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焊接应力与变形控制

更新时间:2016/9/12  点击数:1476


一、焊接应力与变形产生的原因:
    焊接过程的加热和冷却受到周围冷金属的拘束,不能自由膨胀和收缩。
焊接时,焊件各部分冷热不均,受热部位产生拉应力,未受热部位则产生压应力。当应力达到一定程度,焊件出现变形。

边缘焊的变形

对焊焊缝的应力分布

平板焊接过程中的应力与变形形成原理示意图

焊件焊后的变形形式主要有:
尺寸收缩、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形等。

焊接变形与应力的危害
      工件焊接后产生变形和应力对结构的制造和使用会产生不利影响。
产生焊接变形,可能使焊接结构尺寸不合要求,组装困难,间隙大小不一致等,从而影响焊件质量。
焊接残余应力会增加工件工作时的内应力,降低承载能力;还会引起裂纹,甚至造成脆断,应力的存在会诱发应力腐蚀裂纹。
残余应力是一种不稳定状态,在一定条件下会衰减而产生一定的变形,使构件尺寸不稳定,所以减少和防止焊接变形和应力是十分必要的。

二、焊接应力的防止
采取合理的装配和焊接顺序,使焊缝能够自由地收缩,以减少应力。而图b因先焊焊缝1导致对焊缝2的拘束度增加,而增大残余应力。

焊前预热可以减少工件温差,也能减少残余应力。
采用小能量,多层焊,也可减少焊缝应力。

三、焊接应力的消除
热处理法:焊后进行消除应力的退火可消除残余应力。
机械法:当焊缝还处在较高温度时,锤击焊缝使金属伸长,也能减少焊接残余应力。
振动法:低频振动消应力

四、焊接变形的防止及消除
焊缝对称布置 

采用反变形方法


采用对称焊和分段倒退焊


采用多层多道焊,能减少焊接变形

采用焊前刚性固定组装焊接,限制产生焊接变形,但这样会产生较大的焊接应力。
采用定位焊组装也可防止焊接变形。


严重的焊接变形应消除,常采用机械矫正法,通常只适于塑性好的低碳钢和普通
低合金钢。


火焰矫正法是利用火焰加热的热变形方法,一般也仅适用于塑性好,且无淬硬倾向
的材料。
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