实验一 平板焊接变形的测量与分析
焊接变形的观测实验
按照焊接残余变形的外观形态来分，有收缩变形、角变形、 弯曲变形、波浪变形和扭曲变形等几种基本变形形式，这些基本变形 形式的不同组合，形成了实际生产中复杂的焊接残余变形。
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实验1 焊接变形的观测实验
(2)用游标卡尺测量正、反面各样冲眼间距b0和b0'以及试板焊 前的长度L0，分别记于表1中。
(5)用角度尺测量试板反面各样冲眼处初始角度a0，记于表2中。 (6)用选定的焊接规范在试板正面沿中心线部位堆焊一道焊缝。 (7)待试板焊后冷却至室温时，再用游标卡尺测量正、反面各样冲眼 间距b1和b1'以及焊后的长度L1，分别记于表1中。 (8)用角度尺测量试板焊后反面各样冲眼处的角度a1，记于表2中。
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表1 横纵变形记录表
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表2 角变形量记录表
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实验1 焊接变形的观测实验
5.实验报告 (1)计算各测量点的横向变形量(平均值)。
(2)将各点横向变形量绘制成沿点角变形量绘制成沿试板长度方向的分布图。 (5)分析试板产生横、纵向变形以及角变形的原因。
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图1 试板划线图示
实验1 焊接变形的观测实验
1.实验目的 (1)了解试板堆焊时的变形过程及其规律。 (2)测量试板的纵向、横向收缩变形及角变形。
2.基本原理 焊接造成焊件尺寸的改变称为焊接变形。焊接过程中产生的
变形称为焊接瞬时变形;焊后残留于焊件中的变形称为焊接残余变形。 影响焊接变形的因索很多，其主要原因包括焊件受热不均匀、焊缝
118-平板焊接变形固有应变方法的研究
0
200
400
600
800 1000 1200 1400 1600 1800 温度(℃)
图 3
SS400低碳钢的热物理性能曲线（a）和热力学性能曲线（b）
(a)
(b)
计算在Intel Core(TM)2/ 3.00GHz CPU, 3.00GB内存的微机上进行， 用时8小时 （包含温度场、 应力场计算），数值模拟结果与实验数据比较如图 4所示：
37/56 0.296 2.084
43/56 0.368 2.008
49/56 0.432 1.564
55/56 -0.272 0.664
Wx
Wy
平均纵向固有应变为 W xa = ∑
i =1
图 4
热弹塑性有限元计算值与实验值比较： （a）横向收缩； （b）角变形； （c）纵向收缩
3.2 固有应变法计算焊接变形
下面运用固有应变法计算上述模型，比较热应变加载方法和初应力加载方法与热弹塑性 有限元方法结果的精度。由图 4中热弹塑性有限元计算值可得板材的主要固有变形，翼板的 TS f = 0.29mm ， θ = 0.0125rad ，腹板的平 平均纵向收缩、横向收缩、角变形为 LS f = 0.065mm ， 均纵向收缩取为LS w = 0.075mm 。通过对横向残余塑变和纵向残余塑变进行积分，可以得到沿 焊缝方向各截面处的固有应变值（表 2） ：
热力学性能参数
400 350 300 250 200 150 100 50 0
0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 温度（ 温度（℃）
屈服强度(Mpa) 杨氏模量(GPa) 热膨胀系数(10-7 /C) 泊松比(10ˉ²)
不同坡口形式平板对接焊接变形的数值分析
２ ０ １ ３年 ４月
不 同坡 口形 式 平 板 对 接 焊 接 变 形 的 数 值 分 析
张仁 军 ， 管 晓光 ， 吴海涛
（ １ ． 哈尔滨汽轮机厂有 限责任公 司 工艺处 ， 黑龙江 哈尔滨 １ ５ ０ ０ ４ ６； ２ ． 黑 龙江科技学 院 材料学 院 ， 黑龙江 哈尔滨 １ ５ ０ ０ ２ ７ ）
ｒｏ ｇ ｏ ｖ ｅ ｗａ ｓ ｌ ｅ ｓ ｓ ｔ ｈ ａ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｙ ｒｏ ｇ ｏ ｖ ｅ． 、
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ｂ ｕ ｔ ｔ ｗ ｅ ｌ ｄ ；Ｘ ａ ｎ ｄ Ｙ ｇ ｒ ｏ ｏ ｖ ｅ ；ｎ ｕ ｍｅ ｉｃ ｒ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ；ｅ ｑ ｕ ｉ ｖ ａ ｌ ｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ
摘
要： 运 用有 限元 分析 ， 采用 双椭球 体 热源模 型 ， 通过 几 何 建模 、 初 始 与 边界 条件 的定 义 等 ，
对平板对接焊结构三维有限元模拟， 求解得到焊接应力场． 结果表明： 焊接过程 中等效应力都表现 出随着温度 升 高而升 高， 温度 降低 而 降低 的变化 趋 势 ， 且 冷却 时应 力 变化 速 率 较加 热 时 缓慢 ． Ｙ 型
