一丶名词解释
1.残余应力：如果不均匀温度场所造成的内应力达到材料屈服极限，使局部区域产生塑性变形。当温度恢复原始的均匀状态后就会产生新的内应力，这种内应力是温度均匀后残存在物体中的称为残余应力。
2.自由变形：如果热变形不受外界的任何约束而自由地进行则称为自由变形。
3.外观变形：如果物体在温度变化中受到阻碍，使其不能完全自由变形，只能部分地变现出来，则能表现出来的这部分变形称为外观变形。
4.内部变形：如果物体在温度变化中受到阻碍，使其不能完全自由变形，而未能表现出来的那部分变形称为内部变形
5.横向残余应力：把垂直于焊缝方向的残余应力称为横向残余应力。（σy）
6.纵向残余应力：把沿焊缝方向的残余应力，称为纵向残余应力（σx）
7.焊接热循环：在连续移动热源焊接温度场中，焊接区某点所受的急剧加热和冷却的过程叫做焊接热循环。
8.焊接接头的基本属性：焊接接头因焊缝形状和布局不同会引起不同程度的应力集中，再上焊接接头残余应力与变形和高刚性就构成了焊接接头的基本属性。
9.低组配接头：焊缝金属强度比母材低。高祖配接头：焊缝金属强度比母材高
10.对接接头：两焊件表面构成大于或等于135°，小于或等于180°夹角，即两板件相对端面焊接而形成的接头。
11.搭接接头：两板件部分重叠起来进行焊接所形成的接头
12.T形接头：将互相垂直的被连接件用角焊缝连接起来的接头。
13.角接头：两板件端面构成为直角的焊接接头。
14.应力集中：接头局部区域的最大应力值（σmax）比平均应力值（σav）高的现象。
15.应力集中系数：应力集中的大小，常以应力集中系数Kt表示。即Kt=σmax/σav，式中σmax为截面中最大应力值，σav为截面中平均应力值。
16.余高：在对接接头中，焊缝高度略高于母材表面高出部分叫做焊接的余高
17.工作焊缝和联系焊缝：○1一种焊缝与被连接的元件是串联的，它承担着传递全部载荷的作用，
即焊缝一旦断裂，结构立即失效其应力为工作应力。○2一种焊缝与被连接的元件是并联的，它仅传递很小的载荷，主要起元件相互联系作用，即焊缝一旦断裂结构不会立即失效。其应力称为联系应力。
18.低应力脆性断裂：脆性破坏时的工作应力一般不高，破坏应力往往低于材料的屈服强度，或低于结构的许用应力。因此也把脆性断裂称为低应力脆性断裂。
19.韧性转变温度：大多数塑性金属材料随温度下降会发生从韧性断裂向脆性断裂的过渡这种断裂类型的转变称为韧性—脆性转变，所对应的温度称为韧性—脆性转变温度。
20.应力疲劳和应变疲劳：○1在循环应力水平较低时，弹性应变起主导作用此时疲劳寿命较长，称
为应力疲劳或高周疲劳。○2在循环应力水平较高时，塑性应变其主导作用此时疲劳寿命较短，称为应变疲劳或低周疲劳。
21.咬边：指由于焊接参数选择不当，或操作方法不正确，使焊缝边缘留下的凹陷。
22.错边：由于厚薄不同的钢板对接所引起的焊缝中心线偏移，或由于成型时尺寸公差所引起的对接焊缝错边。
23.S-N曲线：在给定平均应力，最小应力或应力比的情况下，应力幅度或应力范围，最大应力与疲劳破坏时的循环次数的关系称为S-N曲线（应力—寿命曲线）
24.机械拉伸法：对焊接构件进行加载，使焊缝塑性变形区得到拉伸，以减小由焊接引起的局部压缩塑性变形量和降低内应力。
25.反变形法：为了抵消焊接残余变形，焊前先将焊件向与焊接残余变形相反的方向进行人为预设变形。
26.焊接热影响区：在接近焊缝两侧的母材，由于受到焊接的热作用而发生金相组织和力学性能变化的区域
27.夹杂：熔化焊接的冶金反应产物，例如非金属杂质以及熔渣，由于焊接时未能逸出，或多道焊接时清渣不干净，以至残留在焊缝金属内称为夹杂和夹渣。
28.热裂纹：在焊接时温度处于固相线附近的高温区产生的焊接裂纹
29.焊缝成型不良类型：○1咬边○2焊瘤（焊接过程中熔化金属流淌到焊缝之外未熔化母材上所形成
的）○3凹坑（电弧焊时在焊缝的末端或焊条接续处低于焊道基体表面形成的凹坑）○4错边○5下榻
（指过多的熔化金属向焊缝背面塌落，成型后焊缝背面凸起）○6烧穿（指焊接过程中，熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷）。
30.热变形：当物体的温度发生变化时，其尺寸和形状就会发生变化
31.温差拉伸法：采用低温局部加热焊缝两侧，使焊缝区产生拉伸塑性变形，从而消除内应力。
32.刚性固定法：焊前对焊件采用外加刚性拘束，强制焊件在焊接时不能自由变形。以防止焊接残余变形的方法。
33.焊接接头的基本形式：对接接头，角接头，T形接头，搭接接头，塞焊。
焊缝的基本形式：对接焊缝，角焊缝。
34.正面和侧面角焊缝：○1与作用力的方向垂直的角焊缝。○2与作用力的方向平行的角焊缝。
二丶回答问题
1.焊接残余变形的种类及其表现形式？
○1纵向收缩变形：表现为焊后构件在焊缝长度方向上发生收缩，使长度缩短。（面内变形）○2横向收缩变形：表现为焊后构件在垂直焊缝长度方向上发生收缩。（面内变形）
○3角变形：表现为焊后构件的平面围绕焊缝产生角位移。（面外变形）
○4挠曲变形：是指构件焊后发生挠曲，可以由纵向收缩引起，也可以由横向收缩引起。（面外变形）
○5波浪变形：指构件的平面焊后呈现高低不平的波浪形式。（面外变形）
○6错边变形：指由焊接所导致的构件在长度方向或厚度方向上出现错位。
○7螺旋形变形（扭曲变形）：表现为构件在焊后出现扭曲。（面外变形）
2.T形接头应力集中部位，对工作焊缝其应力集中与什么有关，如何减小？
T形接头焊缝向母材过渡较急剧，接头在外力作用下力线扭曲很大，造成工作应力分布极不均匀，在角焊缝的根部和过渡处，易产生很的大应力集中。工作焊缝的应力集中随角焊缝焊趾角θ的减小而减小，随焊脚尺寸K的增大而减小。开口坡并焊透可使其应力集中程度大大降低
3.纵向和横向残余应力的产生原因及分布规律。
A:纵向残余应力产生原因：由于焊缝纵向收缩引起的。
分布：○1纵向残余应力沿焊缝长度方向的分布：当焊缝比较长时，在焊缝中段会出现一个稳定区。对于低碳钢材料来说，稳定区中的纵向残余应力σx将达到材料的屈服强度σs。在焊缝的端部存在应力过渡区，纵向应力σx逐渐减小，在板边外σx=0.当焊缝长度比较短时，应力稳定区将消失，仅存在过渡区，并且焊缝越短纵向应力σx的数值越小。
○2纵向应力沿板材截面上的分布表现为中心区域是拉应力，两边为压应力，拉应力和压应力在
截面内平衡。
B：横向残余应力产生原因：由焊缝及其附近塑性变形区的横向收缩和纵向收缩共同作用的结果。
分布：○1横向应力在沿焊缝平行的各截面上的分布与在焊缝中心线上的分布相似，但随着离开焊缝中心线距离的增加，应力值降低在板的边缘处σy=0。
○2横向应力沿板材横截面的分布表现为焊缝中心应力幅值大，两侧应力幅值小，边缘处应力值
为0.
