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焊接變形的影響因素與控制
（作者未知） 2010/6/14
摘要:在焊接過程中由于急劇的非平衡加熱及冷卻,結構將不可避免地產生不可忽視的焊接殘余變形。焊接殘余變形是影響結構設計完整性、制造工藝合理性和結構使用可靠性的關鍵因素。針對鋼結構工程焊接技術的重點和難點,根據(jù)多年的工程實踐經驗,本文主要闡述實用焊接變形的影響因素及控制措施和方法。
關鍵詞:焊接變形;影響因素;控制措施
Abstact: Obvious residual welding deformation is produced in structure inevitably unbalanced heating and cooling during welding. which are key influencing factors of structural design integrity, manufacturing technology rationality and structural reiability. Based on emphasis and difficulties of structural welding, influencing factors and control measures for welding deformation are introduced according to construction experience.
Key words: welding deformation; influencing factor; control measure
鋼材的焊接通常采用熔化焊方法,是在接頭處局部加熱,使被焊接材料與添加的焊接材料熔化成液體金屬,形成熔池,隨后冷卻凝固成固態(tài)金屬,使原來分開的鋼材連接成整體。由于焊接加熱,融合線以外的母材產生膨脹,接著冷卻,熔池金屬和熔合線附近母材產生收縮,因加熱、冷卻這種熱變化在局部范圍急速地進行,膨脹和收縮變形均受到拘束而產生塑性變形。這樣,在焊接完成并冷卻至常溫后該塑性變形殘留下來。
1焊接變形的影響因素
焊接變形可以分為在焊接熱過程中發(fā)生的瞬態(tài)熱變形和在室溫條件下的殘余變形。
影響焊接變形的因素很多,但歸納起來主要有材料、結構和工藝3個方面。
1.1材料因素的影響
材料對于焊接變形的影響不僅和焊接材料有關,而且和母材也有關系,材料的熱物理性能參數(shù)和力學性能參數(shù)都對焊接變形的產生過程有重要的影響。其中熱物理性能參數(shù)的影響主要體現(xiàn)在熱傳導系數(shù)上,一般熱傳導系數(shù)越小,溫度梯度越大,焊接變形越顯著。力學性能對焊接變形的影響比較復雜,熱膨脹系數(shù)的影響最為明顯,隨著熱膨脹系數(shù)的增加焊接變形相應增加。同時材料在高溫區(qū)的屈服極限和彈性模量及其隨溫度的變化率也起著十分重要的作用,一般情況下,隨著彈性模量的增大,焊接變形隨之減少而較高的屈服極限會引起較高的殘余應力,焊接結構存儲的變形能量也會因此而增大,從而可能促使脆性斷裂,此外,由于塑性應變較小且塑性區(qū)范圍不大,因而焊接變形得以減少。
1.2結構因素的影響
焊接結構的設計對焊接變形的影響最關鍵,也是最復雜的因素。其總體原則是隨拘束度的增加,焊接殘余應力增加,而焊接變形則相應減少。結構在焊接變形過程中,工件本身的拘束度是不斷變化著的,因此自身為變拘束結構,同時還受到外加拘束的影響。一般情況下復雜結構自身的拘束作用在焊接過程中占據(jù)主導地位,而結構本身在焊接過程中的拘束度變化情況隨結構復雜程度的增加而增加,在設計焊接結構時,常需要采用筋板或加強板來提高結構的穩(wěn)定性和剛性,這樣做不但增加了裝配和焊接工作量,而且在某些區(qū)域,如筋板、加強板等,拘束度發(fā)生較大的變化,給焊接變形分析與控制帶來了一定的難度。因此,在結構設計時針對結構板的厚度及筋板或加強筋的位置數(shù)量等進行優(yōu)化,對減小焊接變形有著十分重要的作用。
1.3工藝因素的影響
焊接工藝對焊接變形的影響方面很多,例如焊接方法、焊接輸入電流電壓量、構件的定位或固定方法、焊接順序、焊接胎架及夾具的應用等。在各種工藝因素中,焊接順序對焊接變形的影響較為顯著,一般情況下,改變焊接順序可以改變殘余應力的分布及應力狀態(tài),減少焊接變形。多層焊以及焊接工藝參數(shù)也對焊接變形有十分重要的影響。焊接工作者在長期研究中,總結出一些經驗,利用特殊的工藝規(guī)范和措施,達到減少焊接殘余應力和變形,改善殘余應力分布狀態(tài)的目的。
2焊接變形的控制
2.1設計措施
2.1.1合理地選擇焊接的尺寸和形式
焊接尺寸直接關系到焊接工作量和焊接變形的大小。焊縫尺寸大,不但焊接（未完，下一頁）
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