如何控制焊接应力和变形

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焊接应力与变形及其预防和校正措施

焊接应力与变形及其预防和校正措施

焊接应力与变形及其预防和校正措施焊件不均匀局部加热和冷却是导致焊接应力和变形产生的根本原因。

1.焊接变形的基本形式a)收缩(纵向、横向)变形 b)角变形 c)弯曲变形 d)波浪变形 e)扭曲变形 f)错边(长度方向、厚度方向)变形σ>σs时,产生变形σ>σb时,产生裂纹,甚至断裂2.预防和减小焊接应力及变形的措施1)合理设计焊接结构(减少焊缝长度和截面积、尽量采用对称焊缝、避免交叉焊缝);2)焊前预热(焊后冷却时,加热区与焊缝同时收缩。

此法称为加热减应区法:如图a)焊前b)焊后);3)反变形法4)刚性固定法5)选择合理焊接顺序a)焊接顺序应能使焊件自由收缩 b)对称焊接法 c)长焊缝的分段焊法 d)工字梁的焊接方法6)锤击焊缝法3.焊接变形的校正1)机械矫正法a)压力矫正 b)锤击矫正变形的步骤2)火焰矫正法a)T形梁的火焰矫正 b)薄板波浪变形的火焰矫正4.焊接接头设计1)焊接结构应尽量选用型材成冲压件a)用四块钢板焊成 b)用两根槽钢焊成 c)用两根钢板弯曲后焊成 d)容器上的铸钢件法兰2)合理布置焊缝①焊缝布置应尽量分散a)、b)、c)不合理 d)、e)、f)合理②焊缝和位置应尽量对称布置a)、b)不合理 c)、d)、e)合理③尽量减少构件成焊件接头部位的应力集中a)不合理 b)合理④焊缝应避开最大应力和应力集中部位a)、b)、c)、d)不合理 e)、f)、g)、h)合理⑤对不同厚度钢板的受力对接接头,要采用工艺措施⑥在满足使用要求的前提下,应尽量减少焊缝对结构附加应力的影响a)次要焊缝影响主要受力构件 b)附加元件(卡箍)代替次要焊缝。

焊接过程中应力与变形控制

焊接过程中应力与变形控制

焊接过程中应力与变形控制摘要焊接应力与变形是直接影响焊接结构性能、安全可靠性和制造工艺性的重要因素,了解其作用与影响,采取措施进行控制与消除,对于焊接结构的完整性设计和焊接工艺方法的选择以及产品在运行中的安全评定都有重大意义。

关键词焊接应力;焊接变形;规律;控制焊接是一种特殊而又重要的加工工艺,随着焊接技术的发展,一个重要技术课题是控制焊接件的焊接变形以提高产品制造精度,使焊件焊后加工量减少或不加工即可用于精度要求高的机械产品中,因此,了解焊接应力产生机理,掌握结构件焊接变形规律,在焊接工艺中采取措施进行控制和消除,从而保证焊接质量。

1 焊接应力1.1 焊接应力产生机理及影响因素焊接时的局部不均匀热输入是产生焊接应力与变形的决定因素,焊接热输入引起材料不均匀局部加热,使焊缝区融化,而与熔池毗邻的高温区材料的热膨胀则受到周围材料的限制,产生不均匀压缩塑性变形,在冷却过程中,已发生压缩变形的这部分材料又受到周围条件的制约,而不能自由收缩,在不同程度上又被拉伸而卸载;与此同时,熔池凝固,金属冷却收缩也产生相应的收缩应力与变形,使得焊接接头区产生不协调的应变,称为初始应变或固有应变。

与此相对应,在构件中会形成自身相平衡的内应力,通常称为焊接应力;而焊后,在在室温条件下,残留于构件中的内应力场和宏观变形,称为焊接残余应力与焊接残余变形。

焊接应力与焊接材料(主要包含材料特性、热物理常数及力学性能)、焊接接头形状和尺寸、焊接工艺参数,焊接结构(结构形状、厚度及刚性)有关。

1.2 焊接应力的分类1.2.1 接应力在焊件空间位置一维空间应力沿着焊件—个方向作用;二维空间应力应力在—个平面内不同方向上作用;三维空间应力应力在空间所有方向上作。

1.2.2 按产生应力的原因(1)热应力它是在焊接过程中,焊件内部温差所引起应力,随着温度的消失而消失,并且是引起热裂纹的力学原因。

(2)相变应力焊接过程中,局部金属发生相变,相比容增大或减小而引起的应力。

控制变形及减小消除焊接应力的方法

控制变形及减小消除焊接应力的方法

控制变形及减小消除焊接应力的方法一、控制焊接变形的方法1、设计措施(1)选择合理的焊缝尺寸:焊缝尺寸增加,变形随之增大,但是过小的焊缝尺寸将降低结构的承载能力,并使焊接接头的冷却速度加快,热影响区硬度增高,容易产生裂纹等缺陷,因此应在满足结构承载能力和保证焊接质量的前提下,随着板的厚度来选取工艺上可能选用的最小的焊缝尺寸。