4.角变形的产生原因，影响因素，变化趋势。
○1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。○2角变形的大小取决
于熔化区的宽度和深度以及熔深与板厚之比，接头类型，焊道，焊道次序，材料性能，焊接过程参数等因素，也对角变形也有重要的影响。
○3随着热量输入的增加或板厚的减小，角变形出现了先增加后降低的变化趋势，角变形沿焊缝长度
方向上的分布也与横向收缩类似，再开始比较小，以后逐渐增大。
5.以低碳钢举例说明焊接应力与变形的演变过程？
此温度场条件下，板条端面从AA’平移到A
1A
1
’，为外观变形?e。当DD’范围内，温度超过600℃，
屈服强度σs=0，不会产生内应力，此区域不参加内应力的平衡，产生的变形全部为压缩塑性变；在CD和C’D’范围内，温度在600℃到500℃，屈服强度σs’从0逐渐增加到常温时的σs，在此温度范围内的内应力恒等于σs’即压应力也从0增加到σs，弹性开始逐渐恢复，所产生的变形除压缩塑性变形外，开始出现弹性变形，在BC和B’C’范围内，压应力达到室温下材料的屈服强度σs并保持不变，材料屈服|?e-?t|>?s，弹性应变达到最大值?s 同时存在塑性变形，在AB到A’B’范围内，材料处于弹性状态，内应力σ正比于内部应变值，且σ<σs并逐渐由应力变为拉应力。截面上拉应力区的面积和压应力区的面积相等。
6.焊接残余应力与残余变形的种类，调节控制措施，及其原理？
焊接残余应力种类：横向残余应力，纵向残余应力。
残余变形种类：○1纵向收缩变形○2横向收缩变形○3挠曲变形○4角变形○5波浪变形○6错边变形○7螺旋形变形。
工艺措施：○1采用合理的焊接顺序，使焊缝收缩较为自由。先焊变形收缩量较大的焊缝，使其能较自由；先焊错开的短焊缝，后焊直通长焊缝；先焊在工作区是受力较大的焊缝，使其内应力合理分布。
○2降低结构刚度。焊前采取一定的工艺措施，将焊接区域的局部刚度降低。
○3加热减应区。焊前对适当部位加热，焊后冷却时，加热部位和焊接处一起收缩。
○4锤击或碾压焊缝。通过锤击和碾压焊缝及其邻近区域，使金属展开，能有效地减小焊接残余应力。消除；○1整体高温回火○2局部高温回火○3机械拉伸法○4温差拉伸法○5振动法。
工艺措施：○1反变形法。为了抵消残余变形，焊前先将焊件向与焊接残余变形想法的方向进行人为预设变形。
○2刚性固定法。焊前对哈借鉴采用外加刚性拘束，强制焊件在焊接时不能自由变形。
○3合理的焊接顺序。结构截面对称，焊缝布置对称的焊接结构，先装配成整体，再按一定焊接顺序；不对称结构，可以分别装焊成部件，最后在进行组焊。
○4合理的焊接方向。长焊缝同方向焊接，采用逆向分段退焊法和跳焊法。
○5合理地选择焊接参数和焊接工艺参数。能力集中和热输入较低的焊接方法，有效地减小焊接变
形。
7.简述焊接结构的不完整性及典型焊接缺陷？
焊接结构的不完整性是指因焊接引起的接头冶金不均匀性、材料的不连续性及形状的不完善性。○1
裂纹○2夹杂○3气孔○4未熔合与未焊透○5焊缝成型不良（咬边、焊瘤、凹坑、错边、下榻和烧穿）8.裂纹分类及形成原理？
○1冷裂纹○2结晶裂纹○3液化裂纹○4多边裂纹○5再热裂纹○6层状撕裂○7应力腐蚀裂纹
冷裂纹，热裂纹；在焊接时温度处于固相线附近的高温区产生的焊接裂纹。
再热裂纹：层状撕裂，应力腐蚀裂纹
9.影响焊接结构脆性断裂的因素及断裂控制
因素：○1焊接结构特点○2焊接残余应力○3焊接缺陷○4焊接接头金相组织○5应变时效
控制：○1材料在一定的工作温度、加载速率和板厚条件下的断裂韧度；○2结构断裂薄弱部位的裂纹和缺陷尺寸；○3包括工作应力。应立集中、残余应力和温度应力在内的拉应力水平。
10.影响焊接结构疲劳断裂的因素？
○1应力集中○2焊接残余应力○3焊接缺陷○4焊接接头组织性能对疲劳强度○5尺寸○6载荷
11.画图说明长板条中心加热条件下的变形及应力产生分布情况？
在板条中心对称加热时，板条产生温度应力（热应力），中心受压，两边受拉，同时平板端面向外平移伸长（外观变形），如果此时不产生塑性变形，即|?|?s，当温度恢复到原始状态会出现由于不均匀塑性变形，引起的残余应力，其符号方向与热应力符号大致相反，同时板条端面向内平移缩短，即为残余变形。
12.脆性和疲劳断裂的区别。
脆性断裂：是指断裂前无明显变形的断裂。
疲劳断裂：金属结构失效的一种重要形式。
疲劳断裂和脆性断裂相比较，二者断裂时的形变都很小，但疲劳断裂需要多次加载，而脆性断裂一般不需要多次加载;结构脆性断裂是顺势完成的，而疲劳裂纹的扩展较缓慢，徐经理一段时间甚至很长时间才发生破坏，对于脆性断裂而言，温度的影响是极其重要的，随着温度的降低，脆性断裂的危险性迅速增加，但材料的疲劳强度变化不显著。
例：1.两块板厚为10mm的钢板对接，焊缝受29300N的切力，材料为Q235-A钢，[τ’]=98MPa，试设计焊缝的长度（钢板宽度）。
解： 已知Q=29300N, δ1=10mm, [τ’]=98MPa
根据 可得： =29300N/(98MPa ×10mm)=29.9mm 取l=30mm ，即当焊缝长度为30mm 时，该对接接头焊缝强度满足要求
2，将100mm ×100mm ×10mm 的角钢用角焊缝搭接在一块钢板上，受拉伸时要求与角钢等强度，试计算接头的焊脚尺寸K 和焊缝长度l 应该是多少？:
解： 已知：角钢截面面积A=19.2cm2 =1920mm2,许用拉应力
[σ1’]=160MPa, 焊缝许用切应力[τ’]=100MPa 。
角钢的允许载荷为：
[F]=A [σ1’]=1920mm2×160N/mm2=307200N
假定接头上各段焊缝中切应力都达到焊缝许用切应力值，即τ=[τ’]。取K=10mm,用焊条电弧焊，所需的焊缝总长度为（根据式 ）：
=307200N/(0.7×10mm ×100N/mm2)=439mm
正面角焊缝L3=100mm 。e=28.3mm,按杠杆原理，侧面角焊缝L2承受全部侧面角焊缝应该承受载荷的28.3%，故
L2=339×28.3/100=96mm, L1=339-L2=243mm
取L1=250，L2=100mm 。
3，例： 设计与基体金属等强度的点焊接头,焊件截面为300mm ×4mm,许用应力[σ]=1.6×104N/cm2=160MPa,焊点抗切许用应力[τ0’]=104N/cm2=100MPa 。
解：已知：焊件截面为300mm ×4mm,许用应力[σ]=160MPa,
焊点抗切许用应力[τ0’]=100MPa 。
焊件允许承受载荷[F]=160×300×4N=192000N
计算焊点直径 d=5δ1/2=10mm
根据
所需焊点数n0=(300-36)/33+1=9
确定为3排，外侧两排各为9个焊点，中间一排取8个焊点交错布置，共为26个焊点。
4.例：一T 形接头如图。焊缝金属的许用切应力[τ’]=100MPa ，试设计角焊缝的焊脚尺寸K 。
解:
计算τM 计算τ 计算τ 取K=8mm 。 ]'[1τδτ≤=l Q 1
]'[Q l ≥
