成形缺陷的产生机理及防止措施
成形缺陷的产生机理及防止措施
对模具进行精细设计和制 造，确保模具的精度和稳 定性。
通过对温度、压力、时间 等工艺参数进行精确控制 ，实现成形过程的优化。
针对不同的零件和材料， 选择合适的成形方法，以 避免缺陷的产生。
实例二：注塑成形缺陷防止
01
02
03
04
05
总结词
详细描述
1. 优化模具设计 2. 调整工艺参数 3. 采用适当的成 形方法
选用优质原材料
选用质量稳定的原材料，避免因材料不良导致的产品缺陷 。
加强原材料检验
对进厂的原材料进行严格检验，确保原材料的质量符合要 求。
合理选择成形工艺
根据原材料的性质和产品要求，选择合适的成形工艺，以 确保产品质量。
04
成形缺陷的检测与修 复
检测方法
常规检测方法
包括外观检测、尺寸检测、功能检测等，用于初步判断成形缺陷的 类型和程度。
胶接修复法
采用胶接技术，对零件进行粘 接、修补等。
热处理修复法
通过改变材料内部组织结构， 提高材料性能，以修复成形缺
陷。
注意事项
针对不同的成形缺陷，需选择合适的检测方法，以便准确判断缺陷的类型和程度。
在修复缺陷时，需根据实际情况选择合适的修复技术，以保证修复质量和效率。
在进行成形缺陷的检测与修复时，操作人员需具备相应的技能和经验，以确保安全 和有效。
模具材料选择不当
模具材料选择不当，如使用低强度材料，导致模具在使用过程中产 生变形、断裂等问题。
热处理工艺不合理
热处理工艺不合理，如淬火温度过高或冷却速度过慢等，导致模具 在使用过程中产生变形、断裂等问题。
模具制造不精确
1 2 3
制造误差
制造过程中出现误差，如切削用量过大、使用不 正确的刀具等，导致模具精度下降。
成型不良的原因及对策
成型不良的原因及对策·一、充填不足：充填不足也可叫做短射，这是熔融树脂进入模腔之内，有某一部分无法到达模腔内某一角落，而产生填料不足的现象，所得到的成形品，则缺少这一部分。
充填不足的原因和对策，因其条件的不同而不同:1.成型机规格数值引起的短缺射出能力的规格数值，是以每一次射出的重量为基准而用射出容量或射出重量（以PS换算采用）来表示。
成形品在常温的比重，和成形材料在熔融的材料温度（200～230）之下，有很大差异，有些材料甚至有70％的差异。
因此熔融材料因比重差异所引起的重量降低，就显得相当具有影响性了。
在加以螺杆因回转使树脂原料向前推进的同时，有些微材料会沿着螺杆而逆流；一般射出成型机所能成型的成形品重量（或容量）应为额定值的80％以下。
2.多数模腔中一部分填充不良这种不良最主要起因是由于浇口不平衡，通常在接近主浇道的模穴中浇口较大的多位良品，但是其它离主浇道较远或浇口较小者常为不良品。
对策：可以采用浇口平衡的方法，也就是在远离主浇道附近的模腔，将其浇口的形状做成粗大且短，而靠近主浇道者则做成较小且长，如此可以使树脂温度及压力降在远近两方面都达到平衡效果，促使每一个模腔获得相同的结果。
3.树脂流动性不足如果树脂本身的流动性不足，则熔融树脂在尚未流至模具末端和合模部之前已经开始产生固化现象，必然产生填充不足的现象。
增加树脂的流动性，如果提高气缸温度或者螺杆的背压，或提高树脂的加热温度都可以达到这个目的。
除此之外，若提高模具的温度，加速射出速度时也有显著的效果，再不然，还可以选用流动性良好的树脂原料。
4.流动阻力过大由于成型品的形状影响，在成形品的某一部分或因主浇道、浇道、浇口处因模具制作上而导致流动阻力较大时，也将产生填充不足的情形。
成形品形状的影响，大部分都发生在肉厚较薄及直角转弯的部分产生流动阻力，对策上应尽可能增加肉厚，追加补助浇道，并且在转弯处追加R角。
而模具主浇道、浇道及浇口所产生的流动阻力，则可以因增大其尺寸而减轻其流动阻力，尤其改为圆形或梯形剖面形状的浇道。
第17章锻造成形过程中的缺陷及产生原因
第17章锻造成形过程中的缺陷及其防止方法§17.1 钢锭和钢材中的缺陷及其防止方法一、钢锭的缺陷钢锭有下列主要的缺陷：（1）缩孔和疏松钢锭中缩孔和疏松是不可避免的缺陷，但它们出现的部位可以控制。
钢锭中顶端的保温冒口，造成钢液缓慢冷却和最后凝固的条件，一方面使锭身可以得到冒口中钢液的补缩，另一方面使缩孔和疏松集中于此处，以便锻造时切除。
（2）偏析钢锭中各部分化学成分的不均匀性称为偏析。
偏析分为枝晶偏析和区域偏析两种，前者可以通过锻造以及锻后热处理得到消除，后者只能通过锻造来减轻其影响，使杂质分散，使显微孔隙和疏松焊和。
（3）夹杂不溶于金属基体的非金属化合物称为夹杂。
常见的夹杂如硫化物、氧化物、硅酸盐等。
夹杂使钢锭锻造性能变化，例如当晶界处低熔点夹杂过多时，钢锭锻造时会因热脆而锻裂。
夹杂无法消除，但可以通过适当的锻造工艺加以破碎，或使密集的夹杂分散，可以在一定程度上改善夹杂对锻件质量的影响。
（4）气体钢液中溶解有大量气体，但在凝固过程中不可能完全析出，以不同形式残存在钢锭内部。
例如氧与氮以氧化物、氮化物存在，成为钢锭中夹杂。
氢是钢中危害最大的气体，它会引起“氢脆”，使钢的塑性显著下降；或在大型锻件中造成“白点”，使锻件报废。
（5）穿晶当钢液浇注温度较高，钢锭冷却速度较大时，钢锭中柱状晶会得到充分的发展，在某些情况下甚至整个截面都形成柱状晶粒，这种组织称为穿晶。
在柱状晶交界处（如方钢锭横截面对角线上），常聚集有易熔夹杂，形成“弱面”，锻造时易于沿这些面破裂。
在高合金钢锭中容易遇到这种缺陷。
（6）裂纹由于浇注工艺或钢锭模具设计不当，钢锭表面会产生裂纹。
锻造前应将裂纹消除，否则锻造时由于裂纹的发展导致锻件报废。
（7）溅疤当钢锭用上注法浇注时，钢液冲击钢锭模底而飞溅到钢锭模壁上，这些附着的溅沫最后不能和钢锭凝固成一体，便成溅疤。
溅疤锻造前必须铲除，否则会形成表面夹层。
二、轧制或锻制的钢材中的缺陷轧制或锻制的钢材中往往存在如下缺陷：（1）裂纹和发裂裂纹是由于钢锭缺陷未清除，经过轧制或锻造使之进一步发展造成的。