(2)尽量减少焊缝数量;适当选择板的厚度,减少肋板数量,从而可减少焊缝和焊接后变形的校正量,如薄板结构件,可用压型结构代替肋板结构,以减少焊缝数量,防止或减少焊后变形。

(3)合理安排焊缝位置:焊缝对称于焊件截面的中性轴或使焊缝接近中性轴均可减少弯曲变形。

(4)预留收缩余量:焊件焊后纵向横向收缩变形可通过对焊缝收缩量的估算,在设计时预先留出收缩余量进行控制。

(5)留出装焊卡具的位置:在结构上留有可装焊夹具的位置,以便在焊接过程中可利用夹具来控制技术变形。

2、反变形法(1)板厚8~12mm钢板单边V型坡口对接焊,装配时反变形1.5°焊接后几乎无角变形。

(2)工字梁焊后因横向收缩引起的角变形,若采用焊前预先把上、下盖板压成反变形(塑性变形),然后装配后进行焊接,即可消除上、下盖板的焊后角变形。

但是上下盖板反变形量的大小主要与该板的厚度和宽度有关,同时还与腹板厚度和热输入有关。

(3)锅炉、集装箱的管接头都集中在上部,焊后引起弯曲变形所以要借用强制反变形夹紧装置,并配以对称均匀加热的痕迹顺序,交替跳焊法这样采用了在外力作用下的弹性反变形再配合以合理的受热的施焊顺序,焊后基本上可消除弯曲变形。

(4)桥式起重机的两根主梁是由左、右腹板和上、下盖板组成的箱型结构的为提高该梁的刚性,梁内设计有大、小肋板,且这些肋板角焊缝大多集中在梁的上部,焊后会引起下桡弯曲变形。

但桥式起重机技术要求规定,主梁焊后应有一定的上拱度,为解决焊后变形与技术要求的矛盾,常采用预制腹板上拱度的方法,即在备料时,预先使两块腹板留出上拱度。

如何控制焊接应力和变形

如何控制焊接应力和变形

如何控制焊接应力和变形摘要:为有效控制钢结构因焊件的不均匀膨胀和收缩而造成的焊接变形 ,就焊接变形和焊接应力的各种影响因素进行分析 ,提出了相应的控制措施。

关键词:焊接变形 ,焊接应力 ,热过程 ,焊接工艺在建筑钢结构发展如火如荼的今天 ,形式各异的焊接机械、焊接方法日新月异 ,焊接技术成了一个关键的课题。

但在施工过程中 ,由于焊接产生的焊接残余应力和残余变形 ,严重影响着工程的质量、安装进度和结构承载力 (即使用功能 ),因而 ,急需采用合理的方法予以控制。

钢结构的焊接过程实际上是在焊件局部区域加热后又冷却凝固的热过程 ,但由于不均匀温度场 ,导致焊件不均匀的膨胀和收缩 ,从而使焊件内部产生焊接应力而引起焊接变形。

常见的焊接应力有 :1)纵向应力 ;2)横向应力 ;3)厚度方向应力。

常见的焊接变形有 :1)纵向收缩变形 ;2)横向收缩变形 ;3)角变形 ;4)弯曲变形 ;5)扭曲变形 ;6)波浪变形。

针对这些不同种类的焊接变形和应力分布 ,追溯根源 ,具体进行研究控制。

1 焊接变形的控制措施全面分析各因素对焊接变形的影响 ,掌握其影响规律 ,即可采取合理的控制措施。

1.1 焊缝截面积的影响焊缝截面积是指熔合线范围内的金属面积。

焊缝面积越大 ,冷却时收缩引起的塑性变形量越大 ,焊缝面积对纵向、横向及角变形的影响趋势是一致的 ,而且是起主要的影响 ,因此 ,在板厚相同时 ,坡口尺寸越大 ,收缩变形越大。

1.2 焊接热输入的影响一般情况下 ,热输入大时 ,加热的高温区范围大 ,冷却速度慢 ,使接头塑性变形区增大。

1.3 焊接方法的影响多种焊接方法的热输入差别较大 ,在建筑钢结构焊接常用的几种焊接方法中 ,除电渣以外 ,埋弧焊热输入最大 ,在其他条件如焊缝断面积等相同情况下 ,收缩变形最大 ,手工电弧焊居中 ,CO2气体保护焊最小。

