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本書(shū)針對(duì)焊接變形原理、焊接變形計(jì)算、焊接變形控制方法、焊接變形控制工程實(shí)例及焊接變形控制與檢測(cè)裝備等方面內(nèi)容進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹，提供了從理論到實(shí)踐方案的總體思路，為廣大讀者提供了全新的視角體驗(yàn)。

作為工業(yè)產(chǎn)品制造的主要連接方法，焊接技術(shù)是決定制造效率、品質(zhì)及質(zhì)量水平的關(guān)鍵技術(shù)，其復(fù)雜性表現(xiàn)為電弧物理特性、材料冶金、熱力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)及電力電子等多項(xiàng)技術(shù)相互關(guān)聯(lián)、相互交叉，多因素隨機(jī)控制，焊接技術(shù)水平代表了國(guó)家材料制備、裝備制造的水平。
焊接技術(shù)的進(jìn)步伴隨、見(jiàn)證著我國(guó)工業(yè)建設(shè)的進(jìn)步。經(jīng)過(guò)多年大量的生產(chǎn)、科研實(shí)踐，引進(jìn)技術(shù)的不斷消化、吸收，我國(guó)在焊接裝備、焊接工藝、焊接質(zhì)量檢測(cè)、焊接標(biāo)準(zhǔn)、焊接生產(chǎn)管理及重大工業(yè)產(chǎn)品焊接制造等方面取得了重大進(jìn)步，建成多個(gè)具有標(biāo)志性的國(guó)家重大工程。
電子束焊、激光焊接等高密度焊接方法窄而深的焊縫形式使焊接變形更具復(fù)雜化，在某些條件下甚至放大焊接變形。攪拌摩擦焊厚板焊接或接頭設(shè)計(jì)不合理時(shí)，也容易產(chǎn)生較大的焊接變形。隨著重大工程對(duì)焊接服役結(jié)構(gòu)可靠性要求的提高，對(duì)應(yīng)力及疲勞、耐應(yīng)力腐蝕等要求逐漸提高，焊接變形與其存在復(fù)雜關(guān)系，在控制焊接變形中采取的工藝措施、方法、材料等不可避免地影響工業(yè)結(jié)構(gòu)服役品質(zhì)。
本書(shū)系統(tǒng)集合了造船、航洋工程、航空、航天、核工業(yè)、石油化工、兵器、發(fā)電設(shè)備及傳輸、軌道車(chē)輛和汽車(chē)等關(guān)系國(guó)計(jì)民生重大行業(yè)焊接變形的控制實(shí)例。編寫(xiě)過(guò)程中得到了全國(guó)重要行業(yè)專(zhuān)家的大力支持，例如廣州黃埔造船廠、中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所、上海航天八院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京航空制造工程研究所、哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司、中車(chē)長(zhǎng)春軌道客車(chē)股份有限公司和核工業(yè)系統(tǒng)等單位的技術(shù)人員，在此表示感謝。焊接變形控制實(shí)例23個(gè)，涵蓋了工程機(jī)械、高強(qiáng)裝甲鋁合金炮塔、航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤(pán)、鈦合金深潛器、空空導(dǎo)彈彈體、中俄管道、KM6工程、載人飛船、汽車(chē)運(yùn)輸船和高速列車(chē)車(chē)身等典型實(shí)際工程。
目前，大學(xué)研究集中在“理論、方法”上，本科階段缺少焊接標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)際工程案例的講授，與實(shí)際工業(yè)需求較為脫節(jié)，焊接職業(yè)教育需要大力發(fā)展，學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際有待提高。因此本書(shū)從焊接接頭設(shè)計(jì)、焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、焊接工藝設(shè)計(jì)、焊接施工和生產(chǎn)管理等新角度，闡述焊接變形控制、焊接變形控制方案制定、焊接變形基本裝備等，以及焊接變形調(diào)控措施不當(dāng)對(duì)產(chǎn)品帶來(lái)的性能損失，為工程師、新畢業(yè)學(xué)生提供全新視角。
