防止產生焊接應力與變形的方法

2018-11-24 1534

一、防止和減小焊接應力的方法

防止和減小焊接應力,應從設計和工藝兩方面來加以控制和調節,從設計上應力求盡量減小結構的焊縫數量;避免焊縫過于集中;還要采用剛性較小的接頭形式。而焊工主要是從工藝上采取如下措施。

1. 采用合理的焊接順序

在一個焊接結構中,焊接順序對焊接殘余應力的大小有很大影響。如對接焊縫與角焊縫交叉的結構,應先焊對接焊縫,使其能自由收縮,再焊角焊縫。如對大面積平板拼接,正確的順序是先焊短焊縫,最后焊長焊縫。

2.降低焊縫的拘束度

在平板上鑲板的封閉焊接時拘束度較大,為減小焊接應力,應設法減小拘束度。將平板孔的邊緣做適當的翻邊,焊接時焊縫的收縮能將翻邊拉平,而減小應力?;驅㈣倝K壓凹,預留收縮余量。這兩種方法杜能有效地減小焊接應力。

3.加熱減應區法

焊接時加熱那些阻礙焊接區自由伸縮的部位(稱“減應區”)。加熱減應區的關鍵是找準“減應區”,否則就適得其反。加熱減應區法一個最大的特點是不在焊縫附近加熱,而是要找一個能消除焊縫應力的位置加熱。這個位置找的是否正確,在加熱的時候便可驗證:焊前加熱時裂紋處的縫隙增大,則位置選擇正確;否則便不正確。這種方法在焊補鑄鐵時應用最多。

4.錘擊

錘擊是在焊后焊縫未冷卻之前,用小錘敲擊焊縫,使韓粉橫向延展,以抵消橫向收縮。錘擊的溫度以800~500℃為宜,低于500℃不可再繼續錘擊。此方法適用于強度高、塑形差的材料。

5.熱處理

熱處理幾乎能全部消除焊縫的內應力。其方法有整體熱處理和局部熱處理。根據焊件的材質不同,工作條件不同,則熱處理目的不同,焊后熱處理一般有退火、正火和高溫回火等處理方法,對于高強度材料多用高溫回火。如下表列出常用金屬材料消除應力的回火的溫度,供熱處理時參考。

 

材料

碳鋼及低中合金鋼

奧氏體鋼

鋁合金

鎂合金

鈦合金

鈮合金

鑄鐵

回火溫度/℃

580~680

850~1050

250~300

250~300

550~600

1100~1200

600~650

 

焊后熱處理必須焊后立即進行,尤其是高強材料,檔焊件冷卻下來就可能產生焊接裂紋,若不及時處理便會產生裂紋。氣焊件都是小件,如果需要進行熱處理,均可進行整體熱處理。為了保證加熱時不產生應力,熱處理加熱速度應控制在200℃/h,保溫時間視工件厚度而定,一般按每lin(25.4mm)厚度1h計算,然后在空氣中冷卻,對于退火較難的高合金鋼也可以隨爐冷卻。

 

二、防止和減小焊接變形的方法

減小焊接變形應首先從設計上著手,即在設計焊接結構時,盡量選擇小的焊縫尺寸和坡口形式;盡量減少焊縫的數量;合理安排焊縫位置;有利于減小焊接變形。在工藝上還應采取如下措施。

1.采用合理的裝焊順序

如兩條長直對稱焊縫,無論先焊哪一條都會產生彎曲變形,最好是兩焊縫同時焊接,如果做不到,可以分段焊接。此例為一個最簡單的構件,其實對于一些復雜結構,采用合理的裝焊順序對于減小焊接變形作用是很大的。比如橋式起重機的箱形梁腹板與上蓋板的焊接,由于兩條焊縫位于上蓋板的兩邊緣上,最好是兩條焊縫同時焊接。否則一定向先焊的焊縫方向彎曲。如果條件不允許,只能分段焊接。這樣不僅能夠減小焊接應力,還能有效地減小焊接變形。

2.剛性固定法

將焊件夾緊,使其處于不能自由變形狀態下焊接,可以有效地減小焊接變形。T形梁的剛性固定法焊接的方案。T形梁焊接過程中會發生兩種變形:一是因角焊縫的橫向收縮引起的角變形;二是因焊縫的縱向收縮引起的彎曲變形。要克服這兩種變形可以將平板(翼板)剛性固定起來。

3.反變形法

焊前使工件有一個與焊后變形相反方向、大小相當的變形,以使能敲好抵消焊接時能產生的變形。平板以對接時防止角變形的反變形方法,其反變形的角度大小要合適;電渣焊對接立焊的反變形法;克服工字梁翼板角變形的反變形法;球罐出口件封閉焊縫防止塌陷的反變形法;橋式起重機箱形梁為防止因焊縫縱向收縮引起彎曲變形而預制上拱度的反變形法。

反變形法的應用,應根據不同的情況而確定如何進行反變形處理,一般來說,焊縫的橫向收縮能引起角變形,較多的并排在一起的焊縫的橫向收縮,能引起較明顯的橫向縮短,位于邊緣的長焊縫的縱向收縮能引起顯著的彎曲變形,焊接操作時,應根據不同的結構和可能產生變形的情況,進行反變形處理。

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