成型缺陷及改善对策大全
塑料注塑成型不良现象的原因及处理办法
注塑成型概论
1. 何谓注塑成型
所谓注塑成型（Injection Molding）是指，
将已加热融化的材料喷射注入到模具内，经由冷
却与固化後，得到成形品的方法。
适用于量产与形状复杂产品等成形加工领域。
射出成形工程是以下列六大顺序执行：
1.合模
2.注射
3.保压
4.冷却
5.开模
6.取出产品
重复执行这种作业流程，就可连续生产制品。
2. 注塑成型机
注塑成型机可区分为合模装置与注射装置。
合模装置是开闭模具以执行脱模（eject）作业，而且也有如图所示的肘杆方式，以及利用油压缸直接开闭模具的直压方式。
注射装置是将树脂予以加热融化後再射入模具内。
此时，要旋转螺杆，并如图所示让投入到料斗的树脂停留在螺杆前端（称之为计量），经过相当于所需树脂量的行程储藏後再进行射出。
当树脂在模具内流动时，则控制螺杆的移动速度（射出速度），并在填充树脂後用压力（保压力）进行控制。
当达到一定的螺杆位置或一定射出压力时，则从速度控制切换成压力控制。
3. 模具
所谓模具（Mold）是指，为了将材料树脂做成某种形状，而用来承接射出注入树脂的金属制模型。
虽然没有图示记载，但实际上有几个空孔，并用温水、油、加热器等进行温度管理。
已溶解的材料是从浇口进入模具内，再经由流道与流道口填充到模槽内。
接下来则经由冷却工程与开模成型机脱模杆上的模具脱模板，推顶出成形品。
注塑成型缺陷产生机理及解决办法概述
注塑成型缺陷产生机理及解决办法概述注塑成型加工过程中是一个涉及模具设计、模具制造、原材料特性和原材料预处理方法、成型工艺、注塑机操作等多方面因素，并与加工环境条件、制品冷却时间、后处理工艺密切相关的复杂加工流程。
因此，制品质量的好环就不单取决于注塑机的注塑精度、计量精度，或是仅仅由模具设计的优劣和模具加工的精度级别决定，通常，它还会受到上述的其他因素的影响和制约。
在如此众多的复合因子约束下，注塑成型制品的缺陷的出现就在所难免，于是，寻求缺陷产生的内在机理以及预测制品可能产生缺陷的位置和种类，并用于指导模具设计和改进、归纳缺陷产生的规律、制订更为合理的工艺操作条件就显得尤为重要。
我们将从影响注塑成型加工过程中的塑料材料特性、模具结构、注塑成型工艺及注塑设备三个主要因素来阐述注塑成型缺陷产生机理及解决办法。
注塑成型制品常见缺陷分类注塑成型加工过程中所用的塑料原料多种多样，模具设计的种类和形式也是五花八门，另外，操作工人对于特定注塑机的熟悉程度以及工人之间的操作技能，实践经验的差异也各不相同，同时，客观环境（如环境温度、湿度、空气洁净程度）也会随着季节变化而不同，这些客观和主观条件共同决定了注塑成型制品缺陷的产生。
一般来说，对于塑料制品性能优劣的评价主要有三个方面：第一、外观质量，包括完整性、颜色、光泽；第二、尺寸和相对位置间的准确性，即尺寸精度和位置精度；第三、与用途相应的力学性能、化学性能、电学性能等，即功能性因而，如果由于上述三个方面中的任何一个环节出现问题，就会导致制品缺陷的产生和扩展。
注塑成型制品常见缺陷分类外观缺陷：∙银纹-银纹（Silver Streaks）-缺陷分析及排除方法∙变色∙熔接痕工艺问题：∙飞边性能问题：∙翘曲∙脆化喷射或喷嘴流涎（Jetting）注塑缺陷分析与解决办法什么是喷射Jetting)？喷射，又叫喷射痕、喷射流涎，是指在制品的浇口处出现的65纫状的流线，多在模具为侧浇口时出现。
第9章 成型缺陷的产生机理和防止措施概要
2018/9/15 2
3-1 内应力
1、内应力的形成
（1）热应力（thermal stress） 不均匀加热冷却过程产生的应力称为热 应力。 （因材料的弹-塑性）
5）裂纹形貌：端部尖锐，断口无氧化、液膜特征；裂纹呈沿晶 （intergranular）和穿晶(transgranular)混合扩展；
2018/9/15
25
2018/9/15
26
（2）形成机理
冷裂纹形成的三大因素：淬硬（M）组织 氢 拘束应力
前两项是冶金条件（内因），后一项是力学条件（外 因）。
氢是导致冷裂纹特别是其延迟特征的主要因素。氢脆 （hydrogen embrittlement） a. 氢的扩散及HAZ聚积 氢在金属中的溶解 在不同组织中的溶解 在不同组织中的扩散 在致裂过程中的动态行为:
2018/9/15
29
在致裂过程中的动态行为: 焊缝与母材成分的不同,组织转变先后时间不 同—熔合线附近氢的富聚
2018/9/15 27
1）马氏体淬硬组织：
焊后冷却形成的M越多，M中含碳量越高，淬 硬倾向越大，冷裂倾向越强。 a. M淬硬组织的脆性，尤其是其对氢脆的敏感 性。 b. M组织高内应力条件：M硬度高，相变温度 低，组织应力高 c. M淬硬组织缺陷多：晶格缺陷、位错……
2018/9/15 28
2）氢的作用
2018/9/15 39
2018/9/15
40
焊接再热裂纹的影响因素 a.化学成分的影响； b.杂质的影响； c.拘束应力的影响； d.焊接工艺的影响； e.焊接热处理工艺的影响；
成形不良的原因与对策
成形不良的原因与对策射出成形品各种成形不良的原因大别如： 成形材料（树脂）本来的性质所致者。
成形条件的选择不当。
射出成形机的能力不足●模具的设计、制作不完备。
❍成形品设计上的不完备。
１充填不足充填不足（short shot）是熔融的树脂未完全流遍雌模各角落的现象。
充填不足的原因有成形条件不适当、模子的设计制作不完备、成形品的肉厚太薄等。
成形条件的对策是高树脂温度、模子温度，增大射出压力、射出速度，提高树脂的流动性。
模子方面可增大坚浇口或横浇道，或再检讨浇口的位置、大小、数目等，熔融树脂容易流动。
为了使雌模内空气或气体顺利疏散，可在适当场所设排气沟，或从顶出销孔间的间隙疏散，成形品的肉厚问题。
