、料斗秤、包装秤等各种测力 、称重系统中 供桥电压 12VDC 输入阻抗 380±20Ω 输出阻抗 350±10Ω 绝缘电阻 ≥2000MΩ 工作温度 -10~+50℃
dR (1 2)
R
第一节 电阻应变片
(4)半导体应变片
半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应。 所谓压阻效应是指单晶半导体材料在沿某一轴向受到外 力作用时， 其电阻率ρ发生变化的现象。
从半导体物理可知，半导体在压力、 温度及光辐射作用下，能使其电阻率ρ 发生很大变化。实现温度来自偿的条件为tt
K0
(g
s )t
0
当被测试件的线膨胀系数βg已知时，通过选择敏感栅材料， 使下式成立
K0(g s )
即可达到温度自补偿的目的。
优点：容易加工，成本低， 缺点：只适用特定试件材料，温度补偿范围也较窄。
第二节 应变片的主要特性
b. 双金属敏感栅自补偿应变片
敏感栅丝由两种不同温度系数的金属丝串接组成
1、弯矩M的测量 测弯矩的贴片与接桥如右图所示，R1=R2=R，电阻增量△R0：
R0 R1 R2 KR1( P M ) KR2 ( P M ) 2KR M
相对电阻的增量为：
R0 R0
2KR M
R
2K M
仪器的应变读数为：
ˆ
R0 / R0 Kˆ
2 M
M
EW M
EW
ˆM
2
(取Kˆ K )
BK-2S称重传感器
产品详细介绍 采用国际流行的双梁式或剪切S梁结构，拉 、压输出对称性好、 测量精度高、结构紧凑，安装方便，广泛用 于机电结合秤、料斗秤、包装秤等各种测力 、称重系统中 供桥电压 12VDC 输入阻抗 380±20Ω 输出阻抗 350±10Ω 绝缘电阻 ≥2000MΩ 工作温度 -10~+50℃
dR (1 2)
R
煤矿电焊工培训教材(PPT49页)
3
4
知识要点
1、焊缝在结构中的位 置。 2、焊接结构的刚性。 3、焊接结构的装配机 焊接顺序。 4、焊接材料的线性膨 胀系数越大，焊后变形 越大。
魏家地煤矿 安全宣传
安全生产
三 焊接变形和应力
抑制 法
定位 法
预变 形法
3、减小焊接变形和应力的措施
安全生产
三 焊接变形和应力
预热 法
逆向 分段
法
对称 焊法
煤矿电焊工培训教材(PPT49页)培训 课件培 训讲义 培训ppt教程管 理课件 教程ppt
工伤事 煤矿电焊工培训教材(PPT49页)培训课件培训讲义培训ppt教程管理课件教程ppt
故预防 一
预防触电事故的措施
知识要点
5、在潮湿的地点工作时，应用干燥的木板 或橡胶片等绝缘物作垫板。 6、在光线暗淡的地点作业时，使用照明灯 的电压应不大于36V。 7、更换焊条时，不仅应带好手套，而且应 避免身体与焊件接触。 8、焊接电缆必须有良好的绝缘，不可将电 缆放在焊接电弧的附近或炽热的焊件金属 上，以避免高温而烧坏电缆，同时要注意 避免电缆的碰撞磨损。一旦电缆有破损应 立即更换。
焊后 热处
理
3、减小焊接变形和应力的措施
安全生产
三 焊接变形和应力
4、焊接变形的矫正方法有两种
安全知识 要点
1
机械 矫正 法
2
火焰 矫正 法
魏家地煤矿 安全宣传
安全生产 煤矿电焊工培训教材(PPT49页)培训课件培训讲义培训ppt教程管理课件教程ppt
四 焊接缺陷及预防措施
1
焊接缺陷指焊接过程 中在焊接接头中产生 2 的金属不连续、不致 密或连接不良的现象。 3
2、焊接位置及操作要点
4
知识要点
