如何控制焊接變形和應力

1、2010年第6期 www.brick-2010Brick &Tile如何控制焊接變形和應力于希波(山東博誠機電有限公司,山東鄒城273500中圖分類號:TU522.05文獻標識碼:A文章編號:1001-6945(201006-0041-02焊接是機械加工中的常用方法,它是利用電焊機的低壓電流,通過電焊條(為一個電極與被焊件(為另一個電極間形成的電路,在兩極間引起的電弧來熔融被焊部分的金屬和焊條,使熔融的金屬混合并填充接縫。焊接具有強度高、工藝簡單、給設(shè)備增加的質(zhì)量小、工人勞動條件較好等優(yōu)點,而且,以焊接代替鑄造可以節(jié)省大量的金屬,也便于制成不同材料的組合件而節(jié)約貴重或稀有金屬。但是,焊

2、接也不是完美無缺的,如果操作不當也存在著一定的缺點,主要的缺陷就是焊接應力和焊接變形。焊縫冷卻至原始溫度后,在整個接頭區(qū)內(nèi)焊縫及近縫的拉應力與母材的壓應力區(qū)數(shù)值達到平衡,這時的應力狀態(tài)稱為焊接殘余應力,簡稱焊接應力。在焊接應力作用下,如果焊件的約束較小,則焊件會產(chǎn)生相應的尺寸變化或彎曲或翹曲變形,稱為焊接變形。在焊接過程中,不均勻加熱使得焊縫及其附近的溫度很高,而遠處大部分金屬不受熱,其溫度接近室內(nèi)溫度。這樣,不受熱的金屬部分便阻礙了焊縫及近縫金屬的膨脹和收縮,因而,冷卻后,焊縫就產(chǎn)生了不同程度的收縮和內(nèi)應力(縱向和橫向,就造成了焊接結(jié)構(gòu)的各種變形。金屬內(nèi)部晶粒組織的轉(zhuǎn)變所引起的體積變化也可能

3、引起焊件的變形,這也是產(chǎn)生焊接應力與變形的根本原因?？梢哉f,由于焊接內(nèi)應力的存在,焊接變形是不可避免的。盡管焊接變形不可避免,但可以采取某些措施來減少應力、控制變形。具體的操作方法如下:1減少內(nèi)應力的方法1.1錘擊法當焊修較長的裂縫和堆焊層,需要以一端連續(xù)焊到另一端時,在焊修進行中,趁著焊縫和堆焊層在熾熱的狀態(tài)下,用手錘敲打,這樣可以減少焊縫的收縮和減少內(nèi)應力。敲打時,焊修金屬溫度800時效果最好。若溫度下降,敲打力也隨之減小。溫度過低,在300左右就不允許敲打了,以免發(fā)生裂紋。1.2預熱和緩冷利用加熱爐整體退火或電加熱器局部退火對焊件進行消除應力,焊接前將需焊的工件放在爐內(nèi),加熱到一定的溫度

4、(100600,在焊接過程中要防止加熱后的工件急劇冷卻。這樣處理的目的是降低焊修部分溫度和基體金屬溫度的差值,從而減少內(nèi)應力。緩冷的方法是將焊接后的工件加熱到600,放到退火爐中慢慢地冷卻。2減少和防止焊修時變形的方法2.1預熱法在焊接前對焊接件進行預熱,不僅可以減少內(nèi)應力,而且也是一種減少變形的好方法。2.2預加反變形法預加反變形法是根據(jù)被焊金屬的性質(zhì),預先憑經(jīng)驗估計出焊修后發(fā)生變形的方向和收縮量,在焊修前,將工件用機械方法進行預變形,使焊修后的變形恰好和預變形抵消。2.3水冷法此種方法就是利用冷水噴射焊件,用降低基體金屬的溫度來防止變形,也可以將焊件浸在冷水槽中,露出需要焊修的部分,這樣使

5、基體金屬溫度不會升高,因此焊修件也不會引起變形。2.4夾固法對于復雜的焊件可以先用夾具或撐鐵把工件固定,或者先把焊件點焊定位,然后再按要求進行焊接,焊接后拆除夾具、撐鐵。2.5合理選擇焊接規(guī)范,對減少焊件變形影響很大采用適當?shù)暮附映绦?如分段焊、分層焊,對于比較長的焊縫,可以采用分段反焊。對于圓筒形工件,則應先焊內(nèi)圓焊縫,再焊外部軸向焊縫,最后焊內(nèi)部軸技術(shù)交流412010年第6期 www.brick-2010Brick &Tile向焊縫。需要兩面焊補的焊縫,則應在焊件的兩面交叉焊接,如果能由兩名焊工在兩面同時焊接,則更能有效地防止變形。盡可能采用對稱焊縫,使其變形相反而抵消,或者按照焊