《焊接结构生产》试题 使用教材：焊接结构生产试题围：全册 ：机械工业版次：第2版 学校名称：市工业学校 填空题 1.由焊接而引起的焊件尺寸的改变称为。 2.按照变形外观形态来分，可将焊接变形分为、 、、、5种基本变形形式。 3.常用的矫正焊接变形的方法有、 、三种。 4.焊接接头由、、三个部分组成。 5.根据构件的图样，按1:1的比例或一定比例在放样台或平台上画出其所需要图形的过程称为。 6. 、、是装配工序的三个基本条件。 7.装配—焊接夹具一般由、和 组成。 8.应用夹紧机构的核心问题是如何正确施加夹紧力，即确定夹紧力的、、三个要素。 9.焊接变位机械是改变、、的操作位置，达到和保持的装配—焊接工艺装备。 10. 是工艺过程的最小组成部分。 名词解释 1.应力： 2.预处理：
3划线： 4.装配： 5.装配—焊接工艺装备： 6.工序： 7.变形： 8.焊接工艺规程： 9.焊接接头： 10.应力集中： 判断题 1.焊接过程是一个不均匀加热和冷却的过程，因而焊接结构必然存在焊接残余应力和变形。（） 2.材料的塑性越好，其允许变形的程度越大，则最小弯曲半径越大。（） 3.钢材矫正的方法按钢材作用力的不同分为手工矫正、机械矫正、火焰矫正和高频热点矫正。（） 4.旋压是利用凸模把板料压入凹模，使板料变成中空形状零件的工序。（） 5.定位焊必须按正式焊缝的工艺条件施焊。（） 6.焊接回转台属于焊机变位机械。（） 7.焊接滚轮架是一种焊件变为机械。（） 8.焊工变位机又称焊工升降台。（） 9.工位是工艺过程的最小组成部分。（） 10.焊接结构的技术要求一般包括使用性能要求和工艺性能要求。（） 简答题 1.产生焊接应力与变形的原因有哪些？ 2.消除或减小焊接残余应力的方法有哪些？
第一章 1.内应力的分类： 根据内应力所涉及的范围，可分为三类 超微观应力：在晶格范围平衡的应力 微观应力：在晶粒范围内相互平衡的应力 宏观应力：在整个焊接范围平衡的应力 按其作用的时间 残余应力：焊后留下的应力 瞬时应力：焊接过程出现的应力 根据应力形成原因 组织应力：由于接头金属组织转变时体积变化受阻 拘束应力：由于焊件热变形受到拘束引起的应力 温度应力：由于焊件不均匀加热引起的应力 2.变形的基本形式： 1）自由变形：当金属物体温度发生变化，或发生了相变，其尺寸和形状就要发生变化，如果这种变化没有受到外界的阻碍而自由的进行我们称之为自由变形。 2）外观变形：当金属在温度变化过程中受到阻碍，不能完全的自由变形，把能表现出来的这部分变形，称为外观变形。是指能用肉眼看到的或能用仪器直接测量 的变形。 3）内部变形：把未表现出来的那部分变形，称为内部变形；表示金属内部原子间的相对位移，这种变形产生了内应力并直接决定杆件的强度。其变形率用ε表示。 3.在板件中心加热时，如果产生了压缩塑性变形区，当冷却后,将会在板件中产生残余应力 和变形（缩短） 4.焊接残余应力的分类：a.按产生应力的原因分：热应力、相变应力、塑变应力 b.按应力存在的时间分：焊接瞬时应力、焊接残余应力 c.按应力与焊缝的相对位置分：纵向应力、横向应力 纵向残余应力：是指应力作用方向与焊缝平行的残余应力 横向残余应力：与焊缝中心线垂直的残余应力 在对接接头中，沿焊缝中心线的横向残余应力由两个因素引起：a.由焊缝及其近缝区的塑性变形区的纵向收缩引起的。b.由焊缝及其近缝区的塑性变形区的横向收缩的不同时性引起的。 6.焊接结构产生应力和变形的原因： 1）局部加热，构件上温度分布极不均匀。 2.接头形式不同，焊接熔池内的金属散热条件不一。 3．部分金属会发生相变。 4．受焊前加工工艺的影响。 7.4.几种假设 1、平截面假定:假定在焊前所取的横截面再喊后仍保持为平面。 2、金属性能假设：材料的某些物理性能如线胀系数，比热容，热导率等不随温度而变化 3、屈服点的假定 根据简化曲线的假定，低碳钢在600℃时便失去了变形抗力， 这意味着在温度Tmax≥600℃时所产生的压缩塑性变形，对应 力和变形没有影响，所以在分析中可以暂时不考虑
《焊接结构学》 第一章 绪论 1、 焊接结构就是组成构件的各元件之间或构件之间采用焊接连接的结构。 、 焊接结构的特点是什么？ 1）焊接接头强度高； 2）焊接结构设计灵活性大； 3）焊接接头密封性好； 4）焊前准备工作简单； 5）易于结构的变更和改形； 6）焊接结构的成品率高； 7）存在较大的焊接应力和变形； 8）对应力集中敏感； 9）焊接接头的性能不均匀。 2.构件焊接性包含哪几个方面？ 答：构件焊接性包含以下几个方面：材料的焊接适应性、设计的焊接可靠性、制造的焊接可行性。 3、 构件焊接性的因素可分为哪几个方面？ 答：可分为与材料有关的因素、与设计有关的因素、与制造有关的因素三个方面。 第三章 焊接应力和变形 1. 内应力是指在没有外力的条件下平衡于物体内部的应力。 热应力：当构件受热不均匀时结构内部产生的平衡于构件内部的应力。 2. 内应力分类：按照分布范围可分为宏观内应力、微观内应力和超微观内应力。 按产生机理可分为温度应力（热应力）、拘束应力、组织应力。 根据应力作用产生时间：瞬时应力、残余应力 3. 基本概念 （1）焊接瞬时应力：随焊接热循环过程而变化的应力。 （2）焊接残余应力：如果不均匀的温度场所造成的内应力达到材料的屈服极限，使构件局部 发生塑性变形（加热杆件中将出现压缩塑性变形），当温度恢复均匀后， 产生的内应力会残留在物体里。 （3）焊接瞬时变形：随焊接热循环过程而变化的变形。 （4）焊接残余变形：焊后在室温条件下，残留在工件上的变形。 自由变形：当某一金属物体的温度有了改变，或发生了相变，它的尺寸和形状就要发生变化， 如果这种变化没有受到外界的任何阻碍而自由地进行，这种变形称之为自由变形。 外观变形：受拘束条件决定的，构件能够表现出来的实际变形。 内部变形：受拘束条件约束，未能表现出来的变形。 自由变形为外观变形和内部变形的和。 4. 内部变形率：T εεε-e = 5. 影响焊接应力与变形的主要因素 （1）焊缝及其附近不均匀加热的范围和程度，也就是产生热变形的范围和程度。 影响因素包括焊缝的尺寸、数量、位置、母材的热物理性能（导热系数、比热及热膨胀系数）和力学性能（弹性模量、屈服极限）、焊接工艺方法（气焊、焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊、电子束焊等等）、焊接规范参数（电流、电压、速度、预热温度、焊后缓冷及焊后热处理等）、施焊方法（直通焊、跳焊、分段退焊等）。 （2）焊件本身的刚度和受到周界的拘束程度，也就是阻止焊缝及其附近产生热变形的程度。 影响因素包括焊件的尺寸和形状、胎夹具的应用、焊缝的布置及装配焊接顺序等。 焊接构件在拘束小的条件下，焊接应力大，变形小；反之，焊接应力小，变形大。
