拘束度,衡量焊接接头
刚性大小的一个定量指标。拘束度有拉伸拘束度和弯曲拘束度。在母材金属的弹性范围内,焊接接头产生一个单位长度位移时,焊缝每单位长受力的大小,称为拉伸拘束度。焊接接头的刚性越大,则拘束度的值越大。
拘束度是表示焊接结构拘束程度的大小。焊接结构的自身拘束条件如结构形式、焊缝位置、施焊顺序、部件自重、冷却过程中其他部位的收缩以及夹持部件的松紧程度等,都会使焊接接头承受程度不同的应力。当拘束度值达到一定程度时就在焊件中产生裂纹,则此时的拘束度值称为临界拘束度。
拘束度有拉伸和
弯曲两类。拉伸拘束度是焊接接头根部间隙产生单位长度弹性位移时,焊缝在每单位长度上受力的大小;弯曲拘束度是焊接接头产生单位弹性弯曲角变形时,焊缝每单位长度上所受弯矩的大小。
拘束度一般和焊接母材的化学成分、厚度、焊接类型、接头的构造有关。在结构件的焊接接头内,好几个部件集中而焊道交叉的地方,往往形成较大的拘束。窄缝焊接在无限大板(板厚)中央的窄缝上进行单道焊,焊缝截面的平均拘束应力和平均拘束应变在窄缝上的分布,随窄缝长度、板厚、
焊接热输入等不同而不同。
焊后产生的冷裂纹形态:(1)根部裂纹,(2)层状撕裂,(3)焊趾裂纹,(4)焊道下裂纹,(5)角接焊趾裂纹。影响焊接冷裂纹的主要因素:力学方面是产生裂纹部位的应力与应变,金属学方面是产生冷裂缝部位的韧性下降,及扩散氢促使材料脆化,而氢的扩散又受应力应变的影响。
外拘束试验方法是通过改变外拘束条件来改变各种拘束应力,可获得拘束度影响裂纹的定量关系。另外,在自拘束试验中,拘束系数(拘束度/板厚)是基本固定的,可变范围很小。与相同形式的实际接头相比,所有裂纹试验的拘束状态大多容易产生裂纹。
在拘束度比较低的范围内任何钢种的拘束度Kr,和拘束应力σw有相同的比例关系。当拘束度高时,拘束应力也高,以至屈服。拘束度和拘束应力关系曲线在达到材料的屈服应力后变得弯曲了,其弯曲程度根据钢种而定。
焊缝在长度方向(通常称纵向)受到两侧母材的约束,产生焊接的纵向应力与应变。这些应力与应变往往是焊接区横向开裂(垂直予焊缝方向)的主要原因。事实上,焊接时不仅纵向有约束,横向同样也受到约束,并且产生横向应力与应变,如果板的两侧完全受到拘束,不允许自由收缩,焊缝及板的横向将受到这种拘束而产生的应力通常称为拘束应力。由于焊缝在焊后要收缩,所以
焊接残余应力与拘束应力主要是拉伸应力,它的数值同样可达到屈服强度,而且可能产生很大的塑性变形,甚至引起焊接区的纵向开裂。