6、縫收縮的原則,把焊件按其要產(chǎn)生變形的相反方向焊接,利用變形達到所要求的形狀和尺寸。避免焊縫集中、三向交叉焊縫,以防止裂紋,減小變形,同時,焊縫之間應保持足夠的距離。否則,由于熱影響區(qū)的交叉影響,導致變形加劇。合理地選擇焊縫尺寸和形式,在保證結(jié)構(gòu)的功能要求下,焊縫的尺寸盡量小,對僅起連接作用、受力不大、按照計算很小的焊縫,按板厚選取工藝上可能的最小尺寸,厚板采用X 型坡口,可減少對焊接接頭的角變形,對薄板結(jié)構(gòu)采用接觸點焊代替熔化焊縫可以減少變形和焊后校正工作。焊縫盡可能對稱布置,連接過渡平滑,避免應力集中現(xiàn)象,在焊接端板為銳角的地方,應盡量使角度變緩。薄板的銳角應去除,以免造成銳角熔化。對于生產(chǎn)

7、批量較大并且生產(chǎn)周期較長的工件,可以將焊件在室外放置一段時間(一般一個月以上,進一步消除內(nèi)應力,促進工件的尺寸穩(wěn)定。收稿日期:2010-05-05!2010年燒結(jié)制品專業(yè)委員學術(shù)研討會紀要由中國硅酸鹽學會燒結(jié)制品專業(yè)委員會和中國建筑學會建材分會建筑砌塊與墻板專業(yè)委員會聯(lián)合舉辦的“2010年燒結(jié)建筑制品節(jié)能技術(shù)”學術(shù)研討會于2010年5月9日在山西長治市長治賓館召開。來自全國墻體材料行業(yè)的企業(yè)家、專家共200多位代表參加了會議。共同探討了燒結(jié)磚(砌塊工藝技術(shù)裝備的現(xiàn)狀與最新進展、建筑條板新技術(shù),有關(guān)技術(shù)和如何節(jié)能等行業(yè)熱點,研討會取得了令人滿意的成果。在大會主題發(fā)言中,西安墻體材料研究設(shè)計院的教

8、授級高工王寶忠做了“燒結(jié)磚工藝技術(shù)裝備的發(fā)展趨勢與進展”的講座,重點闡述了燒結(jié)磚(砌塊工藝技術(shù)配置的發(fā)展趨勢。他認為新建生產(chǎn)線在確定產(chǎn)品品種、規(guī)模及工藝裝備配置選取等方面應有前瞻性,在原料處理設(shè)備和擠出設(shè)備選取方面應選單機產(chǎn)量大的設(shè)備,這有利于生產(chǎn)工序銜接方面的生產(chǎn)緩沖,生產(chǎn)中可以錯開用電高峰,降低生產(chǎn)成本,同時也可以減少生產(chǎn)時間和維修量(單機產(chǎn)量大,設(shè)備數(shù)量少,維修量就少。另外,他還介紹了西安院近年來在平頂隧道窯結(jié)構(gòu)改變、燒結(jié)磚(砌塊新品種、切條機研究、取土設(shè)備等方面的新技術(shù)和新成果。他的好多新思路、新產(chǎn)品將給與磚瓦企業(yè)參會代表以啟迪和思考。貴州建材設(shè)計院的教授級高工梁嘉琪尖銳地指出了我國當前隧道窯建造中存在的問題。他認為“當前無論新建設(shè)的磚廠或者改造擴建的磚廠,隧道窯都是首選的磚瓦焙燒設(shè)備,隧道窯進入了前所未有的高速發(fā)展期。但是,在國家對磚瓦行業(yè)準入條件滯后、隧道窯技術(shù)標準尚未統(tǒng)一的情況下,新建設(shè)的隧道窯雖然數(shù)量很多,但問題也一樣很多的,其中低水平重復建設(shè)的問題非常嚴重”。來自北京金鑄墻科技發(fā)展有限公司的總工程師司國權(quán)介紹了纖維混凝土空心建筑條板自動化生產(chǎn)過程。其公司首創(chuàng)的混凝土制品無托板生產(chǎn)工藝引起了與會代表極大的興趣。磚瓦雜志社編委、機械專家顏志武高級工程師則從真空磚機及附機的選擇、原料調(diào)整、生產(chǎn)線優(yōu)化等方面