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焊接结构学哈工大复习要点汇总版权所有枫擎雨一、名词解释1 .内应力：是指在没有外力的条件下平衡于物体内部的力。2 .解理断裂：是沿晶内一定结晶学平面分离而形成的断裂，是一种晶内断裂。3 .应力腐蚀开裂：是指在拉应力和腐蚀共同作用下产生裂纹的现象。4 .温差拉伸法：是利用在焊接结构上进行的不均匀加热造成的适当的温度差，来使焊缝及其附近区域产生拉伸塑性变形，从而抵消焊接时所产生的压缩塑性变形，达到消除部分焊接残余应力的目的。5 .焊接结构：用焊接的方法生产制造出来的结构。6 .焊接温度场：是指在焊接过程中，某一时刻所有空间各点温度的总计或分布。7 .应力集中：由于焊接的形状和焊缝布置的特点，焊接接头工作应力的分布是不均匀的，其最大应力比平均应力值高，这种情况称应力集中。是指接头局部区域的最大应力值比平均应力值高的现象。8 .焊接变形：由于焊接而引起的焊件尺寸的改变称为焊接变形。9 .工作焊缝：焊缝与被连接板件沿受力方向成串联形式布置，焊缝传递全部载荷，一旦焊缝断裂，则接头立即破坏。10 .联系焊缝：焊缝与被连接板件沿受力方向成并联形式布置，焊缝只传递很少的载荷，主要在被连接板之间起到联系作用，即使焊缝断裂，焊接结构并不立即失效。11 .动应变时效：金属和合金在塑性变形时或塑性变形后所发生的时效过程。12 .焊接残余应力：焊件在焊接过程中，热应力、相变应力、加工应力等超过屈服极限，以致冷却后焊件中留有未能消除的应力。这样焊接冷却后的残余在焊件中的宏观应力称为残余焊接应力。13 .焊接热循环：焊接过程中，在焊接热源的作用下，焊件上某点温度随时间变化的过程，其特征是加热速度很快，在最高温度下停留时间很短，随后各点按照不同的冷却速度进行冷却。14 .延性断裂：伴随明显塑性变形而形成延性断口（断裂面与拉应力垂直或倾斜，其上具有细小的凹凸，呈纤维状）的断裂。15 .自由变形（量、率）：当金属物体的温度发生变化或发生相变没有受到外界的任何阻碍而自由进行，它的形状和尺寸的变形就称为自由变形。自由变形的大小称之为自由变形量。单位长度上的自由变形量称之为自由变形率。16 .外观变形（量、率）：当金属物在温度变化过程中变形受到阻碍而不能完全自由变形时，所表现出来的部分变形称为外观变形或可见变形。外观变形的大小称为外观变形量。单位长度上的外观变形量称为外观变形率。17 .内部变形（量、率）：当物体的变形受到阻碍而不能完全自由变形时，未表现出来的部分变形称为内部变形或可见变形。内部变形的大小称为内部变形量。单位长度上的内部变形量称为内部变形率。18 .疲劳断裂：零件在循环应力作用下,在一处或几处产生局部永久性累积损伤,经一定循环次数后突然产生断裂的过程,称为疲劳断裂。静强失效：是由于在构件的危险截面中，产生过大的残余变形或最终断裂。疲劳强度：指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力。19 .疲劳极限：在疲劳试验中，应力交变循环大至无限次而试样仍不破损时的最大应力。20 .疲劳图，表达疲劳强度和循环特性之间关系的图形。21 .疲劳曲线：描述疲劳试验中所加交变应力振幅值S与试样达到破标的交变应力周数N之间的关系曲线。22 .热疲劳：由温度梯度和不均匀膨胀的循环变化产生的循环热应力和热应变作用下，产生的疲劳称为热疲劳。热疲劳属低周疲劳（周期短；明显塑性变形）。由温度和机械应力叠加引起的疲劳，称为热机械疲劳。23 .高温疲劳;高温疲劳是指零件在高于材料的O.5Tm（Tm为熔点，单位K）或高于再结晶温度时受到交变应力的作用所引起的疲劳破坏。24 .接触疲劳：对偶件（如轴承、齿轮等）在交变接触压应力长期作用下，在材料表面产生的疲劳损伤。