1、焊缝在结构中的位 置。 2、焊接结构的刚性。 3、焊接结构的装配机 焊接顺序。 4、焊接材料的线性膨 胀系数越大，焊后变形 越大。
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安全生产
三 焊接变形和应力
抑制 法
定位 法
预变 形法
3、减小焊接变形和应力的措施
安全生产
三 焊接变形和应力
预热 法
逆向 分段
法
对称 焊法
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工伤事 煤矿电焊工培训教材(PPT49页)培训课件培训讲义培训ppt教程管理课件教程ppt
故预防 一
预防触电事故的措施
知识要点
5、在潮湿的地点工作时，应用干燥的木板 或橡胶片等绝缘物作垫板。 6、在光线暗淡的地点作业时，使用照明灯 的电压应不大于36V。 7、更换焊条时，不仅应带好手套，而且应 避免身体与焊件接触。 8、焊接电缆必须有良好的绝缘，不可将电 缆放在焊接电弧的附近或炽热的焊件金属 上，以避免高温而烧坏电缆，同时要注意 避免电缆的碰撞磨损。一旦电缆有破损应 立即更换。
焊后 热处
理
3、减小焊接变形和应力的措施
安全生产
三 焊接变形和应力
4、焊接变形的矫正方法有两种
安全知识 要点
1
机械 矫正 法
2
火焰 矫正 法
魏家地煤矿 安全宣传
安全生产 煤矿电焊工培训教材(PPT49页)培训课件培训讲义培训ppt教程管理课件教程ppt
四 焊接缺陷及预防措施
1
焊接缺陷指焊接过程 中在焊接接头中产生 2 的金属不连续、不致 密或连接不良的现象。 3
2、焊接位置及操作要点
最新建筑工程电焊工培训PPT课件
预防触电事故的措施 工伤事故预防
1
弧焊设备的外壳必须接零或接地，且接线必须牢靠
弧焊设备的初始接线、修理和检查必须由专人负责
2
进行，焊工不可私自进行
操作控制电源开关时，应戴好干燥的皮手套，面部
3
不要对着开关
4
焊钳应有可靠的绝缘，中断工作时，焊钳要放在安 全的地方，防止焊钳与焊件之间产生短路而烧毁弧
焊机
防火防爆 人人有责
4、对输送可燃气体和助燃气体的管 道应按规定安装使用和管理。 5、焊补燃料容器和管道时，应结合 实际情况确定焊补方法。实施臵换 时，臵换应彻底，要加强检测、注 意监护、要有安全与技术措施。 6、在煤矿井下从事焊割作业时，应 严格执行《煤矿安全规程》和《作 业规程》的规定。
预防金属飞溅及机械性外伤的措施
预防触电事故的措施 工伤事故预防
5
在潮湿的地点工作时，应用干燥的木板或橡胶 片等绝缘物作垫板
6
在光线暗淡的地点作业时，使用照明灯的电压应不 大于36V
7
更换焊条时，不仅应带好手套，而且应避免身体与 焊件接触
8
焊接电缆必须有良好的绝缘，不可将电缆放在焊接 电弧的附近或炽热的焊件金属上
预防电弧灼伤事故的措施 电弧灼伤措施
否有可能泄露到地沟和下水道内可燃易爆物质。
2、高空焊接、切割时，禁止乱扔焊条头，对焊接切割作业下方应进行 隔离，作业完毕后应做到认真细致的检查、确认无火灾隐患后方可离开
作业现场。
3、应使用符合国家有关标准、规程要求的气瓶，并在贮存、运输、
使用等环节上应严格遵守安全操作规程。
预防火灾和爆炸事故的措施
焊接变形和应力
抑制法 定位法 预变形法
减小焊接变形 和应力的措施
(2024年)焊工培训教材课件
保护气体种类
常用的保护气体有氩气、 二氧化碳、氩二氧化碳混 合气体等。
保护气体选用