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ｂ ｕ ｔ ｔ ｗｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｄ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ — ｅ ｌ ｌ ｉ ｐ ｓ ｏ ｉ ｄ ａ ｌ ｈ ｅ ａ ｔ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｗａ ｓ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｉ ｔ ｉ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｂ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｒ ｙ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ａ ｎ ｄ ｇ ｅ ｏ ｍｅ ｔ ｉ ｒ ｃ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｄ ｅ ｉ ｆ ｎ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｉ ｎ ｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ａ ｔ Ｔ ｈ ｅ ｅ ｑ ｕ ｉ ｖ ａ ｌ ｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｓ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ．Ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｅ ｑ ｕ ｉ ｖ ｌｅ ａ ｎ ｔ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｗ ａ ｓ ｓ ｍａ ｌ ｌ ｅ ｒ ｔ ｈ ａ ｎ ｈ ｅ ａ ｔ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｏ ｌ — ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ．Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｗｅ ｒ ｅ ｓ ａ ｍｅ ａ ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｘ ｉ ｍｕ ｍ ｅ ｑ ｕ ｉ ｖ ａ ｌ ｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｗ ｉ ｔ ｈ Ｘ ａ ｎ ｄ Ｙ ｇ ｒ ｏ ｏ ｖ ｅ ．Ｅ ｑ ｕ ｉ ｖ ａ ｌ ｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ Ｘ
焊接技术及自动化实验指导书讲解
焊接技术及自动化专业实验指导书材料成型及控制教研室主编《CBE模式下焊接技术及自动化专业学生实践能力培养体系的改革研究》课题组参编目录一、《金属学及热处理》实验指导书1．实验一金相显微镜的使用及金相试样的制备 (1)2．实验二铁碳合金平衡组织的显微分析 (7)3．实验三碳钢的热处理 (9)二、《焊接冶金与金属焊接性》实验指导书1．实验一焊缝金属中扩散氢的测定 (13)2．实验二斜Y型坡口焊缝裂纹实验 (17)3．实验三插销实验 (19)三、《焊接结构》实验指导书1．实验一不同焊接参数下平板变形量测量与分析 (23)2．实验二不同焊接方法下平板变形量测量与分析 (25)3．实验三不同焊接位置下平板变形量的分析 (26)4．实验四焊接变形的矫正 (27)四、《焊接方法与设备》实验指导书1．实验一不同的酸碱度焊条的焊接工艺性 (29)2．实验二埋弧自动焊焊接 (32)保护焊焊接参数对焊缝成形的影响 (36)3．实验三 CO24．实验四钨极氩弧焊焊接方法 (41)5．实验五焊条电弧焊实训项目 (43)五、《弧焊电源》实验指导书1．实验一弧焊电源外特性和调节性能的测定 (45)2．实验二弧焊电源的结构认识与观察 (48)3．实验三弧焊整流器的结构认识与观察 (50)六、《Pro/E造型及模具设计》实验指导书1．实验一基于Pro/E Wirdfire设计软件初步练习 (52)2．实验二 Pro/E截面草绘功能练习 (53)3．实验三 Pro/E基本成型特征功能练习 (57)4．实验四 Pro/E基准特征建模功能练习 (61)5．实验五 Pro/E零件建模工程特征功能练习 (63)6．实验六 Pro/E实体特征编辑功能练习 (65)7．实验七 Pro/E曲面造型功能练习 (68)8．实验八 Pro/E装配图功能练习 (71)9．实验九 Pro/E工程图功能练习 (73)10．实验十基于Pro/E塑料模具设计综合练习 (76)七、《快速成型技术及应用》实验指导书1．实验一激光快速成形原理及成型系统观摩 (80)2．实验二三维实体的STL格式转化及切片 (81)八、《金属结构腐蚀与防护》实验指导书1．实验一金属耐腐蚀性能的评定 (83)九、《压力焊》实验指导书1．实验一点焊工艺及设备 (85)十、《先进连接技术》实验指导书1．实验一先进连接技术原理及设备观摩 (89)十一、《焊接检验》实验指导书1．实验一超声波仪器性能的测定 (92)2．实验二磁粉探伤 (95)3．实验三着色法无损探伤 (97)十二、《焊接工装及变位机械》实验指导书1．实验一常用焊接工装操作 (99)《金属学及热处理》实验指导书实验一金相显微镜的使用及金相试样的制备一、实验目的1. 了解普通金相显微镜的构造与使用方法。