２毛口过剩熔融树脂流入分模面（PL面）或与滑动雄模的对合面等模子配件间隙时，便会发生毛口。
发生毛口的基本原因除了成形机对成形品的投影面积无充份的锁模力之外，大都是模子有问题。
模子配件发生间隙（或配件密着性不良）的原因模子构造设计不当、模子配件的加工精度不良、装配精度不良、配件变形或磨耗。
模子雌模内的熔融树脂流动性过好时，也会造成毛口过剩，防止的方法是降低树脂温度、模子温度、射出压力、射出速度，但须配合前项的充填不良问题。
３收缩下限收缩下陷（sink mark）是成形品表面发生凹陷的现象，乃熔融树脂冷却固化时的体积收缩所致。
易发生于成形品肉厚大的部份、肋或壳部的背面、竖浇口背面等肉厚不均匀的部份。
因而，为了防止发生收缩下陷，基本上，制品的设计要适切。
调整成形条件而防止收缩下陷时，可降低模子温度及树脂温度，升高射出压力，延长射出压力的保持时间（保压时间），或依制品的形状或肉厚而在容易收缩下陷的部位追加浇口。
收缩下陷乃成形收缩所致，易见于PE、PP、聚酰（耐隆）等成形收缩率大的结晶性树脂。
反之，以玻璃纤维强化者、充填无机质的成形材料之成形收缩率小于基质的非强化（无充填）树脂，收缩下陷可小到不显眼。
４气泡气泡是在成形品内部形成的空隙，一般所谓的气泡有成形品冷却时体积收缩差在厚肉部份形成的空洞、熔融树脂中的水分、挥发分成为气泡而封入内部者。
成形不良原因及对策
黑纹
黑色条纹 (black streak)
2:料管和螺杆真圆度偏差引起摩擦烧焦熔胶 3:射嘴过热,烧焦胶料 4:射嘴温度变化范围大
料头及进料点周围有黑色
过胶头组设计不良
序号
问题点
原因分析 1:塑料中之水份或挥发性物质因受压缩而呈现液态状, 当挤出射嘴进入模具后,压力突然下降,而使液态状被蒸发 而成气态,使得塑胶在与模具表面接触时,固化后因表面
成 形 不 良 原 因 及 对 策
造成塑胶产品不良因素主要起因於材料,模具,射出机,成品设计以及成型技术,当中成型技术更是决定成品好坏的重要关键,所以唯有充分了解不良品发生的原理,否则要花很多时间找 出其原因,走一大段冤枉路费力且耗时,以下就常见不良品发生的原因及其故障排除之解决对策,并将不良形态分为五大类 一.表面缺陷 序号
二、变形与尺寸不良 序号 问题点
2:塑料太冷.
2.1:增加料管温度. 2.2:提高模具温度. 2.3:增加螺杆背压.
B1
翘曲、变形
3:制品厚薄不均匀
3.1:调节螺杆后松退位置,减少入料. 3.2:降低射出压力. 3.3:控制或更改塑胶在浇口的流动.
4:脱模设计不良或安装不好. 5:模具温度不均匀. 6:过多废料在浇口周围. 7:保压过度. 1:模塑情况不稳定. 2:变更成形条件. B2 胶品尺寸改变 3:检查塑件时,周围的空气温度. 4:不固定.
A9
序号
问题点 1:模温过低. 2:塑胶粒含水量过高.
原因分析 1:提高模温. 2:烘干塑胶粒经降低含水量. 3:提高射出压力或保压. 4:增加浇口尺寸. 5:加强模具研磨.
改善对策
备
注
3:射出压力太低或保压不足. 表面不光泽 (粗糙) A10 4:浇口尺寸过小. 5:模具研磨太粗糙. 6:模壁有水份. 7:脱模剂过多. 8:射出速度太慢. 1:料温或模温过冷. 表面浮织白痕 表面浮织流痕 2:塑料除湿不完全或次料比例过高. 3:保压不足及射速不足. 4:排气孔不足或排气孔堵塞. 5:塑料过热. A11 颜色混炼不均 螺杆压缩比太小. 螺杆设计配套不适当. 原因分析 1:塑胶制品於太热时脱模.
第三节-冷裂纹课件
第九章 成形缺陷的产生机理及防止措施
一、冷裂纹的分类及特征
按裂纹形成原因，冷裂纹可分为以下三类： 延迟裂纹 淬硬脆化裂纹 低塑性脆化裂纹 按加工方法分类 ，可分为： 铸造冷裂纹 焊接冷裂纹
*
第九章 成形缺陷的产生机理及防止措施
*
第九章 成形缺陷的产生机理及防止措施
（三）接头中的拘束应力状态
如前所述，焊接接头存在拘束应力。拉伸拘束应力是引起冷裂纹的直接原因，并且还会加剧氢的有害作用。 接头的拘束度与拘束应力大小，可近似地用经验公式计算，如平板对接接头：
δ
l
F
F
L
m 是转换系数，与钢的线胀系数、比热容、接头坡口形式和焊接方法等因素有关。
*
第九章 成形缺陷的产生机理及防止措施
（一）接头中扩散氢的含量与分布
因焊接冷却速度很快，高温下溶入液态金属中的氢来不及逸出，以过饱和状态保留在已凝固的焊缝中。由于 H 的尺寸很小，可以在金属晶格点阵中自由扩散，焊后接头中尚未来得及扩散出去的氢称为残留扩散氢 [ H ]R 。焊后 [ H ]R 在浓度差的作用下将自发地向焊缝周围的焊接热影响区扩散。
*
第九章 成形缺陷的产生机理及防止措施
CF62钢球罐使用过程中在焊缝附近发现的裂纹 60×
*
第九章 成形缺陷的产生机理及防止措施
不同焊接工艺条件下熔覆金属中的扩散氢含量
钛型焊条 : 30ml / 100g 纤维素型焊条 : 60ml / 100g 低氢型焊条 : 5 - 7ml /100g 超低氢型焊条 : 2 - 5ml /100g 熔化极（或钨极）氩弧焊 : 2ml/100g 药芯焊丝气体保护焊 : 6 - 10ml/100g 埋弧焊 : 2 - 7 ml/100g
成形不良现象及解决办法
（3）、模具排气不良时受压的空气会使模的分型面胀开而出现飞边，应开设良好的排气系统，或在分型面上挖排气沟。
3．塑料的流动性过大，或加太多的润滑剂，应适当降低压力、速度、温度等，减小润滑剂的使用量，必要时要选用流动性低的塑料。
4．加工、调整方面：
（1）排气不良。
（2）模具中流道、浇口、型腔的磨擦阻力大，造成局部过热而出现分解。
（3）浇口、型腔分布不平衡，冷却系统不合理都会造成受热不平衡而出现局部过热或阻塞空气的通道。（4）冷却通路漏水进入型腔。
3．塑料方面：
（1）塑料湿度大，添加再生料比例过多或含有有害性屑料（屑料极易分解），应充分干燥塑料及消除屑料。
