推荐企业动态
焊接应力与变形的分类控制探讨
焊接应力与变形的分类控制探讨
来源:中制冷设备网    2009-6-8
1523个人浏览过    0个人发表了评论  我要评论

    焊接应力与变形往往使焊接产品质量下降,甚至会因无法补救而不得不报废。焊接裂纹的产生与发展和焊接应力及变形也有密切的关系。在一般情况下,焊接变形是对焊接质量不利的,但是若掌握了变形的机理和规律,便可利用它并能控制它。如利用反变形来校正变形。

 

    1 焊接应力与变形的概念在焊接过程中,工件受电弧热的不均匀加热而产生的内应力及变形是暂时的。当工件冷却后,任然保留在工件内部的内应力及变形叫着残余应力及残余变形。我们所说的焊接应力及变形就是指的焊接的残余应力和焊接的残余变形。

    1.1焊接应力的分类

    1.1.1根据引起应力的基本原因可分为:

    热应力——由于焊接时温度分布不均匀所引起的应力。

    组织应力——由于温度变化,引起了组织变化所产生的应力。

    1.1.2根据应力存在的时间可分为:

    瞬时应力——在一定的温度及刚度条件下,某一瞬室内存在的应力。

    残余应力——一般指焊接结束后完全冷却后任然存在的内应力。

    1.1.3根据应力作用可分为:

    纵向应力——其方向平行于焊缝轴线。

    横向应力——其方向垂直于焊缝轴线。

    1.1.4根据应力在空间的方向可分为:

    单向应力——在焊件中沿一个方向存在。

    两向应力——应力作用在一平面内的不同方向上,亦称为平面应力。

    三向应力——应力沿空间所有的方向存在,亦称体积应力。

    1.2焊接变形的分类

    由于焊接接头形式,工件的厚度和形状、焊缝的长度及其位置不同,焊接时会出现各种形式不同的变形。大体上可分为:纵向变形、横向变形、弯曲变形、角变形、波浪变形、扭曲变形等。

 

    2 焊接变形和应力的形成焊接变形和应力是由诸多因素同事作用造成的。其中最主要的因素有:焊接上温度分布不均匀;熔敷金属的收缩;焊接接头金属组织转变及工件的刚性约束等。

    2.1焊件上的温度分布不均匀由于电弧的作用,焊件局部被加热到熔化温度,焊缝与母材之间形成了很大的温度梯度。按热胀冷缩的原理,物体受热要伸长,不同的温度其伸长量不同,接头的高温区域要求伸长量大而受阻,形成了压应力;而温度较低的区域伸长量小的部分因抵抗高温区的伸长,形成了拉应力。

    冷却过程中,熔化金属的体积要收缩,而接头以外的母材则限制了它的收缩便在焊缝区形成了拉伸应力,而母材临近焊缝区承受了压缩应力。

    焊缝及临近焊缝区在高温时几乎丧失了屈服强度,在应力作用下便会产生塑性变形,冷却后焊件内便形成了残余应力和残余变形。

    熔敷金属的收缩焊缝金属在凝固及随后冷却过程中体积要收缩。在焊件内引起变形与应力,其变形和应力的大小取决于熔敷金属对的收缩量,而熔敷金属的收缩量又取决于熔化金属的数量。如V型坡口的角变形,就是由于焊缝上部的熔敷金属的数量多,收缩量大,而焊缝下部的截面小,熔敷金属的数量小,收缩量也小,上下收缩的不一致造成的。

    2.3金属组织的转变在焊接热循环的作用下,金属内部显微组织发生转变,各种组织的的密度不同,便伴随了体积的变化,出现了称之为组织应力的内应力。如易淬火钢在焊接热循环的作用下由高温奥氏体(密度为0.1275)冷却后转变为马氏体(密度为0.1310),体积变化近10%.2.4焊件的刚性拘束如果焊件自身的刚性很大或在紧固的条件下施焊,拘束条件限制了焊件在热循环作用下的自由伸长和缩短,这可控制焊接变形,但焊件中却形成了较大的内应力。

    焊接变形和应力还与焊接方法及焊接工艺参数有关。如气焊时,热源不集中,焊件上的热影响区面积较电弧焊大,所以产生的焊接变形和应力亦大。又如电弧焊时,电流大或焊接速度慢会导致热影响区增大,产生的焊接变形和应力亦增大。

 

    3 焊接应力的控制措施焊接件内残留有内应力是不可避免的,但可以根据去产生机理和规律寻找一些措施来有效的控制它,使之危害程度降至最小。

    3.1控制内应力的方法其基本要求有两个:是焊件上热量尽量均匀和尽量减少对焊缝自由收缩的限制。通常采用的工艺措施如下:

    3.1.1合理的装配与焊接顺序主要是在装配和焊接的顺序安排上尽量使焊缝能自由的收缩,便可有效的控制焊接应力。

    3.1.2焊前预热泵技术,水泵技术,泵阀技术,水泵CFD,泵数值模拟,被焊工件各部位的温差越大,焊缝的冷却速度越快则焊接接头的残余应力越大。预热既能减小工件各部位的温差,又能减缓冷却速度,所以是降低焊接残余应力的有力措施之一。

    预热可分为局部预热或整体预热。对刚性大、厚度大的工件,应整体预热,这样降低残余应力的效果更佳。

    除了以上控制应力的方法外,还有在焊接结构的设计上采取措施,例如:对称布置焊缝、避免封闭焊缝等。以及对阻碍焊接接头自由收缩的部位加温,使之与焊缝同步伸缩,这种方法称为“减应法”。

 

    4 消除焊接应力的方法消除焊接应力的方法主要有:热处理法、机械法、振动法。

    焊后热处理是消除残余应力的有效方法,也是广泛采用的方法。它可分为整体热处理和局部热处理。

    4.1一般是将被焊工件加热到A1线以下,保温均温,在缓慢冷却,以达到残余应力消除。如Q235B、16MnR材料焊后热处理的温度一般选为625±25°C.

    4.2机械法,用机械的方法施加外力使冷却后的焊缝金属产生延展,以达到消除应力的目的,这种方法叫机械法消除应力。如锤击焊缝;在卷板机上压辗焊缝;对焊缝结构实行有控制的过载等都是机械法消除应力的方法。

    4.3振动法泵技术,水泵技术,泵阀技术,水泵CFD,泵数值模拟,以低频率震动整个构件以达到消除应力的目的。一般钢结构件需要消除应力是常常采焊接应力与变形用。
 

上一篇:空调制冷剂回收技术

下一篇:真空冷冻干燥的整套工艺介绍

共0条评论 查看所有评论
发表评论

(评论字数最多限制500个字)

相关文章
制冷问答
我要提问
资讯分类
最新资讯
热门资讯
随机资讯