焊接应力与变形分析及改善措施
焊接应力与变形的分析及改善措施作为钢结构制作和连接的主要技术，焊接已经被广泛应用于钢结构的制作和安装工艺之中。
然而，焊接中产生的变形问题不仅影响了钢结构的外观和使用性能，如果严重的话甚至会导致焊件报废。
有鉴于此，必须对焊接变形不同类型和原因进行全面分析，并采取有力措施控制焊接变形量，以确保不断提高生产效率和钢结构工程质量1 焊接变形的基本类型分析焊接变形的基本类型。
所谓焊接变形是指钢结构在焊接过程中，由于施焊电弧高温引起的变形，以及焊接完成后在构件中的残余变形现象。
在这两类变形中，焊接残余变形是影响焊接质量的主要因素，也是破坏性最强的变形类型。
焊接残余变形对结构的不同层次的影响分为整体变形和局部变形；根据变形的不同特点则可分为：角变形、弯曲变形、收缩变形、扭曲变形、波浪变形和错边变形。
在这些变形类型中，角变形和波浪变形属于局部变形，而其他类型的变形属于整体变形。
钢结构发生较多的变形类型是整体变形。
2. 焊接变形产生的原因分析。
钢结构刚度：刚度是指结构体对拉伸方向和弯曲变形的抵抗能力。
钢结构的刚度主要取决于结构截面形状和尺寸的大小。
图给出了引起焊接应力和变形的主要因素及其内在联系。
焊接时的局部不均匀热输入是产生焊接应力与变形的决定因素。
热输入是通过材料因素、制造因素和结构因素所构成的内拘束度和外拘束度而影响热源周围的金属运动，最终形成了焊接应力和变形。
材料因素主要包括有材料特性、热物理常数及力学性能（热膨胀系数α＝f （T），弹性模量E＝f（T），屈服强度σs＝f（T），σs（T）≈0时的温度TK或称“力学熔化温度”以及相变等）；在焊接温度场中，这些特性呈现出决定热源周围金属运动的内拘束度。
制造因素（工艺措施、夹持状态）和结构因素（构件形状、厚度及刚性）则更多地影响着热源周围金属运动的外拘束度。
焊接应力和变形是由多种因素交互作用而导致的结果。
通常，若仅就其内拘束度的效应而言，焊接应力与变形产生机理可表述如下。
平板焊接变形的测量与分析
實驗一平板焊接變形的測量與分析一、實驗目的1 〃掌握平板收縮變形、撓曲變形及角變形的基本方法。
2 〃熟悉平板堆焊收縮變形、撓曲變形及角變形的產生原因和分佈規律。
3 〃瞭解不同厚度、不同線能量對收縮變形、撓曲變形及角變形大小的影響。
二、焊接設備、實驗條件及測量工具和儀器(一）焊接方法及設備焊接方法：手工電弧焊。
焊接設備：交流弧焊機及其輔助設施。
（二）實驗條件1 〃試件尺寸：2mm × 150mm ×300mm6mm × 150mm × 300mm2 ·試件材料：Q235A3 〃焊接規範見下表板厚焊接電流2mm 90A 110A6mm 170A 190A4 〃測點分佈如下圖1 2 所示圖1 2mm 板測點分佈圖2 6mm 板測點分佈6mm 板：橫向收縮、角變形以及撓曲變形均測。
2mm 板：只測角變形及撓曲變形。
（三）測量工具與儀器測量儀器包括：1 ，引伸儀；2 〃遊標卡尺； 3 〃鋼板尺。
三、測量方法1、橫向收縮變形的測量橫向收縮變形採用引伸儀來測量。
引伸儀結構見圖3 。
圖3 引伸儀結構示意圖其中：1 〃百分表； 2 〃鉸鏈；3 〃活動支腿；4 〃固定支腿； 5 〃彈簧。
對應圖2 中A 、B 、C 、F 、G 、H 六條橫線，把引伸儀的活動支腿 3 放在豎線L 上的洋沖孔內，拉動引伸儀，是活動支腿 4 放在豎線P 上對應的孔內，從百分表中讀出焊前孔間距的原始數值BO ，焊後測出間距數值Bl 。
分別填入附表內，其差值即為焊接所引起的橫向收縮變形值。
趕泣塑哩鰻互曳絲下表面差值的平均值即為該位置的橫向收縮變形值。
2 、撓曲變形的測量撓曲變形的測量採用帶支腿的鋼板尺和遊標卡尺來測量。
圖4 撓曲變形測量示意圖如圖4 所示，1 為帶支腿的鋼板尺，2 為試件。
使用遊標卡尺分別測出焊前、焊後的高度h ，分別記為hl 、h2 填入附表內，其差值即為焊接所引起的撓曲變形。
焊接结构综合实验指导书详解
焊接结构综合实验指导书材料成型及控制工程系2013年8月焊接结构综合实验实验一、焊接加热及冷却过程中弯曲变形及焊后纵向变形测定（参考学时 4学时）一、实验目的：通过在低碳钢板条形钢板边缘堆焊，加深理解焊接时纵向变形、弯曲变形的动态过程，深入了解焊接加热及冷却过程中弯曲挠度的变化规律。
分析总结钢板在进行焊接的加热、冷却过程中纵向及弯曲变形规律。
一、实验原理：（1）将板条形钢板固定在专用的焊接实验架上（钢板能自由变形），形成焊接回路。
如图A、D所示。
在板条上边缘纵向堆焊焊道，焊接在加热、冷却过程中、板条将产生纵向弯曲变形，且弯曲挠度的大小和方向也随之变化。