大体有三种表现，即深色底暗色线，暗色底深色线及在浇口周围暗色线密而发白。这类缺陷大多在注制聚苯乙烯与改性聚苯乙烯混合料时出现，与下列因素有关：
两种料在流变性、着色性等方面有差异，浇注系统平流层与紊流层流速和受热状况有差异；塑料因热分解而生成烧焦丝；塑料进模时气态物质的干扰。
解决措施：
（1）、采用混合塑料时，要混合好塑料，塑料的颗粒大小要相同与均匀。
（3）机台的动作慢。可从油路与电路调节使之适当加快。（4）模具的设计要方便脱模，尽量设计成全自动操作。（5）制作壁厚过大，造成冷却时间过长。
（6）喷嘴流涎，妨碍正常生产。应采用自锁式射嘴，或降低射嘴温度。
（7）料筒供热量不足。应换用塑化容量大的机台或加强对料的预热。
开裂
开裂：包括制件表面丝状裂纹、微裂、顶白、开裂及因制件粘模、流道粘模而造成或创伤危机，按开裂时间分脱模开裂和应用开裂。
4．加工方面：
（1）料筒温度过高，容积变化大，特别是前炉温度，对流动性差的塑料应适当提高温度、保证畅顺。
成形缺陷及所采取的措施
成形缺陷及所采取的措施一、影响成形的因素影响成形因素有诸多方面：模具结构及加工精度、设备状况、注射成形环境、原料特性及质量等，但是，主要因素还在于前三者。
1．工艺条件注塑时的工艺条件有三大要素——温度、压力和时间，这三大要素相互依存，在调整过程中既要看到正确的一面，也要看到其副作用，彼此相关的情况如下：1）与时间有关系的是注射速率、压力的作用时间、模具的闭合时间、材料的塑化时间和螺杆转速。
2）与温度有关的是模具温度、机筒温度、喷嘴温度、背压引起的温度、螺杆转速引起的温度、进入模腔的熔体在整个模腔表面产生的温度，摩擦温度和引起气体产生的温度。
3）与压力有关的是注射高压压力、注射保压压力、背压，由小浇口、长浇口、小流道无圆角弯道、流道的粗糙表面光洁度、排气和附加料量不均匀性造成的模腔外的压降。
2．设备状况具备高质量的设备是生产优质产品的必要条件。
只有优质模具，没有优质设备，同样生产不出优质产品。
注射机的锁模方式及精度可以直接影响制品的分型面质量；分段注射及调整工艺条件的功能好坏可以直接影响制品能否顺利填充成形；注射速率的调整可影响制件的表观质量。
因此，设备的精度状况直接影响着制品的质量。
例如，双缸洗衣机内桶模具，是一个薄壁深腔制品，流长比为1/300，只有在高速率、分段注射的条件下才能顺利成形，注射时，还有配有模具整体温度控制系统，没有这些功能的条件，该模具将无法提供制品。
3．模具结构当选用了合理的工艺条件，具备了良好的设备，制品的质量就取决于模具的质量。
假设模具型腔已经达到了理想要求的粗糙度和脱模斜度，仍然注射不出理想的产品，其重要的原因就在于模具结构。
这里包括成形浇注方式、浇口尺寸大小、浇口位置、镶块镶拼方式的合理性、脱模方式的合理性，排气道是否流畅，整体加工精度等。
例如，洗衣机上面板模具，通常采用侧面注射浇口，以防止成型后的翘曲变形，如果简单地采用中心直浇口方式，无论如何也难以保证制品的平整度，这种模具结构设计上的缺陷是难以在工艺条件和成形设备上加以弥补的。
成形缺陷的产生机理及防止措施
成形缺陷的产生机理及防止措施汇报人：2023-12-15•成形缺陷概述•成形缺陷的产生机理•防止成形缺陷的措施目录•实际应用案例分析•总结与展望01成形缺陷概述成形缺陷是指在制造过程中，由于各种原因导致产品形状、尺寸、结构等方面出现不符合设计要求的问题。
根据不同的分类标准，成形缺陷可以分为多种类型。
例如，按缺陷性质可分为裂纹、变形、气孔等；按缺陷位置可分为表面缺陷、内部缺陷等。
定义与分类成形缺陷分类成形缺陷定义0102裂纹裂纹是金属成形过程中常见的缺陷之一，主要由于应力集中、材料韧性不足等原因引起。
裂纹的存在会严重影响产品的强度和寿命，甚至可能导致产品在运行过程中发生断裂。
变形变形是由于金属在成形过程中受到不均匀应力、温度变化等因素的影响，导致产品形状、尺寸发生改变。
变形不仅影响产品的外观质量，还可能影响产品的性能和使用寿命。
气孔气孔是由于金属在成形过程中气体未能及时排出而形成的孔洞。
气孔的存在会降低产品的力学性能和耐腐蚀性，同时也会影响产品的外观质量。
夹杂物夹杂物是指在金属成形过程中混入的其他物质，如氧化物、碳化物等。
夹杂物的存在会严重影响产品的力学性能和耐腐蚀性，同时也会影响产品的外观质量。
表面粗糙度表面粗糙度是指金属成形后表面的微观不平度。
表面粗糙度会影响产品的外观质量和使用性能，如耐磨性、耐腐蚀性等。
030405常见成形缺陷及其影响02成形缺陷的产生机理材料因素材料中的化学成分不均匀分布会导致材料性能的不稳定，从而影响成形质量。
例如，某些合金元素的不均匀分布可能导致材料在成形过程中出现裂纹或变形。
材料的热膨胀系数不匹配不同材料的热膨胀系数不同，如果材料之间的热膨胀系数不匹配，在成形过程中就可能导致材料变形或开裂。
在成形过程中，加热和冷却速度控制不当会导致材料内部应力分布不均，从而产生裂纹或变形。
成形温度和压力控制不当成形温度和压力控制不当会导致材料流动不均匀，从而产生气孔、缩孔等缺陷。
模具设计不合理会导致材料流动不畅，从而产生充填不足、气孔等缺陷。
成形不良的原因与对策
成形不良的原因舆封策射出成形品各槿成形不良的原因大别如下：①成形材料（榭脂）本来的性^所致者。
②成形修件的逗撵不常。
射出成形檄的能力不足③模具的言殳三九裂作不完借。
④成形品卷殳三十上的不完借。
1充填不足充填不足（short shot）是熔融的榭脂未完全流遍雌模各角落的垣象。
充填不足的原因有成形修件不遹常、模子的言殳三十裂作不完借、成形品的肉厚太薄等。
成形修件的封策是高榭脂温度、模子温度，增大射出屋力、射出速度，提高榭脂的流勤性。
模子方面可增大笺洗口或横洗道，或再横制洗口的位置、大小、数目等，熔融榭脂容易流勤。
悬了使雌模内空氧或氟骨胤嗔利疏散，可在遹常埸所^排氧潢，或彳能项出金肖孔^的^隙疏散，成形品的肉厚冏魅。