前言目前，國(guó)產(chǎn)重要焊接裝備、關(guān)鍵高端焊接材料等仍存在差距，在研發(fā)機(jī)制、社會(huì)引導(dǎo)，在焊接人才的培養(yǎng)方式上可以提升。本書(shū)編寫(xiě)從工程實(shí)際、實(shí)踐操作的視角出發(fā)，在規(guī)律上凝結(jié)理論，不僅重視焊接變形的控制消除，更重要的是指導(dǎo)讀者如何分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，與社會(huì)生產(chǎn)實(shí)際直接聯(lián)系，引導(dǎo)方向。因此，本書(shū)的編寫(xiě)也希望為科技攻關(guān)方式、工業(yè)發(fā)展需求，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合、焊接工程師及人才培養(yǎng)等方面提供借鑒。
謹(jǐn)以此書(shū)向錢(qián)祖尼、田錫唐、關(guān)橋、鐘國(guó)柱和吳林等在我國(guó)焊接變形控制技術(shù)做出歷史貢獻(xiàn)的前輩致敬！
祝我國(guó)的焊接事業(yè)越來(lái)越好！
編者
2022年10月8日

序
前言
第1章焊接變形
1.1焊接變形原理
1.1.1焊接溫度場(chǎng)
1.1.2溫度場(chǎng)的表征
1.1.3焊接熔池與焊接溫度場(chǎng)的交互作用
1.1.4移動(dòng)熱源塑性區(qū)和局部應(yīng)力應(yīng)變循環(huán)
1.1.5焊接溫度場(chǎng)控制
1.2熱傳導(dǎo)方程及數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
1.2.1熱傳導(dǎo)方程
1.2.2數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
1.3加熱時(shí)的結(jié)構(gòu)變形特點(diǎn)
1.3.1平板點(diǎn)加熱時(shí)的變形
1.3.2沿結(jié)構(gòu)中性軸加熱時(shí)的變形
1.3.3在非結(jié)構(gòu)中性軸上加熱時(shí)的變形
1.3.4角變形的變形特征
1.3.5角變形和擠壓引起的波浪變形
1.4焊接殘余變形的種類(lèi)及形式
1.5影響焊接殘余變形因素
1.5.1焊縫在結(jié)構(gòu)中的位置
1.5.2焊接結(jié)構(gòu)的剛性
1.5.3焊接結(jié)構(gòu)的裝配與焊接順序
1.5.4其他因素
第2章焊接變形解析計(jì)算
2.1板條焊接變形及應(yīng)力計(jì)算模型
2.1.1板條加熱時(shí)變形和應(yīng)力的計(jì)算
2.1.2板條冷卻時(shí)變形和應(yīng)力的計(jì)算
2.1.3平板對(duì)接殘余應(yīng)力的分布
2.2剛性裝夾對(duì)焊接變形的影響
2.3單層對(duì)接焊變形計(jì)算
2.4約束對(duì)單層對(duì)接焊變形影響
2.5對(duì)接接頭多層焊時(shí)的變形
2.6角接接頭的變形計(jì)算
目錄第3章焊接變形有限元計(jì)算
3.1有限元計(jì)算方法
3.1.1偏微分方程及其求解
3.1.2有限元法的基本思路
3.1.3有限元法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)——降維
3.1.4如何獲得“弱形式”的解
3.1.5二維、三維有限元計(jì)算
3.2焊接變形有限元計(jì)算流程
3.2.1常見(jiàn)焊接變形計(jì)算軟件
3.2.2術(shù)語(yǔ)及定義
3.2.3焊接變形計(jì)算工作流程
3.2.4焊接變形有限元計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)
3.3焊接變形有限元計(jì)算實(shí)例
3.3.1焊工考試管板接頭焊接仿真計(jì)算
3.3.2車(chē)體長(zhǎng)型材焊接變形計(jì)算分析報(bào)告
3.3.3焊接變形計(jì)算操作實(shí)例
3.3.4“篩板骨架總成”焊接模擬報(bào)告
第4章焊接變形控制方法
4.1從焊縫壓縮塑性應(yīng)變角度控制焊接變形
4.1.1焊前變形控制方法
4.1.2焊中變形控制方法
4.1.3焊后變形控制方法
4.2從焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度減小焊接變形
4.2.1焊接對(duì)稱(chēng)性設(shè)計(jì)原則
4.2.2模塊化設(shè)計(jì)原則
4.3從焊接工藝選擇減小焊接變形
4.3.1焊接工藝設(shè)計(jì)
4.3.2焊接接頭設(shè)計(jì)
4.3.3焊接工藝方法選擇
4.3.4焊接結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)
4.4從焊接生產(chǎn)角度減小焊接變形
4.4.1工裝技術(shù)
4.4.2技術(shù)管理和生產(chǎn)管理
4.4.3下料工藝
4.4.4調(diào)整焊接順序
4.4.5生產(chǎn)中的火焰矯正工藝
第5章焊接變形控制實(shí)例
5.1汽車(chē)滾裝船焊接變形控制