选用保护气体时，需考虑 焊接方法、母材成分、焊 缝质量要求等因素。
15
焊接材料的选用与保管
选用原则
选用焊接材料时，应遵循等强度原则、等成分原则或特殊性能要求原则。
保管要求
焊接材料应存放在干燥、通风良好的库房内，避免潮湿、污染和阳光直射。同 时，应按类别、规格分别存放，并标识清晰。
根据焊接过程中金属所处的状态 及工艺特点，焊接可分为熔化焊 、压力焊和钎焊三大类。
4
焊接接头与焊缝形式
焊接接头形式
对接接头、角接接头、T形接头和搭 接接头等。
焊缝形式
对接焊缝、角焊缝、端接焊缝和塞焊 缝等。
5
焊接应力与变形
1 2
焊接应力的产生
焊接过程中，由于局部加热和冷却的不均匀性， 导致焊件产生不均匀的收缩，从而产生焊接应力 。
气割原理及设备
利用氧气与可燃气体混合燃烧产生的高温预热金属，并在预热处吹入高速氧气流，使金属 迅速氧化并吹掉氧化物以达到切割金属的目的。设备包括氧气瓶、可燃气体瓶（如丙烷瓶 ）、减压器、割炬等。
安全操作规程
在进行气焊和气割时，必须严格遵守安全操作规程，如检查设备是否完好、正确使用减压 器和回火防止器等，以确保操作过程中的安全。
21
05 焊接安全与防护
22
焊接安全操作规程
01
02
03
04
焊接前准备
检查焊接设备、工具及材料是 否完好，确保工作区域整洁、
无易燃易爆物品。
穿戴防护用品
按规定穿戴好防护服、防护鞋 、手套、面罩等个人防护用品
。
安全操作
熔焊成形基础教学课件PPT
二、焊接接头的组织和性能 3. 2 热影响区—过热区
1～3mm宽，晶粒粗大，塑性、韧度差，属性能最差部 位
二、焊接接头的组织和性能 3.3 热影响区—正火区
1.2～4mm宽，晶粒均匀细小，塑性、韧度较高，是 热影响区中力学性能最好的区域
二、焊接接头的组织和性能 3.4 热影响区—部分正火区
晶粒大小不均，力学性能较正火区差
焊接成形应用
应用广泛，如各种批量型材间，型材、铸、锻件间， 同种或异种金属间，不同尺寸、形状件之间，连接或 修补
§3-1 熔焊成形基础
焊接（welding）：利用加热或加压手段，借助金属原 子结合与扩散作用，使分离的金属永久的连接起来。
一、焊接电弧与电弧冶金过程
1. 焊接过程：
液态熔渣 气体
固态渣壳
2. 焊接热源
电弧热、化学热、电阻热、等离子焰、电子束、激光束等。 1）能量密度高→焊接加热区小，热量集中，生产率高； 2）热源性能稳定→保证质量； 3）高的热效率→节约能耗。
焊接电弧：电弧焊的热源，它 是在电极与工件间产生的的强烈 而持久的气体放电现象
特点：电压低、电流大、温度 高、能量密度较大、移动性好
机械连接
螺铆 熔 栓接 焊
连接（joining）
焊接
压
钎
焊
焊
胶接
相近加 工方法
电电电 激气铝 弧渣子 光焊热 焊焊束 束 剂
焊焊 焊
电 高 摩 超爆 阻 频 擦 声炸 焊 焊 焊 波焊
焊
热 碳 堆喷 切 弧 焊镀 割气
刨
连接技术（joining technology）
可拆连接：螺纹连接、键连接、销连接、型面连接； 永久性连接：焊接、铆钉连接、胶接等。成本低
《常见焊接缺陷》课件
焊接材料：材料选择不当， 材料质量差
焊接环境：温度、湿度、风 速等环境因素影响
操作人员：操作技能不足， 操作不当
焊接缺陷对结构性能的影响
强度降低：焊接缺陷可能导致结构强度降低，影响其承载能力 刚度下降：焊接缺陷可能导致结构刚度下降，影响其稳定性 疲劳寿命缩短：焊接缺陷可能导致结构疲劳寿命缩短，影响其使用寿命 耐腐蚀性降低：焊接缺陷可能导致结构耐腐蚀性降低，影响其耐久性