一、填空题 1、焊接结构是以金属材料轧制的板材和型材作基本元件，采用焊接加工方法，按照一定的结构组成的，并能承受载荷的（金属）结构。P1 2、焊接结构的分类：按钢材类型可分为板结构和格架结构；按综合因素分类可分为容器和管道结构、房屋建筑结构、桥梁结构、船舶与海洋结构、塔桅结构和机器结构。P2-4 3、管材对接的焊接位置可分为：平焊位置、横焊位置和多位置；板材对接的焊接位置可分为：平焊位置、横焊位置和立焊位置；板材角接的焊接位置可分为：平焊位置、横焊位置和立焊位置。P15 5、凡是用文字、图形和表格等形式，对某个焊件科学地规定其工艺过程方案和规范及采用相应工艺装备的技术文件，称之为焊接生产工艺规程。它是生产中的技术指导性文件，是技术准备和生产管理及制定生产进度计划的依据。P21 6、焊接结构制造工艺过程的主要工序有：划线（放样或号料）、切断、成形、边缘加工、制孔、装配、焊接、检验、涂漆等。P22 7、焊接结构的生产通常由四部分组成，分别是：1 生产前的准备、2 金属加工或零、部件的制作、3 装配焊接、4 成品加工、检查验收和包装出厂。P27 8、在焊接结构制造的零件加工过程中，根据对工件所产生的作用和加工结果，钢材的基本加工方法可分为：变形加工和分离加工。P38 9、在焊接结构制造的零件加工过程中，钢材经过划线和号料后，就转入下料工序，其中，主要的完成方式主要有：机械切割和热切割。P62 10、在进行焊接结构生产的装配过程中，必须具备以下三个基本条件：定位、夹紧、以及测量。 11、在焊接结构生产中，选择合理的装配一焊接顺序很关键，目前，装配一焊接顺序基本有三种类型：整装整焊、分部件装配、和随装随焊。P144 12、在焊接结构生产的转配过程中，根据不同产品、不同生产类型，有不同的装配工艺方法，主要有：互换法、选配法、和修配法。P144 13、焊接变位机械是改变焊件、焊机或焊工的空间位置来完成机械化、自动化焊接的各种机械装备。P174 14、焊接机器人工作站通常由工业机器人、焊接设备、周边设备、系统控制设备、辅助装置、等部分组成。P208 15、焊接生产线可分为三种类型，分别是：刚性焊接生产线、柔性焊接生产线、和介于二者之
《焊接结构学》期末考试试卷 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：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.联系焊缝：是一种焊缝与被连接的元件是并联的，它仅传递很小的载荷，焊缝一旦断裂结构不会立即失效，这种焊缝称为联系焊缝。 10.工作焊缝：是一种焊缝与被连接的元件是串联的，它承担着传递全部载荷的作用，即焊缝一旦断裂结构就立即失效，这种焊缝称为工作焊缝。 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:在焊接过程中，工件上的温度随着瞬时热源或移动热源的作用而发生变 化，温度随时间由低而高，达到最大值后，又由高而低的变化称为焊接热循环。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。 二、简答题 1.焊接结构的优点？ 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，应用面非常广泛。（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。比如生产过程中的声发射检测技术，焊前的材料检验，焊后的多种检测手段（X射线，超声波）等。 2.简述焊接残余变形的分类及特点？ ①纵向收缩变形，即构件焊后在焊缝长度方向上发生收缩。②横向收缩变形，即构件
焊接结构课复习题（） 第一章序论 1.什么是焊接结构?它有何优缺点? 答：全焊结构，铆焊接构，栓焊结构3种结构的总称就叫焊接结构。 焊接结构的优点：1、连接效率高2、水密性和气密性好3、重量轻4、成本低、制造周期短5、厚度不受限制 缺点：1.应力集中变化范围大2.有较大的应力和变形3.有较大的性能不均匀性，且对材料敏感4.焊接接头的整体性导致止裂困难 5.焊接接头缺陷难以避免,具有隐蔽性。 第二章焊接应力与变形 1.何谓内应力？内应力有何性质及推论？ 答：在没有外载荷作用时，平衡于物体内部的应力叫内应力。 性质：自身平衡，不稳定性 推论：内应力的波形图至少应该是三波形的，因为单波形，两波形都不能满足合力为零，合力矩为零。 2.内应力的分类？热应力和组织应力概念。 答：按内应力产生的原因来分：有热应力和组织应力。焊接应力的平衡范围较大，属于宏观内应力。 热应力：也叫温度应力，是由于构件受热不均匀而引起的应力。 组织应力：金属冷却时，在刚性恢复温度之下产生相变导致体积变化而引起的应力叫组织应力。（对于低碳钢，刚性恢复温度是600度，而它的奥氏体转变温度是600~700度之间，600度以下没有相变发生，所以低碳钢不存在组织应力） 按内应力平衡的范围分第一，二，三类内应力。 按内应力产生的时间来分：有瞬时应力和残余应力 3.何谓自由变形、外观变形、内部变形？搞懂他们的相互关系。利用三等份板条中间 板均匀加热的模型理解焊接应力与变形产生的原因？ 答：1.自由应变εT：当某一金属物体的温度有了改变，或发生了相 变，它的尺寸和形状就要发生变化，如果这种变化没有受到外界的 任何阻碍而自由地进行，这种变形称之为自由变形。如果增加一个 一个约束条件，自由应变εT就不能完全表现出来，表现出来的部分为外观应变εe，而未表现出来的部分就叫内部应变ε。（弹性内部应变ζS和塑性内部应变εp）在温度恢复到T0之后，塑性内部应变将保留下来，这样原杆件将缩短εp 。 三等分板条的力学模型:如果中间部分的温度上升小，出现的不可见变形处于弹性范围内，当温度恢复到原始状态，则刚才出现的应力和变形都会消失,不会有残余应力和变形出现. 如果中间部分的温度上升大，温度恢复后，中间部分受拉应力而两侧部分则受压应力。 4.研究焊接应力与变形的基本假设。 答：1.热物理性能的简化:设材料的热物理参数不随温度变化 2.在500℃度以下屈服极限ζs为常量，500～600℃之间，线性下降到０.大于600℃度认为材料丧失弹性。 3.平截面假设:构件的某截面在加热前是平面，那么加热变形后仍然保持平面。 5.焊缝的纵向收缩和横向收缩是以焊缝为参照系的,而与焊件的纵横无关。 6.各种焊接变形（收缩变形，弯曲变形，角变形、波浪变形、焊接错边、扭曲变形）