5.1.1汽車(chē)滾裝船結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
5.1.2焊接變形原因分析
5.1.3焊接變形控制
5.1.4焊接變形控制效果
5.2輪式裝載機(jī)前車(chē)架焊接變形控制
5.2.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及焊接變形分析
5.2.2焊接變形原因分析
5.2.3前車(chē)架焊接變形控制措施
5.2.4焊接變形控制效果
5.3混流式水輪機(jī)葉片焊接變形控制
5.3.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)
5.3.2焊接變形控制措施
5.4高速列車(chē)長(zhǎng)大型材焊接變形控制
5.4.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)
5.4.2長(zhǎng)大擠壓型材焊接變形控制
5.4.3焊接變形控制關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)
5.5采取振動(dòng)時(shí)效降低焊接變形
5.5.1振動(dòng)時(shí)效技術(shù)簡(jiǎn)介
5.5.2振動(dòng)時(shí)效技術(shù)的應(yīng)用
5.5.3振動(dòng)時(shí)效技術(shù)應(yīng)用實(shí)例
5.6龍門(mén)式起重機(jī)焊接變形控制
5.6.1龍門(mén)式起重機(jī)頂板結(jié)構(gòu)
5.6.2龍門(mén)式起重機(jī)頂板焊接變形的有限元計(jì)算
5.6.3焊接變形優(yōu)方案確定
5.7通過(guò)優(yōu)化焊接工藝降低焊接變形實(shí)例
5.7.1焊道布置設(shè)計(jì)
5.7.2焊縫金屬填充量控制
5.7.3保護(hù)氣體選擇
5.8球罐結(jié)構(gòu)焊后熱處理焊接變形控制
5.8.1高速?lài)娮靸?nèi)燃法簡(jiǎn)介
5.8.2焊后整體熱處理工程實(shí)例
5.9TC4整體葉盤(pán)結(jié)構(gòu)焊接變形控制
5.9.1整體葉盤(pán)結(jié)構(gòu)
5.9.2整體葉盤(pán)焊接變形趨勢(shì)
5.9.3變形控制措施
5.9.4變形控制效果
5.10高強(qiáng)鋁合金炮塔焊接變形控制
5.10.1產(chǎn)品特點(diǎn)分析
5.10.2焊接變形控制措施
5.10.3焊接變形控制效果
5.11鋼箱梁橋焊接變形控制
5.11.1鋼箱梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
5.11.2變形原因分析
5.11.3變形控制措施
5.11.4焊接變形控制效果
5.12石油管道焊接變形控制
5.12.1靈活仿形制備坡口
5.12.2自動(dòng)內(nèi)焊設(shè)備
5.12.3自動(dòng)外焊設(shè)備
5.13鈦合金框架及耐壓艙焊接變形控制
5.13.14500m載人深潛器鈦合金框架焊接變形控制
5.13.2“蛟龍”號(hào)鈦合金載人耐壓艙焊接變形控制
5.14某導(dǎo)彈鈦合金薄壁構(gòu)件焊接變形控制
5.14.1某導(dǎo)彈主承力艙體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
5.14.2焊接變形控制措施
5.14.3變形控制效果
5.15地鐵車(chē)輛焊接變形控制
5.15.1焊接工藝
5.15.2變形控制措施
5.15.3變形控制效果
5.16飛機(jī)成形模具——復(fù)合材料Invar鋼模具焊接變形控制
5.16.1產(chǎn)品特點(diǎn)
5.16.2變形控制措施
5.16.3變形控制效果
5.17核電站機(jī)組不銹鋼管道焊接變形控制
5.17.1奧氏體型不銹鋼特點(diǎn)
5.17.2焊接變形控制措施
5.17.3焊接變形控制效果
5.18不銹鋼刮板冷凝器焊接變形控制
5.18.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及變形特點(diǎn)
5.18.2焊接變形控制措施
5.18.3焊接變形控制效果
5.19KM6真空容器12m法蘭焊接變形控制
5.19.1KM6真空容器制造技術(shù)難點(diǎn)
5.19.2變形控制
5.19.3焊接變形控制效果
5.20輸電塔焊接變形控制
5.21隨焊焊接變形控制
5.21.1船舶行業(yè)隨焊焊接變形控制實(shí)例
5.21.2航天及國(guó)防裝備隨焊焊接變形控制實(shí)例
第6章焊接變形控制常用裝備
6.1焊接變形測(cè)量技術(shù)及裝備
6.1.1變形測(cè)量工具、量具
6.1.2變形三維檢測(cè)
6.1.3溫度檢測(cè)
6.2焊接變形控制技術(shù)及裝備
6.2.1預(yù)拉

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