（2）在板条长度L保持不变时，板条宽度h对于焊接加热及冷却过程中的弯曲挠度f的变化有明显影响（焊接线能量不变）。
板宽h增大时板条的抗横向弯心矩增大，因而使板条无论在加热过程中还是冷却后的最大纵向弯曲挠度都减小。
图B、C、D为沿板边缘堆焊时板条弯曲变形示意图图E 板条宽度h对弯曲变形的影响示意图三、实验内容：（1）选用低碳钢Q235材料，实验材料尺寸：板厚5~6mm,板宽55~60mm，长度370mm。
在板条两边缘处分别作焊接前标距线段（打钢印点或记号笔），焊接前测量实验钢板板条上标记间线段的长度并记录数据。
施焊前在板条未焊侧边缘中部安装百分表，以便在堆焊过程中，通过百分表读数的变化，观察弯曲变形（挠度）的大小及方向。
完成焊接后取下板条，待冷却后测出焊缝侧及另一侧（未焊侧）线段长度，判断板条纵向变形量的大小。
（2）板条另一边的堆焊如上所述，完成板条两条边堆焊后，根据记录数据分析钢板中残余变形（挠度）的大小及方向。
（3）板条宽度h增加（大约10mm，称该板为宽板条，板厚、长度不变），用相同的线能量在板边堆焊，记录焊接加热及冷却过程中的弯曲挠度f的变化。
如图B~E所示。
对比第一试板（窄板条）的第一次堆焊数据，两者弯曲挠度f有何不同？纵向变形两者差别如何？四、实验仪器、设备及材料：1、直流电焊机1台2、百分表、秒表各1只3、大型游标卡尺1把4、焊接实验架（自制），碳钢实验板条5、焊条、碳棒、431焊剂、工具若干五、实验步骤：1、取二块实验钢板（窄、宽板各一条），如图A中，aa，bb处用冲头在板上做出标记。
5083铝合金平板对接焊接变形实验与计算分析
5083铝合金平板对接焊接变形实验与计算分析肖俊彦1,樊睿智1,陆 皓1,张 平2,邬成杰2(1.上海交通大学焊接工程研究所,上海200030; 2.中国船舶工业集团公司第七O八研究所,上海200011)提 要 采用实验和数值模拟对5083铝合金焊接变形规律进行了研究。
采用热弹塑性有限元法对平板对接焊变形进行分析,结果表明,采用板单元有限元计算的平板焊接横向、纵向、面外变形分布与实验测量结果一致。
关键词 铝合金 焊接变形 有限元法中图分类号 T G40 文献标识码 B1 引言铝合金异于钢材的物理化学性能,给铝合金的焊接带来了一系列困难。
铝合金焊接变形较大是制约铝合金在船舶制造领域普及的一个重要原因。
而对铝合金焊接变形规律的探讨一直是国内外专家研究的难点与热点。
我国铝合金造船业正在迅速蓬勃发展,5083船用铝合金在轻量船制造上有广泛的应用。
为了提高造船生产效率,精度造船的概念正越来越得到各船厂的重视,只有准确地预测铝合金焊接变形,了解焊接变形基本规律,才能有针对性地采取相应措施控制焊接变形。
研究探讨5083铝合金平板对接焊接变形的一些基本规律,以期望对造船的优化结构设计和工艺有所指导意义。
2 铝合金焊接特点由于铝合金与钢的物理性能差异,铝合金焊接时易产生以下问题。
(1)铝的氧化能力强,氧化铝熔点高,能吸附大量湿气,易形成夹渣及气孔。
(2)热传导率和导电率高,比热容、熔化潜热大,焊接电源产生的热量很快地由母材疏导出去,容易产生未焊透、未融合及焊缝气孔等缺陷。
(3)铝合金的热膨胀系数大,焊接变形较为显著。
(4)铝合金在370 C左右时强度很低,焊接时易出现坍塌。
(5)铝熔化时不像钢、铁,没有明显的色泽变化,焊接温度难于掌握[1]~[3]。
由于铝合金焊接本身的这些特点,尤其是焊接变形较大,给焊接结构的使用带来不利影响。
焊接产生的纵向变形主要是纵向缩短,收缩量一般随焊缝长度的增加而增加。
焊接产生的横向变形主要是横向缩短,一般对接焊的横向收缩随着板厚的增加而增加。
平板正对接焊接变形分析研究
平板正对接焊接变形分析研究摘要：在实际生产中，焊接变形造成焊件和结构焊接后在形状和尺寸的改变，也会给结构的组装及焊接造成困难，焊接变形较大时，可能产生裂纹和降低焊后机械加工的精度.。
所以防止焊接变形是焊接生产的一个非常重要的方面.。
实践证明，构件焊接后总会不可避免地产生焊接变形.。
本论文通过对平板（10mm）平对接变形控制的讨论，了解以及掌握一定的防止焊接变形的方法.。
关键词：平板对接；焊接变形引言在焊接过程中有多种因素共同影响着变形的变化，如焊接方法、接头形式、坡口形式、坡口角度、焊件的装配间隙、对口质量、焊接速度、焊件的自重都会对焊接变形造成影响，特别是装配和焊接顺序对焊接变形有较大的影响.。
1 平板对接焊接变形焊接变形在焊接结构中的分布是很复杂的.。
按焊接变形对整个焊接结构的影响程度可将焊接变形分为局部变形和整体变形；按变形的外观形态分为五种基本变形形式：收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形和扭曲变形.。
10mm对接在焊接过程中容易产生的焊接变形主要是收缩变形和角变形.。
（1）收缩变形.。
焊件尺寸比焊前缩短的现象称为收缩变形.。
它分为纵向收缩变形和横向收缩变形.。
1)纵向收缩变形，纵向收缩变形即沿焊缝轴线方向尺寸的缩短.。
产生原因：加热时，如果板条的高温区与低温区是可分离的，高温区将伸长，低温区不变，但实际板条时一个整体，所以板条将整体伸长，此时高温区内产生较大的压缩塑性变形和压缩弹性变形，冷却时，由于压缩塑性变形不可恢复，所以，如果高温区与低温区是可分离的，高温区应缩短，低温区应恢复原长，但实际上板条是一个整体，所以板条将整体缩短，要比焊接前缩短，这就是板条的残余变形.。