焊接复习soingon 0.焊接结构优点：焊接接头强度高、焊接结构设计灵活性大、焊接接头密封性好、焊前准 备工作简单、易于结构的变更和改型、焊接结构成品率高。 1.焊接结构缺点：存在较大的焊接应力和变形、对应力集中敏感、焊接接头的性能不均匀。 2.影响构件焊接性的因素：与材料有关的因素、与设计有关的因素、与制造有关的因素。 3.焊接热复杂性表现：焊接热过程的局部性或不均匀性。焊接热过程的瞬时性、焊接热源 的相对运动。 4.焊接热循环的主要参数：加热速度、加热最高温度、在相变温度以上停留时间、冷却速 度。 5.内应力：指在没有外力的条件下平衡于物体内部的应力。热应力是由于构件不均匀受热 所引起的。 分类：按作用时期分: 焊接过程中出现的称瞬时应力(热应力或温度应力);焊接后保留下来的称残余应力。 按分布范围分:宏观内应力(范围一般与结构尺寸相当)、微观内应力(晶粒尺寸) 和超微观内应力（晶格)。 6. 自由变形、外观变形和内部变形的区别。 ，所得的变形称之为自 1)自由变形: 一端固定的直杆均匀加热时，杆件将自由伸长△L T 由变形。 2）外观变形: 假如杆件受到约束，实际只能伸长△Le，这是可见的变形，称之为外观变形。 3）内部变形 :由于存在约束，杆件在自由状态下所应有的变形与实际存在的变形有所不同，构件内部由于压缩而未表现出来的那部分变形△L，称为内部变形。 7.焊接残余变形有哪些种类？角变形产生的原因。 1）纵向变形：---焊后沿焊接方向发生收缩。 2）横向变形：---焊后垂直于焊接方向发生收缩。 3）挠曲变形：─在穿过焊缝线并与板件垂直的平面内变形。 ─非对称结构、焊缝不在构件中性线上时发生。 4）角变形：─焊后构件的平面围绕焊缝产生的角位移。 ─厚度方向的非均匀热分布造成紧靠焊缝线的变形。 5）波浪变形：焊后构件呈波浪形，当板件较薄时，热热压缩应力造成失稳。 6）错边：长度、厚度方向 7）扭转（螺旋形变形） 原因：厚度方向温度分布不均匀─横向塑性变形不均匀→角变形 加热时─焊接面高温，产生压缩塑变;背面低温，甚至产生拉伸变形。 冷却后，产生弯曲变形，即角变形. 8.残余应力的影响：对静载强度的影响、对刚度的影响、对杆件受压稳定性的影响、对构 件精度和尺寸稳定性的影响、对应力腐蚀开裂的影响。 9.焊后调控焊接残余应力与变形的措施：机械方法、加热方法。 10. 在焊接过程中如何调节内应力?焊后消除焊接内应力的主要方法? 在焊接过程中调节内应力的措施 （1）采用合理的焊接顺序和方向尽量使焊缝能自由收缩，先焊收缩量比较大的焊缝。 先焊工作时受力较大的焊缝。 （2）在焊接封闭焊缝或其它刚性较大，自由度较小的焊缝时，可以来用反变形法来增加
焊接工艺学 1－1焊接电弧的引燃过程 电弧具有两个特性，那就是它能发出强烈的光和大量的热。 1.焊接电弧 焊接电弧：由电源供给的，具有一定电压的两电极间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。 2.焊接电弧的引燃过程 焊接电弧的引燃的有关因素：焊接电流强度、电弧中的电离物质、电源的空载电压及其特性等。 1－2焊接电弧的构造及静特性 1.焊接电弧的构造及温度焊接电弧的构造可划分三个区域：阴极区、阳极区、弧柱。 （1）阴极区的温度达2400－3500°K，放出的热量占36%左右。（2）阴极区的温度达2600－4200°K，放出的热量占43%左右。（3）弧柱的中心温度达6000－8000°K，放出的热量占21%左右。（4）电弧电压：电弧两端之间的电压降。 2.电弧的静特性 电弧静特性：在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流与电弧电压变化的关系。 影响电弧静特性的因素： （1）电弧长度的影响；
（2）电弧周围气体种类的影响； （3）电弧周围气体介质压力的影响。 1－3焊接电源的极性、应用及电弧的稳定性 1.焊接电源的极性 正接：就是焊件接电源正极、电极接电源负极的接线法。 反接：就是焊件接电源负极、电极接电源正极的接线法。 2.焊接电源极性的应用 如焊接厚钢板采用酸性焊条时，可采用直流正接性，以获得较大的熔深；焊接薄板采用酸性焊条时，可采用直流反接性，可防止烧穿。若酸性焊条采用交流电焊机时，其熔深则介于直流正接性和反接性之间。 1-4焊接电弧的偏吹 1.焊接电弧偏吹的原因 （1）焊条的偏心度过大； （2）电弧周围气流的干扰； （3）磁偏吹。 2.减少防止焊接电弧偏吹的方法 （1）采用小电流短弧焊接； （2）适当调整焊条角度，使焊条偏吹的方向转向熔池。 （3）采用大坡口宽间隙。 1-5预热、后热、焊后热处理及提高手工电弧焊生产的途径 1.预热作用
1.焊接结构与铆接结构相比有什么特点？ 优点1) 焊接接头强度高。 2) 焊接构件设计灵活性大。 3) 焊接接头密封性好。 4) 焊前准备工作简单。 5) 易于构件的变更和改型。 6）焊接构件的成品率高。 缺点1)焊接结构具有较大的焊接应力和变形 2)对应力集中敏感 3)焊接接头的性能不均匀 2.构件焊接性及影响因素。 与“材料焊接性”的概念相比，构件焊接性的意义更为广泛，它可以包括：“材料的焊接适应性”、“设计的焊接可靠性”、“制造的焊接可行性”。焊接残余应力和焊接变形是焊接性的重要组成部分，它影响到冷热裂纹的产生，使用性能并妨碍制造过程。 影响因素： 1）与材料相关的因素母材和填充材料的类型（化学）成分和显微组织 2）与设计有关的因素构件的形状、尺寸、支撑条件和负载、焊接类型、厚度和配置3）与制造有关的因素焊接方法、速度、操作、坡口形状、焊接顺序、多层焊、定位焊、夹紧、预热和焊后热处理。 3.焊接内应力种类，温度应力产生原因。 分类：按作用时期分: 焊接过程中出现的称瞬时应力(热应力或温度应力);焊接后保留下来的称残余应力。 按分布范围分:宏观内应力(范围一般与结构尺寸相当)、微观内应力(晶粒尺寸)和超微观内应力（晶格)。 温度应力产生原因： 热应力是由于构件不均匀受热引起的。物体受热膨胀，冷却收缩，即温度变化引起变形。若课、可自由变形，则变形是温度变化唯一反映，若受拘束，则在物体内部产生内应力，即为温度应力。 4.自由变形、外观变形和内部变形的区别。 1)自由变形: 一端固定的直杆均匀加热时，杆件将自由伸长△L T，所得的变形称之为自由变形。 2）外观变形: 假如杆件受到约束，实际只能伸长△Le，这是可见的变形，称之为外观变形。3）内部变形 :由于存在约束，杆件在自由状态下所应有的变形与实际存在的变形有所不同，构件内部由于压缩而未表现出来的那部分变形△L，称为内部变形。 5.纵向和横向残余应力的分布与影响因素。 1)与焊缝方向平行的应力称为纵向应力，用σx表示。 （1）低碳钢情形：对长板条和细长构件，焊缝及其附近区域中的纵向应力是拉应力，数值一般达到材料的屈服极限 （2）钛、铝合金的特殊性: 应力分布总的规律和低碳钢相似，但不同的材料引起纵向应力变化的规律不同。①材焊缝中的纵向应力较低，一般仅为0.5~0.8σs（母材的屈服极限）。 ②铝材焊缝中的纵向应力亦较低，一般仅为0.6~0.8 σs（母材的屈服极限）。 (3)圆筒上环形焊缝引起的纵向应力（对圆筒来讲就是切向应力）的分布与平板不同。 ①当圆筒直径与厚度之比较大时，σx的分布和平板上的情况相似。切向的最大应力可以