形貌：点蚀，浅层剥落和深层剥落。25 .对接接头，将同一平面上的两个被焊工件的边缘相对焊接起来而形成的接头。它是各种焊接结构中采用最多、也是最完善的一种接头形式，具有受力好、强度大和节省金属材料的特点。26 .T型接头：将相互垂直的被连接件用角焊缝连接起来的接头。T形（十字）接头能承受各种方向的力和力矩。T形接头是各种箱型结构中最常见的接头形式。27 .搭接接头:两块板料相叠，而在端部或侧面进行角焊，或加上塞焊缝、槽焊缝连接的接头。28 .角接接头：两钢板成定角度，在钢板边缘焊接的接头。角接头多用于箱形构件，骑座式管接头和筒体的连接，小型锅炉中火筒和封头连接。29 .正面角焊缝受力方向垂直的角焊缝侧面角焊缝-JJ受力方向平行的角焊缝斜向角焊缝-与受力方向呈一定角度的角焊缝30 .1）.平截面假定：假定构件在焊前所取的截面，焊后仍保持平面。2）.金属性质不变的假定：假定在焊接过程中材料的某些热物理性质不随温度而变化.3）.焊接温度场假定：假定焊接温度场不随时间而改变。4）.金属屈服点假定。31 .焊接热应变循环：焊缝过程中，焊缝和近缝区要经受焊接热循环的作用。由于焊接热场的高度不均匀性所产生的瞬时应力使金属经受热塑性应变。焊接热循环中产生的残余应力和变形主要取决于热循环和拘束度。32 .横向收缩变形：构件焊后在垂直焊缝的方向上尺寸缩短。纵向收缩变形：构件焊后在平行焊缝的方向上尺寸缩短。错边变形：两焊件热膨胀不一致，所引起的长度或厚度方向上的错边。波浪变形：焊后构件呈波浪形，在焊薄板中出现。角变形：焊后构件的平面围绕焊缝产生的角位移。弯曲变形：由于焊缝的布置偏离焊件的形心轴。回转变形一在板厚方向由于不均匀的横向收缩，引起沿焊缝中心线发生弯曲变形。二、简答题1 .焊接结构的优点？（1）焊接可以把不同形状，不同厚度，不同材料的工件连接起来，且可与母材相当，同时可使产品重量减轻，生产成本明显降低。（2）焊接是一种金属原子间的结合，刚度大，整体性好，不像机械连接那样有间隙，可以减少变形，且能保证容器类结构的气密性和水密性（3）与铸、锻等其它加工方法相比，生产焊接产品一般不需要大型贵重设备。投资少，见效快（4）大多数焊接结构生产工艺简单，设备的操作比较容易，应用而非常广泛。（5）焊接特别适用于几何尺寸大，而材料较分散的制品。（6）焊接结构的生产可实现全过程的质量跟踪。2 .焊接内应力和变形的形成及危害：D焊接内应力增加结构工作时的应力;2）降低承载能力：3）焊接变形影响组装质量；4）矫正变形增加成本、降低塑性。5）降低接头性能。2 .简述焊接残余变形的分类及特点？纵向收缩变形，即构件焊后在焊缝长度方向上发生收缩。在焊接时，焊缝及其附近的金属由于在高温下的自由变形受到阻碍，产生了压缩塑性变形区，是产生纵向变形的主要原因。横向收缩变形，即构件焊在垂直焊缝方向上发生收缩。挠曲变形，即构件焊后发生挠曲，由焊缝的纵向收缩和横向收缩引起。角变形，即焊后构件的平面绕焊缝产生角位移。产生的根本原因：横向收缩变形在厚度方向上的不均匀分布。波浪变形，即焊后构件呈波浪形，多在焊接薄板时发生。薄板在承受压应力，当其中的压应力达到一临界应力，薄板将出现波浪变形失去承载能力，称之为失稳。错边变形，即由于焊接件的热膨胀不一致，在厚度或长度方向上引起错边。原因：焊接过程中对接边的热量不平衡，装配不善。螺旋形变形，即焊后在结构上产生扭曲。根源：与焊接角变形沿长度上的分布不均匀性和工件的纵向错边有关。3 .影响纵向变形的因素：1）多层焊接所引起的纵向收缩比单层焊小,分的层数越多，每层所用的焊接线能量越小，每层焊缝所产生的F比单层焊时要小。2）工件原始温度的影响。