也就是焊缝及其附近区域在焊缝高温的作用下产生纵向的压缩塑性变形，焊后这个区域要收缩，便引起了焊件的纵向收缩变.。
影响纵向收缩变形量的因素：变形量取决于焊缝长度、焊件的截面积、材料的弹性模量、压缩塑性变形区的面积以及压缩塑性变形率等.。
焊接技术培训中焊接变形与残余应力的实验研究
焊接技术培训中焊接变形与残余应力的实验研究焊接是一种将两个或多个金属部件通过熔融、热加工和冷却等工艺连接在一起的方法。
然而，在焊接过程中，焊接件会发生变形和产生残余应力，这对于焊接接头的工程质量和性能产生了重要影响。
本文将介绍焊接技术培训中焊接变形与残余应力的实验研究，并探讨其影响因素和控制方法。
1. 实验目的研究焊接过程中焊接变形与残余应力的形成机制，为焊接技术培训提供理论依据和实验指导。
2. 实验方法2.1 实验材料与设备选择常见的金属材料作为实验材料，如碳钢、不锈钢、铝合金等。
使用焊接设备，如电弧焊机、气保焊机等进行焊接实验。
2.2 实验流程根据设计要求，制备焊接试件，并对试件进行预处理，例如表面除油、去毛刺等。
确定焊接参数，如焊接电流、电压、焊接速度等。
进行焊接过程中的实时数据采集，如温度、位移等。
完成焊接后，使用适当的测试方法对焊接接头的变形和残余应力进行分析和测试。
3. 实验结果与分析根据实验数据和测试结果，综合分析焊接变形与残余应力的影响因素。
通过实验可以发现，焊接过程中的热效应是主要原因之一。
焊接过程中的高温会导致材料的热膨胀，随后的冷却过程会导致收缩，从而产生变形和残余应力。
此外，材料的热导率、焊接顺序、环境温度等因素也会对焊接变形和残余应力产生影响。
通过分析这些影响因素，可以采取一系列的控制措施，如优化焊接工艺参数、采用预热和后热处理等，以减少焊接变形和残余应力的产生。
4. 实验结论通过实验研究，我们可以得出以下结论：(1) 焊接过程中的热效应是引起焊接变形和残余应力的主要原因之一。
(2) 焊接顺序、材料热导率等因素也会对焊接变形和残余应力产生影响。
(3) 通过优化焊接工艺参数和采取适当的控制措施，可以有效减少焊接变形和残余应力的产生。
5. 实验意义研究焊接变形与残余应力的实验对于焊接技术的培训和应用具有重要意义。
通过实验研究可以深入了解焊接过程中的变形和残余应力形成机制，帮助焊接工程师准确判断焊接质量，优化焊接工艺参数，提高焊接接头的工程质量和性能。
焊接变形规律-概述说明以及解释
焊接变形规律-概述说明以及解释1.引言1.1 概述焊接是一种常见的金属连接方法，但往往会导致焊后产生变形。
焊接变形是指材料在焊接过程中由于受到热应力和冷却收缩等因素的影响，导致焊缝或焊接结构发生形变的现象。
在焊接工程中，焊接变形是一个普遍存在且较为复杂的问题，严重的变形甚至可能影响到焊接工件的使用性能和结构的安全性。
焊接变形的产生是由多种因素共同作用所致。
首先是焊接过程中高温引起的热应力，焊接区域局部受热后会发生膨胀，而冷却后则会发生收缩。
这种热应力在焊接接头中会引起不均匀的应变分布，从而导致焊接结构发生塑性变形。
其次，根据焊接方式的不同，焊接过程中的热输入和冷却速度也会影响焊接变形的程度。
此外，金属材料本身的热膨胀系数、热导率等物理性质也是影响焊接变形的重要因素。
焊接变形主要分为弯曲变形、扭曲变形和拉伸变形等几种类型。
弯曲变形是指焊接结构在焊接过程中因应力不均匀而发生的弯曲形变。
扭曲变形是指焊接结构在焊接过程中因应力不均匀而发生的扭曲形变。
拉伸变形是指焊接结构在焊接过程中因各部位受到不同的拉力而发生的形变。
针对焊接变形问题，研究人员和工程师们进行了大量的研究，并提出了各种控制焊接变形的方法。
例如，在设计焊接结构时合理选择焊接缝的位置和布置方式，可以减少焊接变形的程度。
同时，也可以通过预热、焊接顺序、焊接参数的调整等操作来控制焊接变形。
此外，采用合适的焊接气氛和焊接工艺也能够对焊接变形进行有效的控制。
综上所述，焊接变形是焊接工程中不可忽视的问题。
了解焊接变形的产生原因和分类有助于我们更好地掌握焊接变形的规律，并采取相应的措施来控制和减小焊接变形，从而提高焊接结构的质量和使用性能。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构的目的是为读者提供对整篇文章的概览，并指导他们在阅读过程中更好地理解和把握文章的内容。
本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分旨在引入文章的主题和目的，提供对焊接变形规律的概述。
焊接残余变形的测量与分析实验
焊接残余变形的测量与分析实验一、实验目的1. 学习测量焊接变形的方法，掌握其基本操作技能；2. 加深理解沿板条纵向边缘堆焊时，焊接纵向弯曲变形的动态过程，并深入了解焊接过程中瞬时弯曲挠度的变化规律。
二、实验设备及实验材料1. 直流（或交流）电焊机1台2. 板条夹持装置（自制）1套3. 电流表（0-250A）1只4. 电压表（0-75V）1只5. 百分表1块6. 低碳钢板400 mm×60 mm×100 mm 1块7. 电焊条J422 Φ4 mm 若干8. 秒表1块三、实验原理将板条一端刚性固定，并沿上侧边缘堆焊纵向焊道，则在加热及冷却过程中，板条将产生纵向弯曲，并且弯曲挠度的大小和符号又将不断发生变化。