《焊接结构学》重点归纳 1.焊接结构的优点:(1)焊接接头强度高;(2)焊接结构设计灵活性大;(3)焊接接头密封性好;(4)焊前准备工作简单;(5)易于结构的变更和改型;(6)焊接结构的成品率高. 焊接结构的缺点:(1)存在较大的焊接应力和变形;(2)对应力集中敏感;(3)焊接接头的性能不均匀. 2.内应力：所谓内应力是指在没有外力的条件下平衡于物体内部的应力. 3.内应力的分类:按其分布范围可分为三类:宏观内应力,微观内应力,超微观内应力. 按其产生机理分类:热应力(温度应力),残余应力,相变应力,相变残余应力. *热应力是由于构件不均匀受热所引起的. 4.焊接残余应力的分类:(1)纵向残余应力;(2)横向残余应力;(3)厚板中的残余应力;(4)拘束状态下焊接的内应力;(5)封闭焊缝引起的内应力;(6)相变应力. 5.纵向应力沿板材横截面上的分布表现为中心区域是拉应力,两边为压应力,拉应力和压应力在截面内平衡. 6.横向残余应力产生的直接原因是来自焊缝冷却时的横向收缩,间接原因是来自焊缝的纵 向收缩. 7.焊接残余应力的影响:(1)内应力对静载强度的影响;(2)内应力对刚度的影响;(3)内应力对杆件受压稳定性的影响;(4)内应力对构件精度和尺寸稳定性的影响;(5)内应力对应力腐蚀开裂的影响. 8.焊接残余变形的分类:(1)纵向收缩变形;(2)横向收缩变形;(3)挠曲变形;(4)角变形;(5)波浪变形;(6)错变变形;(7)螺旋形变形. 9.焊接变形的危害影响:(1)需要进行校正,耗工耗时;(2)比较复杂的变形的校正工作量可能比焊接工作量还要大,而有时变形太大,造成废品;(3)增加了机械加工工作量,同时也增加了材料消耗.焊接变形的出现还会影响构件的美观和尺寸精度,并且还可能降低结构的承载能力,引发事故. 10.纵向收缩引起的挠曲变形:当焊缝在构件中的位置不对称,即焊缝处于纵向偏心时，所引起的收缩力Ff是偏心的.因此,收缩力Ff不但使构件缩短,同时还造成构件弯曲. 11.焊缝对于整个构件的中性轴对称,并不意味着在组焊的过程中始终是对称的.因为,随着组焊过程的进行,构件的中性轴位置和截面惯性矩是变化的.这也意味着,通过变化组焊的顺序,有可能对挠曲变形进行调整. 12.波浪变形:薄板所承受的压应力超过某一临界值,就会出现波浪变形,或称为压曲失稳变形. 13.焊接错边:是指两被连接工件相对位置发生变化,造成错位的一种几何不完善性. 产生原因:错边可能是装配不当造成的,也可能是由焊接过程造成的.焊接过程造成错边的主要原因之一是热输入不平衡;焊缝两侧的工件刚度的差异也会引起错边,刚度小的一侧变形位移较大,刚度大的一侧位移小,因而造成错边. 14.焊接残余应力的测量: 1.焊接残余应力的破坏性测量: (1)单轴焊接残余应力的测量:①切条法;②弹性变形法. (2)双轴焊接残余应力的测量:①切块法;②钻孔法;③盲孔法;④套孔法. (3)三轴焊接残余应力的测量. 2.焊接残余应力的非破坏性测量:(1)X射线衍射法;(2)中子衍射法. 3.相似关系. 15.焊接残余应力与变形的调控措施：
《焊接结构生产》复 习题
《焊接结构生产》复习题一 一、填空题 1、焊接接头是一个、和都不一样的不均匀体。 2、选择预热温度主要应根据钢材的倾向大小、、条件、结构等因素决定。 3、应力集中是结构产生断裂和断裂的主要原因之一。 4、反变形法主要用来消除焊件的变形和变形。 5、角变形与焊接，接头，坡口等因素有关。 6、根据应力作用方向，焊接应力可分为向应力和向应力。 7、调节焊接应力的主要措施有措施、措施、焊后措施。 8、焊接结构的疲劳强度，在很大程度上决定于构件中的情况。 9、钢材除锈有时用化学除锈法，化学除锈法一般分为和。 10. 焊接接头的两个基本属性是和。 11、焊接接头的基本形式有四种：、、和等。 12、焊接生产中常用热处理法来消除焊接残余应力，常用的热处理方法有和。 二、选择题 1、焊接工艺评定试件的类型有板状试件、（）和T型接头试件。 A 板和管接头试件 B 管状试件 C 角接接头试件 2、产生焊接应力与变形的因素很多，其中最根本的原因是焊件（）。 A 焊缝金属的收缩 B 受热不均匀 C 金相组织的变化 3、气割操作时，割嘴与工件表面的距离应保持在（）范围内。 A 5 -10mm B 10-15mm C 15-20mm 4、既能用来测量水平度，又能用来测量铅垂度的工具是（）。 A 水准仪 B 水平尺 C 经维仪 5、焊接热参数主要包括（）、后热和焊后热处理。 A 预热 B 中间热处理 C 消氢处理 6、最容易导致脆性断裂的焊接缺陷是（）。 A 咬边 B 裂纹 C 未焊透 7、通常，焊接过程中焊件的变形方向与焊后焊件的变形方向（）。 A 相同 B 相反 C 无一定关系 8、火焰矫正薄板波浪变形通常采用（）加热。 A 点状加热 B线状 C 三角形 9、通常在材料发生塑性变形时，仍有部分弹性变形存在。而弹性变形部分在卸载时要恢复原态，使弯曲件的曲率和角度发生变化，这种现象叫（）。 A 卸载现象 B 材料记忆现象 C 回弹现象 10、在焊接结构中，焊缝及其附近区域的纵向残余应力为（）。 A 拉应力 B 压应力 C 拉应力和压应力 三、判断题 1、焊接应力与变形产生的根本原因是焊件受热不均匀。（） 2、搭接接头的正面角焊缝为减少弯曲应力，搭接长度应大于板厚的4倍。（） 3、焊件厚度相同时，焊缝的长度越长，纵向收缩量越小。（） 4、卷板时对中的目的是防止工件产生的扭斜。（） 5、装配时定位焊缝所用的焊条可任意选取。（） 6、产生扭曲变形的原因是焊缝的角变形沿焊缝长度方向分布不均匀。（）
焊接结构生产试题及答 案 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】
《焊接结构生产》试题使用教材：焊接结构生产试题范围：全册 出版社：机械工业出版社版次：第2版 学校名称：白银市工业学校 填空题 1.由焊接而引起的焊件尺寸的改变称为。 2.按照变形外观形态来分，可将焊接变形分为、 、、、 5种基本变形形式。 3.常用的矫正焊接变形的方法有、 、三种。 4.焊接接头由、、三个部分组成。 5.根据构件的图样，按1:1的比例或一定比例在放样台或平台上画出其所需要图形的过程称为。 6. 、、是装配工序的三个基本条件。 7.装配—焊接夹具一般由、和 组成。 8.应用夹紧机构的核心问题是如何正确施加夹紧力，即确定夹紧力的、、三个要素。 9.焊接变位机械是改变、、的操作位置，达
到和保持的装配—焊接工艺装备。 10. 是工艺过程的最小组成部分。 名词解释 1.应力： 2.预处理： 3划线： 4.装配： 5.装配—焊接工艺装备： 6.工序： 7.变形： 8.焊接工艺规程： 9.焊接接头： 10.应力集中： 判断题 1.焊接过程是一个不均匀加热和冷却的过程，因而焊接结构必然存在焊接残余应力和变形。（） 2.材料的塑性越好，其允许变形的程度越大，则最小弯曲半径越大。（） 3.钢材矫正的方法按钢材作用力的不同分为手工矫正、机械矫正、火焰矫正和高频热点矫正。（）
4.旋压是利用凸模把板料压入凹模，使板料变成中空形状零件的工序。（） 5.定位焊必须按正式焊缝的工艺条件施焊。（） 6.焊接回转台属于焊机变位机械。（） 7.焊接滚轮架是一种焊件变为机械。（） 8.焊工变位机又称焊工升降台。（） 9.工位是工艺过程的最小组成部分。（） 10.焊接结构的技术要求一般包括使用性能要求和工艺性能要求。（） 简答题 1.产生焊接应力与变形的原因有哪些？ 2.消除或减小焊接残余应力的方法有哪些？ 3.影响焊接接头性能的因素主要有哪些？ 4.预防焊接结构脆性断裂的措施有哪些？ 5.提高工件疲劳强度的措施有哪些？ 6.焊接结构生产主要包括哪些工艺过程？ 7.钢材的矫正方法有哪些？ 8.焊接工装的作用是什么？简述焊接工装的分类？ 9.什么是焊接结构工艺性分析？它的目的是什么？ 10.从减小焊接应力与变形的角度分析焊接结构工艺的合理性。