2毛口谩剩熔融榭脂流入分模面重1面）或舆滑重力雄模的封合面等模子配件^隙畤，便曾彝生毛口。
彝生毛口的基本原因除了成形檄封成形品的投影面稹辗充份的金胤莫力之处大都是模子有冏题。
模子配件赞生^隙（或配件密著性不良）的原因模子情造言殳三十不常、模子配件的加工精度不良、装配精度不良、配件燮形或磨耗。
模子雌模内的熔融榭脂流勤性遇好畤，也曾造成毛口遇剩，防止的方法是降低榭脂温度、模子温度、射出屋力、射出速度，但须配合前项的充填不良冏题。
3收缩下限收缩下陷（sink 0@心）是成形品表面彝生凹陷的垣象，乃熔融榭脂冷郤固化畤的艘稹收缩所致。
易彝生於成形品肉厚大的部份、肋或段部的背面、鳖洗口背面等肉厚不均匀的部份。
因而，悬了防止樊生收缩下陷，基本上，裂品的尚殳^要遹切。
言周整成形修件而防止收缩下陷日寺，可降低模子温度及榭脂温度，昇高射出屋力，延晨射出屋力的保持畤^ （保屋畤^）,或依裂品的形状或肉厚而在容易收缩下陷的部位追加洗口。
收缩下陷乃成形收缩所致，易见於PE、PP、聚醯（耐隆）等成形收缩率大的结晶性榭脂。
反之，以玻璃^雉强化者、充填瓢檄^的成形材料之成形收缩率小於基^的非强化（辗充填）榭脂，收缩下陷可小到不^眼。
各种缺陷分析与产生原因
锻造成形过程中的缺陷及其防止方法一、钢锭的缺陷钢锭有下列主要的缺陷：（1）缩孔和疏松钢锭中缩孔和疏松是不可避免的缺陷，但它们出现的部位可以控制。
钢锭中顶端的保温冒口，造成钢液缓慢冷却和最后凝固的条件，一方面使锭身可以得到冒口中钢液的补缩，另一方面使缩孔和疏松集中于此处，以便锻造时切除。
（2）偏析钢锭中各部分化学成分的不均匀性称为偏析。
偏析分为枝晶偏析和区域偏析两种，前者可以通过锻造以及锻后热处理得到消除，后者只能通过锻造来减轻其影响，使杂质分散，使显微孔隙和疏松焊和。
（3）夹杂不溶于金属基体的非金属化合物称为夹杂。
常见的夹杂如硫化物、氧化物、硅酸盐等。
夹杂使钢锭锻造性能变化，例如当晶界处低熔点夹杂过多时，钢锭锻造时会因热脆而锻裂。
夹杂无法消除，但可以通过适当的锻造工艺加以破碎，或使密集的夹杂分散，可以在一定程度上改善夹杂对锻件质量的影响。
（4）气体钢液中溶解有大量气体，但在凝固过程中不可能完全析出，以不同形式残存在钢锭内部。
例如氧与氮以氧化物、氮化物存在，成为钢锭中夹杂。
氢是钢中危害最大的气体，它会引起“氢脆”，使钢的塑性显著下降；或在大型锻件中造成“白点”，使锻件报废。
（5）穿晶当钢液浇注温度较高，钢锭冷却速度较大时，钢锭中柱状晶会得到充分的发展，在某些情况下甚至整个截面都形成柱状晶粒，这种组织称为穿晶。
在柱状晶交界处（如方钢锭横截面对角线上），常聚集有易熔夹杂，形成“弱面”，锻造时易于沿这些面破裂。
在高合金钢锭中容易遇到这种缺陷。
（6）裂纹由于浇注工艺或钢锭模具设计不当，钢锭表面会产生裂纹。
锻造前应将裂纹消除，否则锻造时由于裂纹的发展导致锻件报废。
（7）溅疤当钢锭用上注法浇注时，钢液冲击钢锭模底而飞溅到钢锭模壁上，这些附着的溅沫最后不能和钢锭凝固成一体，便成溅疤。
溅疤锻造前必须铲除，否则会形成表面夹层。
二、轧制或锻制的钢材中的缺陷轧制或锻制的钢材中往往存在如下缺陷：（1）裂纹和发裂裂纹是由于钢锭缺陷未清除，经过轧制或锻造使之进一步发展造成的。
成型缺陷以及形成原因
成型缺陷以及形成原因料头附近有暗区1、表观在料头周围有可区分的环形—如使用中心式浇口则为中心圆，如使用侧浇口则为同心圆，这是因为环形尺寸小，看上去像黯晕。
这主要是加工高粘性〔低流动性〕材料时会发生这种现象，如PC、PMMA和ABS等。
物理原因如果注射速度太高，熔料流动速度过快且粘性高，料头附近表层局部材料容易被错位和渗入。
这些错位就会在外层显现出黯晕。
在料头附近，流动速度特别高，然后逐步降低，随着注射速度变为常数，流动体前端扩展为一个逐渐加宽的圆形。
同时在料头附近为获得低的流体前流速度，必须采用多级注射，例如：慢—较快—快。
目的是在整个充模循环种获得均一的熔体前流速度。
通常以为黯晕是在保压阶段熔料错位而产生的。
实际上，前流效应的作用是在保压阶段将熔料移入了制品部。
与加工参数有关的原因与改进措施见下表：1、流速太高采用多级注射：慢-较快-快2、熔料温度太低增加料筒温度，增加螺杆背压3、模壁温度太低增加模壁温度与设计有关的原因与改进措施见下表：1、浇口与制品成锐角在浇口和制品间成弧形2、浇口直径太小增加浇口直径3、浇口位置错误浇口重新定位注塑成型缺陷之二：锐边料流区有黯区1、表观成型后制品外表非常好，直到锐边。
锐边以后外表出现黯区并且粗糙。
物理原因如果注射速度太快，即流速太高，尤其是对高粘性〔流动性差〕的熔体，外表层容易在斜面和锐边后面发生移位和渗入。
这些移位的外层冷料就表现为黯区和粗糙的外表。
与加工参数有关的原因与改进措施见下表：1、流体前端速度太快采用多级注射：快-慢，在流体前端到达锐边之前降低注射速度与设计有关的原因与改进措施见下表：1、模具锐角过渡提供光滑过渡注塑成型缺陷之三：外表光泽不均1、表观虽然模具具有均一的外表材质，制品外表还是表现为灰黯和光泽不均匀。
物理原因注射成型生产的制品外表多少是模具外表的翻版。
外表粗糙取决于热塑性材料本身，它的粘性、速度设置以及成型参数如注射速度、保压和模温。
成形不良的原因及对策