四、实验方法及步骤1. 取一块低碳钢板，安装于夹具中，并保持刚性固定，以免影响实验结果；2. 将百分表置于钢板自由端，并与钢板下边缘紧密接触；3. 布置并连接好实验设备和实验装置；4. 将J422型电焊条装夹在手工焊钳口中，接入电流表，电压表，而后接通焊接电源。
5. 在钢板的上边缘侧边进行纵向敷焊，焊接方向为自板条的固定端开始焊向自由端，焊接电弧引燃后随即启动秒表计时，要求在60s内焊完。
每隔10s记录一次百分表读数。
6. 焊接完毕后，继续记录时间与百分读数，直至钢板变冷，百分表指针不再摆动。
五、实验结果的整理与分析1. 焊接电流I和焊接电压U皆取焊接过程中仪表指针的稳定指示幅值，焊接速度V为焊道长度与焊接时间之比值；2. 根据百分表读数，得出板条自由端弯曲变形挠度f与时间t的关系曲线的纵坐标f值（mm）；3. 分析焊接规范及板条宽度不变的条件下，总结出板条自由端挠度与时间的关系曲线（f－t曲线）的规律性。
六、思考题1. 沿板边缘纵向敷焊过程中，板条自由端的纵向弯曲挠度为什么有符号的改变？2. 实验结果的规律性是否明显？有何异常现象？出现异常现象的原因是什么？七、实验报告要求1. 实验目的2. 实验装置与实验材料3. 实验步骤，实验数据4. 数据处理及结果分析（1）绘出f－t关系曲线（2）写出实验体会与建议。
实验一 平板焊接变形的测量与分析
实验一平板焊接变形的测量与分析一、实验目的1. 掌握测量平板收缩变形、挠曲变形及角变形的基本方法。
2. 熟悉平板堆焊收缩变形、挠曲变形及角变形的产生原因和分布规律。
3. 了解不同厚度、不同线能量对收缩变形、挠曲变形及角变形大小的影响。
二、焊接设备、实验条件及测量工具和仪器(一焊接方法及设备焊接方法:手工电弧焊焊接设备:交流弧焊机及其辅助设施(二实验条件1. 试件尺寸:2mm×150 mm×300 mm(Q235钢 6mm×150 mm×300 mm(Q235钢2. 试件材料:Q2353. 焊接规范板厚焊接电流2mm 钢 90A 110A6 mm钢 170A 190A4. 测点分布如下图 1、 2所示图 1 2mm 板测点分布图 2 6mm 板测点分布2mm 板:只测角变形及挠曲变形。
6mm 板:横向收缩、角变形以及挠曲变形均测。
(三测量工具与仪器测量仪器包括:1. 引申仪; 2. 游标卡尺; 3. 钢板尺三、测量方法1. 横向收缩变形的测量横向收缩变形采用引申仪。
引申仪结构见图3图 3 引申仪结构示意图其中:1. 百分表; 2. 铰链; 3. 活动支腿; 4. 固定支腿; 5. 弹簧。
对应图 2中 A 、 B 、 C 、 F 、 G 、 H 六条横线,把引申仪的活动支腿 3放在竖线 L 上的洋冲孔内,拉动引申仪,活动支腿 4放在竖线 P 上对应的孔内,从百分表中读出焊前孔间距的原始值 B 0, 焊后测出间距值 B 1。
分别填入附表内,其差值即为焊接所引起的横向收缩变形值。
由于上下表面收缩不一样,取上下表面差值的平均值即为该位置的横向收缩变形值。
2、挠曲变形的测量挠曲变形的测量采用带支腿的钢板尺和游标卡尺来测量。
图 4 挠曲变形测量示意图如图 4所示, 1为带支腿的钢板尺, 2为试件。
使用游标卡尺分别测出焊前、焊后的高度,分别记为 h 1、 h 2填入附表内,其差值即为焊接所引起的挠曲变形。
焊接结构实验报告
佳木斯大学
焊接结构实验报告
班级
学号
姓名
组别
日期
成绩
佳木斯大学材料科学与工程学院
、将试板端点测量位置的表面锉平，并且磨光到V6以保证实验结果的稳定准确
、将试板按图示固定在挠曲变形测量加上．
、将悬臂式位移传感器何百分表，磁力表坐等按图案装载挠曲变形测量加上，并将百分表跳到中间刻度上．
、将动态应变仪预调平衡．轻轻按压试件端部已检查整个测量纪录系统能否正常工作．
焊缝及其影响区的金属由于受周围金属的了不均匀的压缩塑性变形。
却围金属的的相互制约不能自由生残余焊接内应力。
对于某个测量点来说，由于内应力的作用，该测
／E。
钻孔法测量残余应力就是在被测点钻一小孔，使被测点的应力得到部分释放，由事先贴在孔周围的应变片测得释放得应变量，再根据弹性力学原理
型残余应力测量装置使用方法及试验步骤】
”位置标定键打到零。
、C接线柱上，并将Dl、D2、D3三点用连接片连
“点平衡电位器使数显表显示为零。
档，测量静态输出是否为1000us，否则调整灵敏度电位器指．转动标定旋钮，看是否与标定值相同。
应变显示误差不应超过允许误差范围±1%。
．把应变片引线与双密饶线焊在一起，在接到控制箱相应的接线柱上。
将床体放在测量点表面上，装上对中显微镜，调节进给手轮，使显微镜中心与应变花中心重合。
分钟，测量各测量点所释放的应
测量点 1
正应力
切应力
指导教师评语及成绩：
评语：。
平板堆焊角变形、横向收缩、挠曲变形的分布规律及影响因素,实验报告
实验报告平板堆焊角变形、横向收缩、挠曲变形的分布规律及影响因素班级：焊接 103同组人：一、实验目的1.掌握平板堆焊角变形、横向收缩、挠曲变形产生的原因及分布规律2.了解不同的线能量对角变形、横向收缩、挠曲变形大小的影响及其沿板全长方向上分布的影响3. 基本的焊接操作技术了解和运用4. 焊接过程中接头结构变形的认识和控制二、实验设备1、仪器设备：315型交流弧焊机、焊接工作台、量角器、钢板尺、直角尺、变形测量卡具、高度游标尺、游标卡尺、烘箱、敲渣锤、铣床2、耗材：焊接试板、焊条、面罩、防护手套三、实验原理采用等速移动热源实施堆焊、对接、搭接和丁字接头的焊接时不仅会引起纵向及横向收缩,而且还会由于板厚方向上温度分布不均匀焊接面的横向收缩量比背面大从而使构件平板沿焊缝产生一个角位移即角变形。