焊接结构课程设计指导书 机电工程系 洛阳理工学院
目录 前言 (2) 一．课程设计的性质和目的 (3) 二．课程设计的基本任务 (3) 三．课程设计的基本要求 (3) 四．课程设计的基本步骤 (4) 五．课程设计说明书要求 (4) 六．课程设计内容简介 (4) 七．附录 (6)
前言 课程设计是焊接结构生产课程教学的最后一个环节，是对学生进行全面系统的训练。课程设计可以让学生将学过的零碎知识系统化，真正地把学过的知识落到实处，进一步激发学生学习的热情，因此课程设计是必不少的，是非常必要的。 但是，在教学实践中，一方面，我们感到学生掌握的理论知识和实践知识有限；另一方面课程设计的时间有限。要想学生在规定时间内，运用自己有限的知识去独立完成某一焊接结构的全部设计是不现实的。因此，在两周的课程设计时间内，除了让每个学生清楚地了解焊接结构的整个设计、装配过程外，更应该注重焊接结构设计的某一细节，完全弄懂、弄透，能够达到举一反三的目的，从而培养学生设计焊接结构的初步能力。 基于以上认识，作者编写了《焊接结构课程设计指导书》。 编者
一、课程设计的性质、目的 焊接作为先进制造技术的重要组成部分，在国民经济的发展和国家建设中发挥了重要的作用。焊接技术在航空航天、核能、船舶、电力、海洋钻探、高层建筑等领域得到了广泛的应用。焊接结构是焊接技术应用于工程实际产品的主要形式，也是在许多部门中应用最为广泛的金属结构。焊接结构学作为焊接专业基础课，对学生的专业知识和技能的培养具有重要的作用。《焊接结构》课程设计是在完成焊接结构理论教学课程后，进行的综合运用所学基本知识和技能的一个非常重要的教学环节。本周开展了焊接结构学的课程设计，主要目的：进一步加深学生对焊接结构学理论知识的回顾和焊接结构在实际生产中的应用； 通过本次课程设计，使学生将理论知识与实际的焊接构件设计相结合，培养学生的理论联系实际的能力； 本次课程设计可以采用计算机绘图和手工试图，使学生加深绘图要点和培养计算机绘图技能； 通过本次课程设计培养学生的查阅技术资料、团队协作和独立创新能力。 二、课程设计的主要内容和基本任务 了解焊接结构、工况环境、制造过程的特点，掌握焊接结构的整体设计、焊接工艺规程、焊接工艺卡的编制要领。最终能根据实际需要独立研究设计相应的焊接结构，制定相关的焊接工艺。设计主体可以是梁柱桁架类和压力容器结构，对选择构件进行结构的设计，焊接接头（对接、搭接、T形和角接头）合理性分析，对相关接头的强度进行简单的计算，对易产生的应力应变特征进行分析，绘制部分结构的草图，最后绘制一张A1焊接结构图纸，并编写课程设计说明书一份。 三、课程设计的基本要求 熟悉焊接结构（梁柱桁架类和压力容器结构）的结构特点，了解焊接结构（梁柱桁架类和压力容器）各部分的受力及运行状态、结构特点以及影响制造工艺的因素并能按实际情况具体制定相应的工艺流程卡和工艺卡（具体要求见附录）。 具体要求： 1) 要充分认识课程设计对培养自己的重要性，认真做好设计前的各项准备工作； 2) 既要虚心接受老师的指导，又要充分发挥主观能动性。结合课题，独立思考,努力钻研，勤 于实践，勇于创新；
第九单元 焊缝和母材的不连续 裂纹 定义: 是最危险的不连续。 分类：热裂纹和冷裂纹。 热裂纹是在金属凝固时的高温下产生的，这种裂纹是在晶间扩展的，也就是说，这种裂纹是在晶粒间形成的。如果我们观察一个热裂纹的断裂面，我们会看到各种回火的颜色说明热裂纹是在高温下产生的。 冷裂纹是在金属冷却到室温后产生的。那些在在役条件下形成的裂纹也是冷裂纹。延迟裂纹、焊道下裂纹、氢致裂纹都是冷裂纹。冷裂纹可在晶粒间或晶粒内扩展。 裂纹的位置：焊喉、根部、焊趾、弧坑、焊道下、热影响区和母材的裂纹。 焊喉裂纹是因为裂纹是沿着焊喉延伸，或者是沿着焊缝截面的最小通经延伸。它们通常是纵向裂纹也是热裂纹。焊喉裂纹可在焊缝表面看得到。因此，术语“中心裂纹”通常就是指这种情况。 焊喉裂纹产生的原因：在垂直于焊缝轴线上拘束度大的接头，尤其当焊缝截面小的时候容易形成焊喉裂纹。 根部裂纹通常是纵向的，但是它们可能会在焊缝或母材内扩展。之所以叫它根部裂纹是因为它们通常在焊缝根部或是根部表面形成。与焊喉裂纹一样，它们通常与焊接收缩应力有关。因此，它们通常是热裂纹。 焊趾裂纹是指焊趾处开裂而扩展到母材。焊缝的几何形状，如焊缝加强高或内凹可能会在焊趾处形成应力集中。再加上热影响区的金相组织韧性较差，从而更易产生焊趾裂纹。焊趾裂纹通常是冷裂纹。焊趾开裂是由焊接横向收缩应力或在役应力造成的，或是两者兼而有之。 弧坑裂纹发生在单个焊道的终点处。如果焊工在收弧的时候没有完全填满熔池，将在收弧处形成浅滩或是弧坑。这样的薄弱区域，再加上焊接收缩应力，将形成弧坑裂纹或是网络状的裂纹，这些裂纹都是以弧坑为中心向外散发。当弧坑裂纹是以径向分布时，通常也称为弧坑星状裂纹。 焊道下裂纹是一种非常有害的裂纹，因为它可能会在焊接很多小时以后才开始扩展。所以焊道下裂纹也称为延迟裂纹。焊道下裂纹是因为焊接区有氢的存在，焊件表面应清理干净以消除氢的来源。也可用预热的方法来消除裂纹。 热影响区裂纹：由于热影响区的韧性比焊缝和母材要差，所以即使没有氢也会在热影响区开裂。拘束度大的时候，收缩应力足以在热影响区产生裂纹，尤其是脆性材料，如铸铁。
第一章 1、解释下列名词：焊接电弧、热电离、场致电离、光电离、热发射、场致发射、光发射、粒子碰撞发射、热阴极型电极、冷阴极型电极。 焊接电弧：由焊接电源提供能量，在具有一定电压的两电极之间或电极与母材之间的气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。 热电离：气体粒子受热的作用而产生电离的过程。 场致电离：在两电极间的电场作用下，气体中的带电粒子的运动被加速，最终与中性粒子发生非弹性碰撞而产生电离。 光电离：中性粒子受到光辐射的作用而产生的电离过程。 热发射：固态或者液态物质（金属）表面受热后其中的某些电子具有大于逸出功的动能而逸出表面的现象。 场致发射：当固态或者液态物质（金属）表面空间存在强电场时，会使阴极较多的电子在电场的作用下获得足够的能量而克服电荷之间的静电吸引而发射出表面。 光发射：当固态或者液态物质（金属）表面接受光射线的辐射能量时，电极表面的自由电子能量增加最后飞出电极表面的现象。 粒子碰撞发射：当高速运动的粒子（电子或正离子）会碰撞金属电极表面，将能量传给电极表面的电子，使电子能量增加并飞出电极表面的现象。 冷阴极型电极：当使用钢，铜，铝等材料作为阴极时，其熔点和沸点都较低，阴极温度不可能很高，热发射不能提供足够的电子，这种电弧称为“冷阴极电弧”，电极称为“冷阴极型电极”。 热阴极型电极：当使用钨，碳等材料作阴极时，其熔点和沸点都较高，阴极可以被加热到很高的温度，电弧阴极区的电子可以主要依靠阴极热发射来提供，这种电弧称为“热阴极电弧”，电极称为“热阴极型电极”。 