选择合适的焊接材料，如不锈钢、铝合金等 控制焊接材料的质量，如化学成分、机械性能等 控制焊接材料的厚度，如薄板、厚板等 控制焊接材料的表面处理，如打磨、清洗等
焊接过程监控与检验
焊接前检查：确保 焊接设备、材料、 工艺参数等符合要 求
焊接中监控：实时 监测焊接过程中的 温度、电流、电压 等参数
焊接后检验：对焊 接质量进行检验， 包括外观检查、无 损检测等
热处理修复：通过热处理技术修复缺 陷
复合修复：结合多种修复方法进行修 复
预防性修复：通过预防措施避免缺陷 产生
总结与展望
本次课件内容回顾总结
焊接缺陷的定义和分类
焊接缺陷产生的原因和影 响
焊接缺陷的预防和检测方 法
焊接缺陷的修复和补救措 施
焊接缺陷的案例分析和经 验分享
焊接缺陷的未来发展趋势 和展望
无损检测法
超声波检测：利用超声波 在金属中的传播和反射特 性，检测金属内部的缺陷
射线检测：利用X射线或γ 射线穿透金属，检测金属 内部的缺陷
磁粉检测：利用磁粉在金 属表面的吸附和显示特性， 检测金属表面的缺陷
渗透检测：利用渗透剂在 金属表面的渗透和显示特 性，检测金属表面的缺陷
涡流检测：利用涡流在金 属中的传播和反射特性， 检测金属内部的缺陷
焊接环境：温度、湿度、风 速等环境因素影响
操作人员：操作技能不足， 操作不当
焊接缺陷对结构性能的影响
强度降低：焊接缺陷可能导致结构强度降低，影响其承载能力 刚度下降：焊接缺陷可能导致结构刚度下降，影响其稳定性 疲劳寿命缩短：焊接缺陷可能导致结构疲劳寿命缩短，影响其使用寿命 耐腐蚀性降低：焊接缺陷可能导致结构耐腐蚀性降低，影响其耐久性
选择合适的焊接材料，如不锈钢、铝合金等 控制焊接材料的质量，如化学成分、机械性能等 控制焊接材料的厚度，如薄板、厚板等 控制焊接材料的表面处理，如打磨、清洗等
焊接过程监控与检验
焊接前检查：确保 焊接设备、材料、 工艺参数等符合要 求
焊接中监控：实时 监测焊接过程中的 温度、电流、电压 等参数
焊接后检验：对焊 接质量进行检验， 包括外观检查、无 损检测等
热处理修复：通过热处理技术修复缺 陷
复合修复：结合多种修复方法进行修 复
预防性修复：通过预防措施避免缺陷 产生
总结与展望
本次课件内容回顾总结
焊接缺陷的定义和分类
焊接缺陷产生的原因和影 响
焊接缺陷的预防和检测方 法
焊接缺陷的修复和补救措 施
焊接缺陷的案例分析和经 验分享
焊接缺陷的未来发展趋势 和展望
无损检测法
超声波检测：利用超声波 在金属中的传播和反射特 性，检测金属内部的缺陷
射线检测：利用X射线或γ 射线穿透金属，检测金属 内部的缺陷
磁粉检测：利用磁粉在金 属表面的吸附和显示特性， 检测金属表面的缺陷
渗透检测：利用渗透剂在 金属表面的渗透和显示特 性，检测金属表面的缺陷
涡流检测：利用涡流在金 属中的传播和反射特性， 检测金属内部的缺陷
焊工工艺学第五版教学课件第六章 焊接应力与变形
薄板焊接的波浪变形
§6-2 焊接残余变形
5．扭曲变形
扭曲变形是指构件焊后两端绕中 性轴相反方向扭转一定角度。它产生 的原因较复杂：装配质量不高，即在 装配之后焊接之前的焊件位置尺寸不 符合图样的要求；构件的零部件形状 不正确而强行装配；焊件在焊接时位 置搁置不当，焊接顺序及方向不当等。 如图所示为工字梁的扭曲变形。
§6-2 焊接残余变形
二、影响焊接残余变形的因素
1．焊缝在结构中的位置
