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焊接變形的影響因素與控制
（作者未知） 2010/6/14
（接上頁）量大,而且焊接變形也大,因此,在保證結(jié)構(gòu)的承載能力的條件下,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量采用較小的焊縫尺寸。對于受力較大的丁字接頭和十字接頭,在保證相同的強(qiáng)度條件下,采用開坡口的焊縫可以比一般角焊縫減少焊縫金屬,對減小變形有利。
2.1.2盡可能減少不必要的焊縫
在設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)時(shí),合理地選擇筋板的形狀,適當(dāng)?shù)匕才沤畎宓奈恢?力求焊縫數(shù)量少,避免不必要的焊縫,從而減小焊接變形。
2.1.3合理地安排焊縫位置
在設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)時(shí),安排焊縫盡可能對稱于截面中性軸,或者使焊縫接近中性軸,這對于減少梁、柱等類型結(jié)構(gòu)的撓曲變形有良好的效果。
2.2工藝措施
工藝措施是指在焊接構(gòu)件生產(chǎn)制造過程中所采用的一系列措施,將其分為焊前預(yù)防措施、焊接過程中的控制措施和焊后矯正措施。
2.2.1焊前預(yù)防措施
焊前預(yù)防主要包括預(yù)防變形、預(yù)拉伸法和剛性固定組裝法。
預(yù)變性法或稱反變形法是根據(jù)預(yù)測的焊接變形大小和方向,在待焊工件裝配時(shí)造成與焊接殘余變形大小相當(dāng)、方向相反的預(yù)變形量(反變形量),焊后焊接殘余變形抵消了預(yù)變形量,使構(gòu)件恢復(fù)到設(shè)計(jì)要求的幾何形狀和尺寸。
預(yù)拉伸法多用于薄板平面構(gòu)件,焊接時(shí)在薄板有預(yù)張力或有預(yù)先熱膨脹量的情況下進(jìn)行的。焊后,去除預(yù)拉伸或加熱,薄板恢復(fù)初始狀態(tài),可有效地降低焊接殘余應(yīng)力,控制焊接變形。預(yù)熱的作用在于減小溫度梯度,不同的預(yù)熱溫度在降低殘余應(yīng)力的作用方面有一定的差別,預(yù)熱溫度在300 ℃～400 ℃時(shí),在鋼中殘余應(yīng)力水平降低了30 %～50 %,當(dāng)預(yù)熱溫度為200 ℃時(shí),殘余應(yīng)力水平降低了10 %～20 %。
剛性固定組裝法是采用夾具或剛性胎具將被焊構(gòu)件盡可能地固定,可有效地控制待焊構(gòu)件的角變形與彎曲變形等。
2.2.2焊接過程控制措施
焊接過程控制主要方法有采用合理的焊接方法和焊接規(guī)范參數(shù),選擇合理的焊接順序以及采用隨焊兩側(cè)加熱、隨焊碾壓、隨焊跟蹤激冷等措施。選擇線能量較低的焊接方法以及合理地控制焊接規(guī)范參數(shù)可以有效地防止焊接變形。采用隨焊兩側(cè)加熱、隨焊碾壓、隨焊跟蹤激冷等措施可以降低殘余應(yīng)力和減小焊接變形。采用隨焊兩側(cè)加熱,橫向應(yīng)變、縱向應(yīng)變和最大剪切應(yīng)變的分布更加均勻,變化更加平緩,起到減小焊接殘余應(yīng)力和變形的作用。隨焊碾壓法由于設(shè)備復(fù)雜、使用不便等原因,在生產(chǎn)應(yīng)用中受到一定的限制,但該方法在提高焊接變形等方面具有理想的效果。隨焊激冷法能夠顯著地降低殘余應(yīng)力和減少焊接變形。
焊接順序?qū)附託堄鄳?yīng)力和變形的產(chǎn)生影響較大,在采用不同的焊接順序時(shí),可以改變殘余應(yīng)力的分布規(guī)律,但對殘余應(yīng)力整體幅值的降低作用不大,同時(shí)該方法對于控制焊接變形有較大的作用,尤其在多道焊中,作用更加明顯。
2.2.3焊后矯正措施
當(dāng)構(gòu)件焊接后,只能通過矯正措施來減小或消除已發(fā)生的殘余變形。焊后矯正措施主要分為加熱矯正法和機(jī)械矯正法。加熱矯正法又分為整體加熱和局部加熱。
整體熱矯正是指將整體構(gòu)件加熱至鍛造溫度以上再進(jìn)行矯正的方法,可用以消除較大的形狀偏差。但是焊后整體加熱容易引起冶金方面的副作用,限制了該方法的進(jìn)一步推廣及應(yīng)用。
局部熱矯正多采用火焰對焊接構(gòu)件局部加熱,在高溫處,材料的熱膨脹受到構(gòu)件本身剛性制約,產(chǎn)生局部壓縮塑性變形,冷卻后收縮,抵消了焊后部位的伸長變形,達(dá)到矯正目的,火焰加熱法采用一般的氣焊焊炬,不需要專門的設(shè)備,方法簡便靈活,因此在生產(chǎn)上廣為應(yīng)用。
此外,還有利用機(jī)械力或沖擊能等進(jìn)行焊接變形矯正,包括靜力加壓矯直法、焊縫滾壓法、錘擊法等。
3結(jié)束語
綜合分析上述焊接變形的影響因素與減小焊接變形的措施,基本了解焊接變形的原因及變形的種類,針對焊接變形的原因和控制措施從焊接工藝等方面進(jìn)行改進(jìn),有效防止減少焊接變形所帶來的危害。
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