焊接结构
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1、焊接结构的特点是什么?
答: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。
4、焊接热过程的复杂性主要表现在哪些方面?
答:主要表现在:1)焊接热过程的局部性和不均匀性;
2)焊接热过程的瞬时性(非稳态性);
3)焊接热源的相对运动。
5、什么是内应力?什么是热应力?
答:内应力: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。
6、当金属物体的温度发生变换或发生相变时,它的形状和尺寸就要发生变化。如果这种变
化没有受到外界的任何阻碍而自由进行,这种变形称为自由变形。
自由变形的大小称为自由变形量;单位长度上的自由变形量称为自由变形率。
当杆件的伸长受阻碍,使其不能完全自由变形时,变形量只能部分表现出来,则将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。而未表现出来的那部分变形,称为内部变形;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。
7、焊接的残余应力分为哪几类?
答:纵向残余应力、横向残余应力、厚度方向上的残余应力、拘束状态下焊接的内应力、封闭焊缝引起的内应力、相变应力。
8、焊接残余变形有哪几种?
答:纵向收缩变形、横向收缩变形、挠曲变形、角变形、波浪变形、错边变形、螺旋形变形(其中前两者为平面内的变形,后五者为平面外的变形)。
9、焊接残余应力与变形的调整与控制有哪些措施?
答:(1)调控焊接应力与变形的焊前措施:
1)合理地选择焊缝的形状和尺寸
其应遵循的原则是:①尽可能使焊缝长度最短;
②尽可能使板厚小;
③尽可能使焊脚尺寸小;
④断续焊缝和连续焊缝相比,优先选择断续焊缝;
⑤角焊缝与对接焊缝相比,优先选择对接焊缝。
2)尽量避免焊缝的密集与交叉
3)合理地选择肋板的形状并适当地安排肋板的位置,可以减少焊缝,提高肋板加固的效果
4)采用压形板来提高平板的刚性和稳定性,也可以减少焊接量和减少变形。
5)联系焊缝可采用断续焊缝的形式以降低热输入总量,并且尽量把工作焊缝变为联系焊缝
6)预变形法或反变形法也是要优先考虑的重要措施之一
(2)焊后调控焊接残余应力与变形的措施:
1)机械方法; 2)加热方法。
(3)随焊调控焊接应力与变形的措施:
1)刚性固定法;
2)减小焊缝的热输入
3)合理安排装配焊接的顺序
4)预拉伸法
5)焊时温差拉伸法
6)随焊激冷法
7)随焊碾压法
8)随焊锤击法
9)随焊冲击碾压法
P130-图4-2影响焊接接头性能的主要因素?
焊缝金属(缺陷):咬边、裂纹、未焊透、气孔、夹渣
热影响区:裂纹、脆化
10、什么是焊接接头?
答:熔焊焊接接头是在高温移动热源局部加热、快速冷却条件下形成的,接头一般可分焊缝金属、熔合区、热影响区和母材四个组成部分。
11、坡口形式有哪几种?选择坡口形式时通常要考虑哪几个方面?
答:坡口形式有:卷边、平对、V形、U形、X形、K形等。
选择坡口形式时通常要考虑:1)可焊到性或便于施焊;
2)降低焊接材料的消耗量;
3)坡口易加工;
4)减小或控制焊接变形。
12、最理想的坡口形式时什么?为什么?
答:最理想的坡口形式是U形坡口;
因为同等厚度下U形坡口需要的填充金属量少,节省母材和焊材,并且在同种焊
接方法的情况下,其热输入量最小。
13、接头形式有哪几种?最理想的接头形式是什么?为什么?
答:接头形式有对接接头、搭接接头、角接接头、“丁”“十”字接头。其中,最理想的接头形式是对接接头。因为:1)对接接头的焊后残余应力较小;
2)对接接头的焊接变形量较小;
3)对接接头的应力集中系数较小;
4)在工作过程中对接接头所受的应力状态较好。
14、什么是应力集中及应力集中系数?造成应力集中的原因是什么?
答:所谓应力集中,是指接头局部区域的最大应力值(ζmax)比平均应力值(ζav)高的现象。而应力集中的大小常以应力集中系数K T表示,即:K T=ζmax /ζav,
(式中,ζmax为截面中最大应力值;ζav为截面中平均应力值。)
造成应力集中的原因主要有:1)焊缝中存在工艺缺陷;
2)焊缝外形不合理;
3)焊接接头设计不合理。
15、材料发生脆性断裂时有什么特点?
答:1)脆性断裂一般都在应力不高于结构的设计应力和没有显著地塑性变形的情况下发生,不易事先发现和预防,因此往往造成人身伤亡和财产的巨大损失,所以
通常称这类破坏为低应力脆性破;
2)塑性材料也发生脆性破坏;
3)脆性断裂总是有构件内部存在宏观尺寸(0.1mm以上)的裂纹源扩展引起的。
这种宏观裂纹源可能是在制造过程或使用过程中产生的;
4)裂纹源一旦超过某个临界尺寸,裂纹将以极高的速度扩展,并顺势扩展到结构整体,直到断裂,具有突然破坏的性质;
5)中、低强度钢的脆性断裂事故,一般发生在较低的温度,而高强度材料没有明显的温度效应
16、影响金属脆性断裂的主要因素有哪些?
答:1)应力状态的影响:单轴拉伸最好,双轴拉伸次之,三轴拉伸最差;
2)温度的影响:温度越低越易发生脆断,温度越高越不易发生脆断,就材料自身而言,其脆性转变温度越低越好;
3)加载速度的影响:加载速率越快越易发生脆断,加载速率越慢越不易发生脆断;
4)材料状态的影响:①厚度的影响:厚度越厚越易脆断,厚度越薄越不易脆断:a、后半在缺口处容易形成三轴拉应力;b、冶金因素:生产薄板时压延量大,轧制
温度较低,组织细密;相反,后半轧制次数少,终轧温度较高,组织疏松,内
外层均匀性叫差;
②晶粒度的影响:晶粒越细,其转变温度越低,越不易发生脆
断;
③化学成分的影响:C、N、O、H、S、P增加钢的脆性,Mn、
Ni、Cr、V有助于减少钢的脆性。
17、什么是NDP、FTE、FTP?它们之间的温差是多少?
答:在平裂和凹裂情况之间存在着一临界温度,低于该临界温度,材料发生平裂,高于它发生凹裂,此温度有称为无延性转变温度,简称NDP。
在凹裂与凹陷和局部断裂情况之间也存在着一个弹性断裂转变温度,简称FTE。
在凹陷和局部断裂与膨胀撕裂情况之间也存在一个延性转变温度,简称FTP。
根据经验:NDP比FTE小30℃,FTE比FTP小30℃。
18、防止结构脆性断裂的设计原则是什么?
答:有两种:一为防止断裂引发原则;二为止裂原则。前者要求结构的薄弱环节具有一定的抗开裂性能;后者要求一旦裂纹产生,材料应具有将其止住的能力,
即止裂性能。显然前者更重要。
19、Ti和Ta指什么?抗开裂性能试验主要测哪个?其主要有哪些试验?止裂试验主要测哪
个?其主要有哪些试验?
答:对一种材料来说有一个引发临界温度Ti,在此温度之上不可能发生脆性断裂;
止裂也有一个临界温度Ta,在此温度以上脆性断裂裂纹可以被止住。
抗开裂性能试验主要测Ti,有: 1)韦尔斯宽板拉伸试验;
2)断裂韧度试验(也叫COD试验);
3)尼伯林克试验。