焊缝在结构中布置不对称时，则焊 后会产生弯曲变形，弯曲方向朝向焊缝 较多的一侧。焊缝偏离结构中性轴时， 则焊后会产生弯曲变形，弯曲方向朝向 焊缝一侧；焊缝偏离结构中性轴越远， 则越容易产生弯曲变形，如图所示。
18 第 六 章 焊 接 应 力 与 变 形
焊缝在结构上位置不对称造成的弯曲变形 a）单道焊缝的钢管焊接 b）T 形梁的焊接
§6-2 焊接残余变形
2．焊接结构的刚度 焊接结构的刚度是指焊接结构抵抗变形（拉伸、弯曲、扭曲）的能力。
结构的刚度高，变形就小；结构的刚度低，变形就大。金属结构的刚度主 要取决于结构的截面形状及其尺寸的大小。
（1）结构抵抗拉伸的刚度主要取决于结构截面积的大小。截面积越 大，结构抵抗拉伸的刚度越高，变形就越小。
如图所示为对称的双Y 形坡口对 接接头在不同焊接顺序下角变形的比 较。
23 第 六 章 焊 接 应 力 与 变 形
双Y 形坡口对接接头的角变形 a）合理的焊接顺序 b）不合理的焊接顺序
§6-2 焊接残余变形
4．其他因素
（1）结构材料的线膨胀系数 线膨胀系数大的金属，其焊后变形也大。常用材料中铝、不锈钢、 Q355钢、碳素钢的线膨胀系数依次减小，可见焊后铝的变形最大。 （2）焊接方法 一般气焊的焊后变形比电弧焊的焊后变形大。这是因为气焊时焊件受 热范围大，加上焊接速度慢，使金属受热体积增大，导致焊后变形大。 （3）焊接参数 焊接参数主要指焊接电流和焊接速度，两者直接影响热输入的大小。
焊接残余应力课件
焊接残余应力焊接残余应力是影响焊接结构或焊接部件疲劳强度、弯曲强度、脆性断裂强度和抗腐蚀性等性能的重要因素。
同时，残余应力还会严重影响结构的机加工质量和尺寸的稳定性。
因此，在前面学习内应力和焊接应力产生原因的基础上，将介绍焊接后残存在焊接结构中的应力分布情况，以及降低和消除焊接应力的措施。
一、焊接残余应力的分布在焊件厚度不大（一般小于20mm）的常规焊接结构中，残余应力基本是纵、横双向的，如图2-5所示。
厚度方向的残余应力很小，只有在大厚度的焊接结构中，厚度方向的残余应力才有较高数值。
为了便于分析，通常将平行于焊缝轴线方向的应力称为纵向残余应力，用бx表示。
将垂直于焊缝轴线方向的残余应力称为横向残余应力，用бy表示。
厚度方向的应力残余应力，用бz表示。
下面分别加以讨论。
图2-5板材的空间坐标位置（一）非拘束状态下焊接残余应力的分布1．纵向残余应力бx的分布在低碳钢和普通低合金钢焊接结构中，焊缝及其附近的压缩塑性变形区内的纵向应力бx为拉应力，其数值一般达到材料的屈服点（焊件尺寸过小时除外），稍离开焊缝区，拉伸应力迅速陡降，继而出现残余压应力。
如图2-6所示为中心有一条焊缝的低碳钢长板条在不同横截面上的纵向应力бx的分布情况。
从图中可以看出，焊缝及其附近为拉应力，并达到材料的屈服极限，而远离焊缝区为压应力。
在长条板中部（Ⅲ-Ⅲ截面所在的区域），纵向残余应力的大小基本保持不变，一般称该区域为稳定区。
在焊缝两端O-O截面，、因为边界条件与中部有所不同，拘束度和热循环特性也不尽相同，使纵向残余应力由恒定逐渐降至零而出现过渡区。
另外，纵向应力在过渡区分布不同于中段，且бx小于材料的屈服限бs。
图2-6焊缝横截面纵向应力的分布随着焊缝长度的缩短，稳定区降逐渐减小，直至消失。
如图2-7所示为不同焊缝长度的纵向应力бx的分布情况示意图。
由图可以发现，当焊板较短时，不存在稳定区，并且焊板越短，短焊缝中的纵向应力比长焊缝中的纵向应力要小。