成形不良的原因及對策射出成形品各種成形不良的原因大別如下:(1)成形材料(樹脂)本身的性質所致者.(2)成形條件設定不當.(3)模具設計或制作不完備.(4)成形品設計不良.(5)射出成形機成形能力不足.實際上,成形不良的原因並不單純,常伴隨上示多項原因引起,原因的追究及對策常有賴作業者的經驗與技術.1-1 充填不足充填不足(short shot)是熔融的材料未完全流遍成形空間的各角落之現象,如圖所示.充填不足的原因有成形條件設定不適當,模具的設計,制作不完備,成形品的肉厚太薄等所致.成形條件的對策是增高材料溫度(加熱缸溫度), 模具溫度,增大射出壓力,射出速度及提高材料的流動性.模具方面可增大註道或成形空間內的氣體順利疏散,可在適當位置設置排氣孔.1-2 毛邊過剩熔融材料流入分模面或側向心型的對合面或銷類間隙等模具配件間隙時,會發生毛邊(burr).發生毛邊的基本原因除了成形機對成形品的投影面積無充分的合模力之外,大都是模具與成形材料所致.模具配件發生間隙或配件密著性不良的原因有模具構造設計制作不當, 模具配件的加工精度不良,裝配精度不良,配件變形或磨耗.模具成形空間內的熔融材料流動性太好時,也會造成毛邊過剩,防止的方法是降低模具溫度,材料溫度,射出壓力及射出速度,但必須配合前項的充填不足問題,否則可能造成顧此失彼的現象發生.1-3 收縮下陷收縮下陷(sink mark)是成形品表面產生凹陷的現象,主要原因是熔融材料冷卻固化時的體積收縮所致.收縮下陷易發生於成形品肉厚較厚的部份,肋或凸轂的背面,注道背面等肉厚不均的部份,如圖所示.因此為了防止收縮下陷,基本上,成形品的設計要適切,如圖所示.防止收縮下陷可適度調整成形條件,如降低模具溫度,材料溫度,增高射出壓力,延長射出壓力保持時間(保壓時間),或依成形品的形狀或肉厚而在容易發生收縮下陷的部位追加設置澆口.收縮下陷是成形品收縮所致,易見於PE,PP,PA等成形收縮率大的結晶性塑膠料.所之,以玻璃織維強化的塑膠或充填無機質的塑膠材料之成形收縮率甚小於基質的塑膠材料,其收縮下陷可減至最小.1-4 氣泡氣泡(bubble)是在成形品內部形成的空隙,一般所謂的氣泡有成形品冷卻時,由於體積收縮差在肉厚較厚部形成的空洞與熔融材料中的水分,揮發物形成的氣體而封入成形品內部者.成形品肉厚過大或肉厚嚴重不均勻時,常會發生氣泡,如圖所示.此時,延長保壓時間或增高模具溫度,即可減輕氣泡發生的程度.再者,將成形材料充分幹燥,降低材料溫度,防止熱分解,亦可阻止氣泡之發生.1-5 破裂破裂(cracking)是成形品表面產生毛發狀之裂紋,成形品有尖銳棱角時,此部份常發生不易看出的細裂紋.裂紋是成形品的致命不良現象,主要原因如下所示.(1)脫模不易所致.(2)過度充填所致.(3)模具溫度過低而致.(4)成形品構造上的缺陷所致.若欲避免脫模不良所致的裂紋時,模具成形空間須設有充分的脫模斜度,檢討頂出銷的大小,位置,形式等,頂出時,成形品各部份的脫模阻力要均勻.過度充填是射出成形時,施加過大的射出壓力或材料計量過多,成形品內部應力過大,脫模時造成裂紋,在此種狀態下,模具配件的變形量也增大,更難脫模,助長破裂之發生,此時,宜降低射出壓力,防止過度充填.澆口部常易殘留過大的內部應力,澆口附近易脆化,特別是直接澆口的部份,易因內部應力而破裂,例如杯狀或碗狀成形品,易以澆口為中心而發生放射狀裂紋,如圖所示.1-6 白化成形品脫模之際,常遭受頂出銷的頂出力或有undercut部位時不適當的頂出而變形受力時,該部變白稱為白化(blushing).白化並非裂紋, 但卻是裂紋之預兆, 常見於ABS、HIPS、硬質PVC 等.白化是成形品內部顯著的殘留應力所致, 可套用脫模不良的對策.1-7 翹曲、扭曲翹曲、扭曲都是從模具取出的成形品產生之變形(strain),平行邊變形者稱翹曲(warping),如圖11.27所示.對角線方向的變形稱為扭曲(torsion),如圖所示.這些變形為成形時的各種內部應力所致,原因大致如下:(1)脫模時的內部應力所致.(2)模具溫度控制不充分或不均勻所致.(3)材料或填充料的流動配向所致.(4)成形條件不適當所致.(5)成形品形狀、肉厚等所致.成形品脫模時的內部應力所致的變形,是成形品未充分冷卻固化前,從模具頂出所致.模具內的成形品,若不均勻冷卻,則造成熱收縮不均勻,容易變形.結晶性塑膠的成形收縮大,因此,收縮差所致的變形也大,防止方法是注意模具的溫度控制.成形時的材料或填充料所致的配向性,也是成形品變形的主要原因,配向性所致的變形與模具構造有關系,如澆口的位置、形狀、大小、數目等,影響成形品的變形有重大的關連.防止成形品的變形,只調整成形條件是很難造成的,但為了減少內部的應力所致的變形,可減低射出壓力、縮短保壓時間、減低射出速度．成形品的變形主要取決於成形品設計的良否，使用之成形材料的適池與否，因此，成形品設計時須加以注意．一般為防止成形品變形，可在剛成形后，以冷工模等對成形品施加外力，矯正變形或防止進一步的變形，但成形品在使用中若再次遇到高溫時又會復原，對此點須特別加以注意．1-8 熔合線熔合線(weld line)是熔融材料二道或二道以上合流的部份所形成的細線.熔合線發生的原因如下所示:(1)成形品形狀(模具構造)所致材料的流動方式.(2)熔融材料的流動性不良.(3)熔融材料合流處捲入空氣、揮發物或離形劑等異物.熔合線是流動的材料前端部合流時,此部份的材料溫度特別低所致,即合流部未能充分熔合所致.成形品的窗、孔部周邊難免會造成材料合流,而產生熔合線.但材料的流動性特別良好時, 可使熔合線幾乎看不見, 同時, 升高材料溫度、增高模具溫度, 亦可使熔合線之程度減至最少.改變澆口的位置、數目,將發生溶合線的位置移位他處,或在熔合部設置排氣孔,迅速疏散此部份的空氣及揮發物,或如圖11.29所示,在熔合部附近設材料溢流池,將熔合線移至溢流池,事后再將其切除等皆是有效的處置對策.熔合線不僅有礙成形品之外觀,同時也不利於成形品強度,不含玻璃織維等填充料的非強化塑膠之熔合線部強度與其他部位相差無幾.但玻璃織維強化塑膠(FRTP)的玻璃織維在熔合部不融著,此部份的強度常低很多,圖11.30所示為其實驗例,在試片成形用模具的流道部份設變換閥,能以一點側狀澆及二點側狀澆口(成形后有熔合線)兩方式成形,試驗結果如表11.8所示,玻璃織維(30%)強化塑膠的熔合部強度約為非強化者的60%.1-9 流痕流痕(flow mark)是熔融材料流動的痕跡,以澆口為中心而呈現的條紡模樣.