般情况，工件原始温度的提高相当于加大焊接线能量,使焊接塑性变形区域扩大，焊后纵向收缩变形也就增加了;反之，原始温度下降，相当于减小焊接线能量，焊后纵向收缩变形也就减小了；极端情况，当预热温度过高时，也可能出现相反结果。为什么？3）间断焊的纵向收缩变形比连续焊小4 .影响对接接头横向收缩的因素1）板厚随板厚增加，收缩量逐渐减小（如堆焊/角焊缝接头）；但，也有随板厚增加，有可能使收缩量AB增加2）材质不同热特性（热导率、热膨胀系数）对横向收缩有影响（3t）：相变对横向收缩也有影响。3.）拘束随拘束强度系数的t,横向收缩量I4）工艺焊接道次；焊条直径；焊根间隙；焊接线能量；坡口形式；铲平和气刨；5）回转变形6）焊接顺序先中段焊、再左右两段焊一B最小；不分段多层焊一AB最大5.预防焊接变形的措施（一）设计措施T.合理选择焊件尺寸:焊件的长度、宽度和厚度等尺寸对焊接变形有明显影响。2） .合理的选择焊缝尺寸和坡口形式:在保证结构的承载能力的条件下，尽量采用较小的焊缝尺寸3） .尽可能减少焊缝的数量:用型钢代替钢板，用断续焊代替连续焊。4） .合理安排焊缝位置:选用对称截面的结构，焊缝布置对称，在设计时，安排焊缝尽可能使焊缝对称于截面的中性轴。（二）工艺措施1） .正确的确定装配、焊接顺序2） .选择适当的施焊次序和方向截面对称的构件应对称的交替焊，尽可能增加翻转辅助时间先焊离构件形心轴近的，对构件变形影响大的最后焊当结构形心轴两侧有焊缝时，先焊少的一侧3）反变形法4）刚性固定法5）合理选择焊接方法和焊接工艺选择线能量较低的焊接方法：采用多层焊代替单层焊选择高能量密度的焊接方法采用冷却方式限制、缩小焊接热场6）预热：局部预热，整体预热6 .矫正残余变形的方法：机械矫正法火焰矫正法7 .影响对接接头纵向残余应力分布的因素焊接规范的影响焊板宽度（宽板/窄板）不同，应力分布明显不同。焊缝长度的影响短焊缝中的纵向残余应力比长焊缝中的纵向残余应力小。因此，可将长焊缝分段焊，可减小焊件中的残余应力。材质不同材质有不同的性能，而且这些性能（导热性、导电性等）在高温时的变化规律也不同一直接关系到压缩塑性变形的积累，最终导致焊件中的残余应力和变形不同。钢的相变对纵向残余应力的影响钢在焊接过程中，会在焊缝金属和热影响区中发生相变，尤其在冷却过程中发生相变，将会直接影响残余应力大小和分布。金属发生相变时，其比热容将发生改变。焊接顺序对纵向残余应力的影响不同的焊接顺序将产生不同的焊接温度场和拘束度f焊接残余应力分布不同8 .影响对接接头横向残余应力分布的因素 焊接方向和焊接顺序的影响直通焊与由中间向两端焊所产生的分布规律相同，与两者产生的相互抵消，最终使横向残余应力减小。 焊缝长度的影响与纵向残余应力相比，焊缝长度对横向残余应力的影响较小。 拘束度的影响若对接接头是在拘束情况下进行焊接，接头的横向收缩必然受限（制约），使试件中的横向残余应力发生明显变化。在拘束情况下焊接的焊件中的横向残余应力峰值比自由接头的峰值大得多，这也是引起焊缝纵向裂纹的主要原因之一。9 .内应力对焊接性能的影响（一）在焊接过程中调节内应力采用合理的焊接顺序2.减小接头刚度3.采用加热减应区法工艺措施：1.留余量法2.反变形3.刚性固定（二）机械拉伸法降低残余应力（三）焊后热处理：目的改善焊接接头组织、性能，消除残余应力11 .焊接残余应力的测定12 .焊接热过程的复杂性主要表现在哪几方面？1）、热过程的局部性或不均匀性与热处理工艺不同，多数焊接过程都是局部进行加热的，只有在热源直接作用下的区域受到加热，有热量输入，其它区域则存在热量损耗，（举例：电弧焊、电阻焊等），受热区域的金属熔化，形成焊接熔池，这正是引起残余应力和变形的根源。2）、热源的相对运动由于焊接热源相对于工件的位置在不断发生变化，这就造成了焊接热过程的不稳定性3）、热过程的瞬时性（非稳态性）由于金属材料中热的传播速度很快，焊接将必用到高度集中的热源，