2、试述电弧中带电粒子的产生方式。 答：电弧中的带电粒子指的是电子、正离子和负离子。赖以引燃电弧和维持电弧燃烧的带电粒子是电子和正离子，这两种带电粒子的产生主要依靠电弧中的气体介质的电离和电极的电子发射两个过程。 气体的电离形式有：热电离，场致电离和光电离。 电子发射方式有：热发射场致发射光发射粒子碰撞发射 3、焊接电弧由哪几个区域组成？试述各区域的导电机构。 （1）焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成。 （2）阴极区的导电机构有以下三类： A 热发射型——当采用W、C等热阴极型材料作为阴极，而且流过大电流时能发 生热发散性导电。 B 场致发射型——当采用Cu、Fe、Al等冷阴极型材料作为阴极，或采用W、C等 热阴极型材料作为阴极但电流比较小时，主要发生场致发射型导电。 C 等离子型——低气压钨极氩弧焊或使用冷阴极、小电流时容易产生的一种导电 机构。 阳极区的导电机构——阳极区主要接受来自弧柱的电子流，同时，还要向弧柱区发射正离子流。根据电弧电流密度的大小，阳极区可以通过两种方式提供正离子。 A 场致电离——电流密度较小时 B 热电离——电流密度较大 4、何谓最小电压原理？ 答：在电流和周围条件一定的情况下，稳定燃烧的电弧将自动选择一适当的断面，以保
一丶名词解释 1.残余应力：如果不均匀温度场所造成的内应力达到材料屈服极限，使局部区域产生塑性变形。当温度恢复原始的均匀状态后就会产生新的内应力，这种内应力是温度均匀后残存在物体中的称为残余应力。 2.自由变形：如果热变形不受外界的任何约束而自由地进行则称为自由变形。 3.外观变形：如果物体在温度变化中受到阻碍，使其不能完全自由变形，只能部分地变现出来，则能表现出来的这部分变形称为外观变形。 4.内部变形：如果物体在温度变化中受到阻碍，使其不能完全自由变形，而未能表现出来的那部分变形称为内部变形 5.横向残余应力：把垂直于焊缝方向的残余应力称为横向残余应力。（σy） 6.纵向残余应力：把沿焊缝方向的残余应力，称为纵向残余应力（σx） 7.焊接热循环：在连续移动热源焊接温度场中，焊接区某点所受的急剧加热和冷却的过程叫做焊接热循环。 8.焊接接头的基本属性：焊接接头因焊缝形状和布局不同会引起不同程度的应力集中，再上焊接接头残余应力与变形和高刚性就构成了焊接接头的基本属性。 9.低组配接头：焊缝金属强度比母材低。高祖配接头：焊缝金属强度比母材高 10.对接接头：两焊件表面构成大于或等于135°，小于或等于180°夹角，即两板件相对端面焊接而形成的接头。 11.搭接接头：两板件部分重叠起来进行焊接所形成的接头 12.T形接头：将互相垂直的被连接件用角焊缝连接起来的接头。 13.角接头：两板件端面构成为直角的焊接接头。 14.应力集中：接头局部区域的最大应力值（σmax）比平均应力值（σav）高的现象。 15.应力集中系数：应力集中的大小，常以应力集中系数Kt表示。即Kt=σmax/σav，式中σmax为截面中最大应力值，σav为截面中平均应力值。 16.余高：在对接接头中，焊缝高度略高于母材表面高出部分叫做焊接的余高 17.工作焊缝和联系焊缝：○1一种焊缝与被连接的元件是串联的，它承担着传递全部载荷的作用， 即焊缝一旦断裂，结构立即失效其应力为工作应力。○2一种焊缝与被连接的元件是并联的，它仅传递很小的载荷，主要起元件相互联系作用，即焊缝一旦断裂结构不会立即失效。其应力称为联系应力。 18.低应力脆性断裂：脆性破坏时的工作应力一般不高，破坏应力往往低于材料的屈服强度，或低于结构的许用应力。因此也把脆性断裂称为低应力脆性断裂。 19.韧性转变温度：大多数塑性金属材料随温度下降会发生从韧性断裂向脆性断裂的过渡这种断裂类型的转变称为韧性—脆性转变，所对应的温度称为韧性—脆性转变温度。 20.应力疲劳和应变疲劳：○1在循环应力水平较低时，弹性应变起主导作用此时疲劳寿命较长，称 为应力疲劳或高周疲劳。○2在循环应力水平较高时，塑性应变其主导作用此时疲劳寿命较短，称为应变疲劳或低周疲劳。 21.咬边：指由于焊接参数选择不当，或操作方法不正确，使焊缝边缘留下的凹陷。 22.错边：由于厚薄不同的钢板对接所引起的焊缝中心线偏移，或由于成型时尺寸公差所引起的对接焊缝错边。 23.S-N曲线：在给定平均应力，最小应力或应力比的情况下，应力幅度或应力范围，最大应力与疲劳破坏时的循环次数的关系称为S-N曲线（应力—寿命曲线） 24.机械拉伸法：对焊接构件进行加载，使焊缝塑性变形区得到拉伸，以减小由焊接引起的局部压缩塑性变形量和降低内应力。 25.反变形法：为了抵消焊接残余变形，焊前先将焊件向与焊接残余变形相反的方向进行人为预设变形。
一、填空题 1焊接结构是以金属材料轧制的—板材—和—型材—作基本元件，采用—焊接—加工方法，按照一定的—结构_组成的，并能承受载荷的（金属）结构。P1 2、焊接结构的分类：按钢材类型可分为_板_结构和格架—结构；按综合因素分类可分为容器和管道结构、—房屋建筑—结构、—桥梁—结构、船舶与海洋—结构、—塔桅—结构和—机器—结构。P2-4 3、管材对接的焊接位置可分为：_平焊—位置、横焊位置和多位置：板材对接的焊接位置可分 为：平焊位置、横焊位置和立焊位置；板材角接的焊接位置可分为: 平焊位置、横焊 位置和立焊位置。P15 5、凡是用文字、图形和表格等形式，对某个焊件科学地规定其工艺过程方案和规范及采用相应工艺装备的技术文件，称之为焊接生产工艺规程。它是生产中的技术指导性文件，是技术准备和生产管理及制定生产进度计划的依据。P21 6、焊接结构制造工艺过程的主要工序有：划线（放样或号料）、切断、成形、边缘加工、制孔、装 配_、焊接、检验、涂漆等。P22 7、焊接结构的生产通常由四部分组成，分别是：1生产前的准备、2金属加工或零、部件的制作、3装配焊接、4 成品加工、检查验收和包装出厂。P27 8在焊接结构制造的零件加工过程中，根据对工件所产生的作用和加工结果，钢材的基本加工方法可分为：变形加工和分离加工。P38 9、在焊接结构制造的零件加工过程中，钢材经过划线和号料后，就转入下料工序，其中，主要的完成方式主要有：机械切割和热切割。P62 10、在进行焊接结构生产的装配过程中，必须具备以下三个基本条件：定位、夹紧、以及测量。 11、在焊接结构生产中，选择合理的装配一焊接顺序很关键，目前，装配一焊接顺序基本有三种类型： 整装整焊、分部件装配、和随装随焊。P144 12、在焊接结构生产的转配过程中，根据不同产品、不同生产类型，有不同的装配工艺方法，主要有：互换法、选配法、和修配法。P144 13、焊接变位机械是改变焊件、焊机或焊工的空间位置来完成机械化、自动化焊接的各种机械装备。P174 14、焊接机器人工作站通常由工业机器人、焊接设备、周边设备、系统控制设备、辅助装置、等部分组成。P208 15、焊接生产线可分为三种类型，分别是：刚性焊接生产线、柔性焊接生产线、和介于二者之间的过渡型生产线。P225