本实验采用平板试板中心沿其全长进行表面堆焊。
表面熔化的高温区金属的热膨胀由于受到附近沿板长度、宽度和厚度方向温度较低金属的阻碍受到挤压而产生压缩塑性变形。
同时由于沿板厚度方向上的不均匀加热、焊接面的温度高于背面焊接面产生的压缩塑性变形量比背面大故冷却后产生绕焊缝偏转的角边形。
角变形的大小取决于压缩塑性变形的大小及分布情况同时也取决于板的刚度。
在试板以定并在自由状态下施焊时压缩塑性变形的大小和分布情况主要取决于线能量。
线能量不同产生的横向收缩量及角变形的大小亦不同。
四、实验分析分析电焊工艺参数对点焊接头质量的影响。
1、焊接电源种类和极性的选择焊接电源种类：交流、直流极性选择：正接、反接正接：焊件接电源正极，焊条接电源负极的接线方法。
反接：焊件接电源负极，焊条接电源正极的接线方法。
极性选择原则：碱性焊条常采用直流反接，否则，电弧燃烧不稳定，飞溅严重，噪声大，酸性焊条使用直流电源时通常采用直流正接。
2、焊条直径可根据焊件厚度进行选择。
一般厚度越大，选用的焊条直径越粗，焊条直径与焊件的关系见下表：3、焊接电流的选择选择焊接电流时，要考虑的因素很多，如：焊条直径、药皮类型、工件厚度、接头类型、焊接位置、焊道层次等。
平板钢模板焊接变形的研究背景
平板钢模板焊接变形的研究背景平板钢模板是工业生产中常用的材料之一，其具有优良的力学性能和加工性能。
然而，在制造过程中，由于焊接等热作用，平板钢模板会发生变形现象，影响其精度和质量。
因此，对平板钢模板的焊接变形进行研究具有重要意义。
一、焊接变形的定义及原因1.1 焊接变形的定义焊接变形是指在焊接过程中，由于受到热源作用和内应力引起的材料体积、形状、尺寸等方面的改变。
1.2 焊接变形的原因（1）热应力：焊接时产生高温区域，导致局部膨胀和收缩，从而引起内应力；（2）残余应力：焊接后冷却过程中，由于材料不同部位冷却速度不同而产生残余应力；（3）结构约束：焊件与基底材料之间存在约束关系，在冷却过程中产生应力。
二、平板钢模板的特点及影响焊接变形因素2.1 平板钢模板的特点（1）表面光洁度高；（2）板材厚度较薄；（3）板材尺寸较大。
2.2 影响平板钢模板焊接变形因素（1）板材的热导率；（2）板材的热膨胀系数；（3）焊接时的加热速度和冷却速度；（4）结构约束。
三、平板钢模板焊接变形控制方法3.1 合理设计焊接结构在设计焊接结构时，应尽量避免出现不必要的约束，减少内应力的产生。
3.2 采用适当的预热和后热处理方法预热可以使焊件温度均匀分布，减少残余应力；后热处理可以消除残余应力，使焊件保持稳定状态。
3.3 采用适当的焊接工艺参数在选择焊接工艺参数时，应根据钢材性能、板材厚度、加工要求等因素进行综合考虑，以达到最佳效果。
3.4 采用适当的夹具和支撑方式在夹具和支撑方面，应选择合适的方式来保证平板钢模板在焊接过程中不发生变形。
四、平板钢模板焊接变形的测量方法4.1 光学测量法利用光学仪器对平板钢模板进行形状和尺寸的测量。
4.2 应变测量法通过应变计等设备对平板钢模板进行应变测量，进而推算出其变形情况。
4.3 数值模拟法通过有限元分析等数值模拟方法，对平板钢模板焊接变形进行预测和分析。
五、总结与展望随着工业生产的不断发展，对平板钢模板的精度和质量要求越来越高。
平板焊接实验报告
平板焊接变形的测量与分析一、实验目的1、了解CO2焊接方法及设备。
2、了解焊接应力与焊接变形的基本理论，掌握科学的实验方法。
3、初步掌握简单焊接构件焊接应力和焊接变形的产生原因及控制方法。
4、了解不同焊接方法、不同厚度、不同线能量对收缩变形、挠曲变形大小的影响。
5、培养正确记录实验数据和现象，正确处理实验数据和分析实验结果的能力以及正确书写实验报告的能力。
二、实验原理焊接过程中局部的、不均匀加热、高速加热冷却是产生焊接变形和应力集中的原因。
本实验通过测量焊后钢板的横向变形，纵向变形程度，对变形进行定量分析。
三、实验材料、设备及测量工具焊接设备：CO2焊机试件尺寸：75mm×50mm×1.5mm（碳钢）85mm×85mm×3.5mm（碳钢）测量工具：游标卡尺、钢尺四、实验方法本组是实验第七组，压住焊后钢板一角，用游标卡尺测量四个角的高度，并记录数据，包括焊接电源参数。
通过数据分析焊接带来的角变形和挠曲变形及它们的变形特征和趋势。
还通过对比第二组的实验数据，研究不同的焊接顺序对焊接变形的影响。
1、第二组焊接顺序不同方向的间断焊缝图1.1所示为在钢板中间间断地焊两条同向焊缝，图1.2所示为在钢板中间由中间向两边焊两条焊缝。
图1.1 图1.22、第七组焊接顺序 双道反向焊缝图2.1所示为单道焊缝，图2.2所示为双道反向堆焊缝。
五、实验记录及结果分析23 第二、五组实验数据单位：mm电源参数：第二组 136A 18.8V 第七组 140A 19.6V实验结果分析：1.实验发现焊后角变形明显，发生角变形的根本原因是横向收缩在厚度方向上的不均匀分布所造成的。
焊缝正面横向收缩量大，背面收缩量小，这样就会造成构件平面的偏转，产生角变形。
2.观察发现沿着焊缝方向，角变形的程度也是不一样的，在2号变形量最大，0号最小，因为2号是对角线方向，其受力极不均匀，。