流痕是最初流入成形空間內的材料冷卻過快,而與其后流入的材料間形成界線所致.為了防止流痕,可增高材料溫度,改善材料流動性,調整射出速度,圖11.31所示為射出速度與各種流動模樣的關系.殘留於射出成形機噴嘴前端的冷材料,若直接進入成形空間內,則會造成流痕,因此在注道與流道的會合處或流道與分流道的交接處設充分的滯料部,可有效的防止流痕的發生.同時,亦可增大澆口的尺寸來防止.1-10 噴流痕噴流痕(jetting mark)是從澆口往成形空間內射出的熔融材料成紐帶狀固化,在成形品表面形成蛇行狀態,亦可視為流痕的一種,如圖所示.使用側狀澆口的成形品,在材料的流路中的無滯料部或不充足時,容易產生噴流痕,原固是急速通過澆口的冷材料直接進入成形空間,然后接觸成形空間表面而固化,接著被隨后進入的熱材料推流,而殘留蛇行痕跡.防止噴流痕的方法是在流道系統設置足夠的滯料部,或增大澆口面積、增高模具溫度、防止材料快速固化,或改變澆口形狀,采用重疊澆口或凸片澆口,如圖所示,或使從澆口進入成形空間的材料,一度碰撞成形空間內的銷類或壁面,再者,可減慢材料的射出速度.1-11 銀條銀條(silver streak)是在成形品表面或表面附近,沿材料流動方向,呈現的銀白色條紋.銀條的發生大都是成形材料中的水分或揮分物或附著模具表面的水分等汽化所致,射出成形的螺杆捲入空氣時也會發生銀條.防止銀條的對策是首先充分幹燥成形材料,再者,增高模具溫度、降低材料溫度、減慢射出速度、降低射出壓力及升高螺杆背壓等.1-12 燒焦一般所謂的燒焦(burn mark),包括成形品表面因材料過熱所致的變色及成形品的銳角部份或轂部、肋的前端等材料焦黑的現象.燒焦是滯留成形空間內的空氣,在熔融材料進入時未能迅速排出,被壓縮而顯著升溫,再將材料燒焦所致.1-13 黑條黑條(break streak)是成形品有黑色條紋的現象,如圖11.34所示,其發生的主要原因是成形材料的熱分解所致,常見於熱安定性不良的材料.有效防止黑條發生的對策是防止加熱缸內的材料溫度提高,減慢射出速度.加熱缸內壁或螺杆,若有傷痕或缺口,則附著於此部份的材料會過熱,引起熱分解.逆流防止閥亦會因材料滯留而引起熱分解,所以黏度高的材料或容易分解的材料要特別注意防止黑條的發生.1-14 表面光澤不良成形品表面失去材料本來的光澤,形成乳白色層膜,成為模糊狀態等皆可稱為表面光澤不良(haze).成形品表面光澤不良,大都是由於模具表面狀態所致,模具表面的研磨不良時,成形品表面當然得不到良好的光澤.但模具表面狀態良好時,增高材料溫度、模具溫度,可改良表面光澤.使用過多的離形劑或油脂性離形劑亦是表面光澤不良的原因.同時,材料吸濕或含有揮發物及異質物混入污染亦是造成成形品表面光澤不良的原因之一.1-15 表面剝離成形品表面成云母狀薄層裂痕的現象,稱為表面剝離.表面剝離(pelling)的原因在不同的材料混入或成形條件不當.例如一般用PS與ABS、PE與PP混用時,因彼此間無相容性,故造成表面剝離.平常的剝離發生是在於換料不完全,混用粉碎的再生料時,弄錯材料種類等.同時,材料溫度太低時,流動材料的內部發生交界面,亦會造成剝離現象.。
成形缺陷的产生机理及防止措施
延迟裂纹 （氢 致裂 出现，往往沿晶启裂， 穿晶扩展，断口呈氢致 准解理形态 无延迟特征（也可见到少许延迟 情况），沿晶启裂与扩 展，断口非常光滑，极 少塑性变形痕迹
18
4 焊缝的合理构造及减小焊接应力、变形的措施 （1）焊缝的合理构造
1)焊缝的焊脚尺寸和焊缝长度应符合构造要求，宜采用细长 焊缝，不用粗短焊缝。施焊时不得随意加大焊缝的焊脚尺寸。 2)设计时要考虑焊缝是否有施焊空间，并尽量避免仰焊。 3)焊缝布置尽可能对称，以减少焊接变形,图(a)。 4)不宜采用带锐角的板料做肋板，板料的锐角应切掉，图(b)， 以免焊接时锐角处板材被烧损，影响材质。 5)焊缝不宜过分集中，避免产生过大的焊接应力甚至产生裂 纹，图(c)。 6)当拉力垂直于受力板面时，要考虑钢板的分层破坏，图(d)。 7)尽量避免焊缝相交，可将次要焊缝中断，保证主焊缝连续， 图(e)。
5
一 内应力的形成
3 相变应力—金属材料在固态相变过程中各部 分因发生相变的先后时刻和相变过程不同，由 此而产生的应力。 4 机械阻碍应力—焊件冷却过程中产生的收缩， 受到外界的阻碍而产生的应力。工件在焊接时 多采用能阻碍焊件收缩的刚性固定装置、工装 夹具及胎具等，这些均可使工件产生拉应力和 切应力。 综上，焊件内的应力是热、相变、机械阻碍应 力的总和，在冷却过程的某一瞬间当局部应力 的总和大于金属在该温度下的抗拉强度时，工 件就会产生裂纹。一般经过热处理(一定温度和 时间)工件内各部分的应力会重新分配或消失。
根据残余应力产生的原因，可采用以下途径来 减少或消除焊接残余应力。 1 合理的结构设计—如避免焊缝的交叉及密集， 尽量采用对接而避免搭接，用刚度小的结构代 替刚度大的结构等。 2 选择合理的工艺及采取必要的措施—采用小 热输入(小直径焊条或低电流)，减小焊件的受 热范围。安排合适的焊接顺序，尽可能使焊缝 能自由收缩。此外，可以采用预热措施，在焊 前进行预热可降低工件中的温度梯度，降低焊 接应力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
12
整理课件
13
整理课件
14
1 焊接应力的成因和分类
自
钢结构中的焊接过程是
然 状
一个不均匀加热和冷却过
态
程，由于不均匀的温度场，
使主体金属的膨胀和收缩
不均匀。导致在主体金属 内部产生内应力，通常称 高 温 加 热
这种内应力为焊接应力。
焊接应力的成因可用右图
所示的高温加热模型说明。
冷 却
整理课件
内应力的存在对焊接结构质量有很大的影响。 在一定条件下，内应力影响结构的强度、刚度、 受压稳定性和加工精度。
