焊接变形的控制

2019-09-13 版权声明 举报文章

摘 要:焊接结构中的焊接变形要从结构设计和工艺措施两个方面进行控制。

关键词:焊接变形;结构设计;工艺

前 言

随着科学技术的高速发展,焊接结构的应用日益广泛。在焊接构件时,由于结构上的差异,不仅影响了构件的外形美观,提高了生产成本,而且降低了结构的强度和使用寿命,还可引起事故。特别是随着焊接结构向大型化、高强化和安全化等方面的不断发展,研究焊接变形显得更为重要。

1.焊接变形的产生原因

在焊接过程中,构件由于局部的高温加热和快速冷却,在焊缝及母材近缝区内产生热应变和压缩塑性应变而引起了内应力,导致构件产生变形。常见焊接变形有:纵向变形、横向变形、弯曲变形、扭曲变形。在实际生产中,这些焊接变形往往不是单独出现的,而是同时出现,相互影响的。

2.从结构设计上控制焊接变形

(1)选择合理的焊缝尺寸

焊缝尺寸的大小不仅关系到焊接工作量,而且对焊接变形也产生较大的影响。焊缝尺寸过大,焊接量就大,焊接变形就大。但并不是说焊缝尺寸越小越好,在焊接过程中,过小的焊缝尺寸,由于冷却速度过快,容易产生一系列的焊接缺陷。因此,只能在保证结构承载力和焊缝的焊接质量的前提下,应选取最小的焊缝尺寸。

(2)安排合理的焊缝位置

在焊缝结构设计时,尽可能在对称于截面中性轴,或接近于中性轴的位置上安排焊缝,对于对称的焊接结构,焊缝布置应对称于中性轴,由两名焊工同时对称施焊,可使产生的变形相互抵消,或部分抵消,大大地减少了焊接变形;对于不对称的焊接结构,常采用合理的焊接顺序,会使焊接变形明显减少。

(3)选择合理的焊缝坡口形式

焊缝的坡口形式对焊接变形的影响较大。焊缝的坡口角度越大,熔敷金属的量就越大,沿着板厚方向的横向收缩就越不均匀,焊接变形就越大。对于厚板来说,V型坡口的熔敷金属比X型坡口的大,焊缝的焊接变形就越大。

(4)尽量减少不必要的焊缝

在焊接结构设计中,常用筋板来提高结构的稳定性和刚度,但是筋板数量太多,焊缝过于密集,焊接变形就越窄。因此,应在保证构件强度的情况下,尽量减少不必要的焊缝。

3.从工艺方法上减小焊接变形

(1)选择合理的焊接方法和规范

选择焊接方法和规范的原则是:在保证焊接质量的前提下,选用较低的线能量,能有效地防止焊接变形。例如:埋弧自动焊与手工电弧焊相比,功率大,热利用率高,焊接速度快,焊缝收缩小,焊接变形就小;气焊比电弧的焊后变形大,也是因为气焊时,焊件受热范围大,加上焊接速度慢,使金属受热体积增大,导致焊后变形大。用二氧化碳气体保护焊代替手工电弧焊,不仅效率高,而且变形也小。

(2)采用合理的装焊顺序和方向

焊接结构的装焊顺序将给结构的变形带来较大的影响。为了使焊缝能自由收缩,一般情况下,同时存在对接焊缝和角焊缝时,先焊对接焊缝;同时存在薄板和厚板时,先焊厚板;对同时存在连续焊缝和断续焊缝时,先焊连续焊缝。焊接时,应对称焊接,对不对称焊缝先焊焊缝少的一侧。对于结构中长焊缝,尽量采取分段焊。

(3)刚性固定法

刚性固定法的实质是在焊接时,将焊件固定在具有足够刚性的基础上,使焊件在焊接时不能移动,在焊接完全冷却以后再将焊件放开,这时焊件的变形要比在自由状态下焊接时发生的变形小。

(4)反变形法

根据生产中已经发生变形的规律,预先把焊件人为地制成一个变形,使这个变形与焊后发生的变形方向相反而数值相等,以达到防止产生残余变形。这种方法在实际生产中使用较广泛。例如:采用外力将构件紧压在具有足够刚度的夹具和平台上,使它产生一个反变形,然后进行焊接。

(5)散热法

散热法又称强迫冷却法,是把焊接处的热量迅速散走,使焊缝附近金属受热区域大大减小,以达到减少焊接变形的目的。但应注意散热法不适用于具有淬火倾向的钢板。

4.结论

通过对焊接结构焊接变形的分析和研究,且与现场焊接的实际经验相结合,可知焊接变形能从结构设计和工艺措施两方面来加以控制。

参考文献

[1] 王绍林.焊工工艺学.北京.中国劳动出版社,1994

[2] 田锡唐.焊接结构.北京.机械工业出版社,1982

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