角焊缝沿长度方向上的分布与横向收缩类似，在开始时比较小，以后逐渐增加，所以2号变形最大3.对比发现第二组的变形比第七组变形要小，因为第七组属于多道焊，最终的角变形是各道焊缝所产生的角变形的代数和。
焊接变形的测量
焊接变形的测量与分析
一、实验目的及内容
●掌握测量平板收缩变形的基本方法。
●熟悉平板堆焊收缩变形的产生原因和分布规律。
●观察平板堆焊时收缩变形的情况。
二、焊接设备及测量工具
1、二氧化碳焊机
2、Q235钢，290×130×6mm
3、引申仪；游标卡尺
三、测量方法
一）横向收缩变形的测量
横向收缩变形采用引申仪。
引申仪结构如图1所示。
图1 引申仪结构示意图
其中：1——百分表；2——铰链；3——活动支腿；4——固定支腿；5——弹簧
对应图2中A、B、C、E、F、G六条竖线，把引申仪的活动支腿放在横线N的洋冲孔
内，拉动引申仪，固定支腿放在横线M对应的洋冲孔内，从百分表中读出焊前孔间距的原始值B0,焊后测出间距值B1，其差值即为焊接所引起的横向收缩变形值。
图2 测点分布图
二）纵向收缩变形的测量
纵向收缩的测量采用游标卡尺，在焊缝中心线H对应的洋冲孔内，焊前孔间距的原始值L0,焊后测出间距值L1，其差值即为焊接所引起的横向收缩变形值。
四、实验步骤
1、对试件初始状态所有数据进行测量。
2、对6mm板进行焊接。
3、测量试件焊接后的所有数据。
4、对测量结果进行分析。
五、实验数据整理
表1 实验数据表
六、分析思考
1、焊接变形产生的原因。
2、影响焊接变形大小的因素。
3、焊接变形的控制方法有哪些。
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实验一平板焊接变形的测量与分析
一、实验目的
1.掌握测量平板收缩变形、挠曲变形及角变形的基本方法。
2.熟悉平板堆焊收缩变形、挠曲变形及角变形的产生原因和分布规律。
3.了解不同厚度、不同线能量对收缩变形、挠曲变形及角变形大小的影响。
二、焊接设备、实验条件及测量工具和仪器
（一）焊接方法及设备
焊接方法：手工电弧焊焊接设备：交流弧焊机及其辅助设施
（二）实验条件
1.试件尺寸：2mm×150 mm×300 mm（Q235钢）6mm×150 mm×300 mm（Q235钢）
2.试件材料：Q235
3.焊接规范
板厚焊接电流
2mm钢90A 110A
6 mm钢170A 190A
4.测点分布
如下图1、2所示
图1 2mm板测点分布
图2 6mm板测点分布
2mm板：只测角变形及挠曲变形。
6mm板：横向收缩、角变形以及挠曲变形均测。
（三）测量工具与仪器
测量仪器包括：1.引申仪；2.游标卡尺；3.钢板尺
三、测量方法
1.横向收缩变形的测量
横向收缩变形采用引申仪。
引申仪结构见图3
图3 引申仪结构示意图
其中：1.百分表；2.铰链；3.活动支腿；4.固定支腿；5.弹簧。
对应图2中A、B、C、F、G、H六条横线，把引申仪的活动支腿3放在竖线L上的洋冲孔内，拉动引申仪，活动支腿4放在竖线P上对应的孔内，从百分表中读出焊前孔间距的原始值B0,焊后测出间距值B1。
分别填入附表内，其差值即为焊接所引起的横向收缩变形值。
由于上下表面收缩不一样，取上下表面差值的平均值即为该位置的横向收缩变形值。
2、挠曲变形的测量
挠曲变形的测量采用带支腿的钢板尺和游标卡尺来测量。
图4 挠曲变形测量示意图
如图4所示，1为带支腿的钢板尺，2为试件。
使用游标卡尺分别测出焊前、焊后的高度，分别记为h1、h2填入附表内，其差值即为焊接所引起的挠曲变形。
对2mm板需测量图1中J、K、L、M、N、P、Q、R八条竖线上的挠曲变形。
对6mm板需测量图2中J、L、M、N、P、R六条竖线上的挠曲变形。
3、角变形的测量与计算
角变形的测量同样采用带支腿的钢板尺和游标卡尺来测量，但需进行计算。
图5 角变形的测量示意图
如图5所示，可以分别计算出α1、α2。
在h1、L1和h3、L2为定值时，只要测出h2、h4的值就可以计算出α1、α2，也即计算出角度来。
由于所用试件焊件不是绝对平整，焊前焊后均应测量，其差值即为焊接所引起的角变形。
对2mm板要测量图1中A、B、C、D、E、F、G、H八条线上的角变形。
对6mm板要测量图2中A、B、C、F、G、H六条线上的角变形。
四、实验步骤及内容
1.了解测量收缩变形、挠曲变形及角变形的工具和方法。
2.对试件初始状态所有数据进行测量。
3.对2mm、6mm板按表1中的两种规范各焊一块。
4.测量试件焊接后的所有数据。
5.对测量结果进行分析。
五、实验报告要求
1.按附表内容把测量数据或计算结果填入表内。
2.绘制出横向收缩变形沿板纵向的分布曲线，比较不同线能量时，横向收缩变形有何不同并分析其原因。
3.绘制出挠曲变形沿板横向的分布曲线，分析其原因，影响因素，并提出控制挠曲变形的技术措施。
4.绘制出角变形沿板纵向的分布曲线，比较不同线能量时，角变形有何不同并分析其原因。
5.分析2mm、6mm板角变形的特点，比较两者有何不同并分析其原因。
附表
线能量与角变形、横向收缩、挠曲变形关系数据记录表
α0—焊前角变形α1—焊后角变形α—焊接所引起的角变形
B0—焊前引申仪数值B1—焊后引申仪数值B—焊接所引起的横向收缩变形f0—焊前挠曲变形f1—焊后挠曲变形f—焊接所引起的挠曲变形。