残余应力存在对构件的承载能力影响较大。可 能会导致构件材料局部或者整体断裂、低应力 脆断、应力腐蚀开裂等现象。
整理课件
4
一 内应力的形成
内应力按其产生的原因可分为：热应力、相变应 力和机械阻碍应力。
(2)角变形(Angular Deformation)—焊缝截面上下不对称或 受热不均匀时，焊缝因横向上下收缩不一致，引起的变形。 V形坡口的对接接头和角接接头易出现角变形。
(3)弯曲变形(Curving Deformation)—焊缝在结构上不对称 分布，使得焊缝的纵向收缩不对称，引起焊件向一侧弯曲， 形成的变形。
综上，焊件内的应力是热、相变、机械阻碍应 力的总和，在冷却过程的某一瞬间当局部应力 的总和大于金属在该温度下的抗拉强度时，工 件就会产生裂纹。一般经过热处理(一定温度和 时间)工件内各部分的应力会重新分配或消失。
整理课件
7
二 残余应力的分布
纵向应力—沿焊缝方向的应力,σx。 横向应力—垂直于焊缝方向的应力,σy 。 厚度向应力—沿板厚度方向的应力,σz 。 焊接残余应力值的大小可以用试验方法 直接测定，亦可以进行理论计算。 纵向和横向残余应力的实例见P185~187 图9-4、5、6、7、8和9。
(3) 共振法—将焊件在共振条件下振动10～15min，以 达到消除焊接残余应力的目的。该法的优点：设备费 用低，花费时间少，易于操作，无氧化皮，不受工件 大小尺寸的限制。不会因热处理规范不当产生裂纹。
整理课件
10
第二节 焊接变形
整理课件
11
一 焊接变形的基本形式
(1)收缩变形(Contraction Deformation)—焊接整体尺寸的 减小，包括焊缝的纵向和横向收缩。
整理课件
1
第一节 内应力 第二节 焊接变形 第三节 裂纹 第四节 焊缝中的气孔与夹杂物 第五节 焊缝中化学成分不均匀性
整理课件
2
第一节 内应力
整理课件
3
内应力—没有外力的作用条件下，平衡物体内 部的应力。
焊接瞬时应力—在焊接加热冷却过程中某一瞬 时中存在的应力。
焊接残余应力—焊件完全冷却、温度均匀化后 残留于焊件中的应力。
1 热应力—工件受热及冷却过程中，各部分的温度、 冷却速度不同 造成的工件上在同一时刻各部分的 收缩或膨胀量不同，导致内部彼此相互制约而产 生的应力。该应力的本质是由热胀冷缩引起的， 故称为热应力。
2 焊接应力与变形—焊接是热源移动和局部不均匀 加热的过程。同一时刻离开热源中心不同点具有 不同的温度分布。如将焊件分成无数小的窄板条， 便可将微元件的温度当作是均匀场。这些受热元 件在不同温度的周围杆件的作用下处于应力状态， 加入和冷却时无法自由膨胀和收缩，其本身也将 对周围杆件产生制约作用。
整理课件
5
整理课件
6
一 内应力的形成
3 相变应力—金属材料在固态相变过程中各部 分因发生相变的先后时刻和相变过程不同，由 此而产生的应力。
4 机械阻碍应力—焊件冷却过程中产生的收缩， 受到外界的阻碍而产生的应力。工件在焊接时 多采用能阻碍焊件收缩的刚性固定装置、工装 夹具及胎具等，这些均可使工件产生拉应力和 切应力。
整理课件
9
三 减少或消除焊接残余应力的途径
3 减少焊接残余应力的措施
(1)热处理法—一般将工件加热到塑性状态的温度，并 保温一段时间，利用蠕变产生新的塑性变形，消除残 余应力。再缓冷，使厚、薄部位的温度均匀。
(2) 机械法—如对压力容器、桥梁等采用加载办法降低 残余应力。原理是利用加载所产生的均匀拉伸应力与 焊接应力相叠加，使存在于高拉伸应力区的应力值达 到屈服强度值，迫使材料发生塑性变形，卸载后该区 的残余应力得以完全或部分消除。
800 500
300
施焊方向
整理课件
16
（2）横向焊接应力 产生的原因有两个方面：其一是焊缝的纵向收缩使
两块钢板有相向弯曲的趋势，但焊缝已将其连成整体， 因而在焊缝中部产生横向拉应力，两端则产生压应力。 其二是因为施焊时，先焊的焊缝逐步冷却结硬，具有 一定的强度，并阻止后续焊缝的横向膨胀，使后续焊 缝产生横向的热塑压缩。
整理课件
8
三 减少或消除焊接残余应力的途径
根据残余应力产生的原因，可采用以下途径来 减少或消除焊接残余应力。
1 合理的结构设计—如避免焊缝的交叉及密集， 尽量采用对接而避免搭接，用刚度小的结构代 替刚度大的结构等。
2 选择合理的工艺及采取必要的措施—采用小 热输入(小直径焊条或低电流)，减小焊件的受 热范围。安排合适的焊接顺序，尽可能使焊缝 能自由收缩。此外，可以采用预热措施，在焊 前进行预热可降低工件中的温度梯度，降低焊 接应力。
+
=
焊缝
弯曲横向应力＋横向收缩应力＝横向焊接应力
整理课件
17
（3）厚度方向的焊接应力 厚度方向的焊接应力是厚钢板的对接焊缝连接中，施焊
时需多层施焊，受到加热和冷却不均匀而产生的。焊缝成形 时，与空气接触的焊缝表面先冷却结硬，中间部分后冷却， 沿厚度方向的收缩受到外面已冷却焊缝的约束，因而在焊缝 内部形成沿厚度方向的拉应力，外部为压应力。当钢材厚度 t≤20mm时，厚度方向焊接应力较小，可忽略不计；但 t≥50mm时，厚度方向焊接应力可达50N／mm2。
(4)波浪变形(Waviness Deformation)—焊接薄板结构时， 焊接压应力使薄板失稳，引起不规则的变形。
(5)扭曲变形(Twist Deformation)—焊缝的角变形沿焊缝长 度方向分布不均匀和焊件纵向错边引起的，也是结构中焊 缝布置不对称，或者焊接顺序和施焊方向不合理有关。
整理课件
l l l+Δl
拉 伸 变 形 压 缩 变 形 拉 伸 变 形
Δl
压 缩 变 形 拉 伸 变 形 压 缩 变 形
15
由于焊接温度在空间任意方向传递，故产生的焊 接应力也属于三维应力状态，分为纵向焊接应力（与 焊缝长度方向平行）、横向焊接应力（与焊缝长度方 向垂直）及沿焊缝厚度方向的焊接应力。 （1）纵向焊接应力