1.4 接头形式的影响在焊接热输入、焊缝截面积、焊接方面等因素条件相同时 ,不同的接头形式对纵向、横向、角变形量有不同的影响。

消除焊接变形的方法

消除焊接变形的方法

焊接变形是焊接过程中常见的问题,它可能对焊接结构的形状、尺寸、精度和稳定性产生不利影响。

为了消除焊接变形,可以采取以下几种方法:
反变形法:在焊接前或焊接过程中,人为地使焊件产生与焊接变形相反的变形,以抵消焊接变形。

这种方法需要在焊接前或焊接过程中精确计算和控制反变形量,才能达到预期的效果。

刚性固定法:将焊件固定在具有足够刚性的夹具或支撑物上,以防止焊接变形。

这种方法适用于小型、简单的焊件,但对于大型、复杂的焊件,由于刚性固定可能会产生较大的应力,因此需要采取其他措施来消除应力。

锤击法:在焊接过程中,使用锤击或振动焊件的方法来消除焊接变形。

这种方法需要在焊接过程中精确控制锤击或振动的力度和频率,以避免对焊件造成过大的损伤。

加热法:在焊接前或焊接过程中,对焊件进行局部或整体加热,以消除焊接变形。

这种方法需要在加热过程中精确控制加热的温度和范围,以避免对焊件造成过大的损伤。

机械校正法:在焊接后,使用机械工具对焊件进行校正,以消除焊接变形。

这种方法需要在机械校正过程中精确控制校正的力度和方向,以避免对焊件造成过大的损伤。

化学校正法:在焊接后,使用化学剂对焊件进行校正,以消除焊接变形。

这种方法需要在化学校正过程中精确控制化学剂的种类、浓度和作用时间,以避免对焊件造成过大的损伤。

以上是消除焊接变形的几种常见方法,可以根据不同的焊接情况选择合适的方法。

无论采用哪种方法,都需要在焊接过程中严格控制工艺参数,以避免产生过大的焊接变形。

减少焊接接应力和焊接变形的措施

减少焊接接应力和焊接变形的措施

减少焊接接应力和焊接变形的措施1、减少焊接接应力和焊接变形的措施1.1、减少焊接应力的措施:1)、安装过程中的措施结采取合理的焊接顺序。

在焊缝较多的组装条件下,根据构件形状和焊缝的布置,采取先焊接收缩量较大的焊缝,后焊接收缩量较小的焊缝;先焊拘束度较大而不能自由收缩的焊缝,后焊拘束度较小而能自由收缩的焊缝。

在满足设计要求的条件下,尽量减小焊缝尺寸。

不应加大焊缝尺寸和余高,要转变焊缝越大越安全的观念。

在构件组装施工时,严禁强力对口和热膨胀法对口以减小焊接拘束度。

拘束度越大,焊接应力越大,尽量使焊缝在较小拘束度下焊接或在自由状态下施焊。

安装时焊接过程控制:对接接头的焊接采用特殊的左右两根同时施焊方式,操作者分别来取共同先在外侧起焊,后在内侧施焊的顺序,自根部起始至面缝止,每层次均按此顺序实施。

根部焊接,根部施焊应自下部超始出处超越中心线10mm起弧,与定位焊接接头处应前行10mm收弧,再次始焊应在定位焊缝上退行1Omm起弧,在顶部中心处熄弧时应超越中心线至少15mm并填满弧坑;另一半焊接前应将前半部始焊及收弧处修磨成缓坡状并确认无未熔合即未熔透现象后在前半部焊缝上引弧。

仰焊接头处应用力上顶,完全击穿;上部接头处应不熄弧连续引带至接头处5mm时稍用力下压,并连弧超越中心线至少一个熔池长度(10一15mm)方允许熄弧。

次层焊接,焊接前剔除首层焊道上的凸起部分及引弧收弧造成的多余部分,仔细检查坡口边沿有无未熔合及凹陷夹角,如有必须除去。

飞溅与雾状附着物,采用角向磨光机时,应注意不得伤及坡口边沿。

此层的焊接在仰焊部分时采用小直径焊条,仰爬坡时电流稍调小,立焊部位时选用较大直径焊条,电流适中,焊至爬坡时电流逐渐增大,在平焊部位再次增大,其余要求与首层相问。

填充层焊接:填充层的焊接工艺过程与次展完全相同,仅在接近面层时,注意均匀流出1.5-2mm的深度,且不得伤及坡边。

面层的焊接,管贯面层焊接,直接关系到接头的外观质量能否满足质量要求,因此在面层焊接时,应注意选用较小电流值并注意在坡口边熔合时间稍长,接头重新燃弧动作要快捷。

减少焊接接应力和焊接变形的措施

减少焊接接应力和焊接变形的措施

减少焊接接应力和焊接变形的措施1.选择适当的焊接参数:根据材料的种类和厚度选择合适的焊接电流、电压和焊接速度等参数,以降低焊接接应力和变形的风险。

同时,选择低温软化点的金属填充材料,如铜等,可以降低焊接接应力。

2.采用适当的焊接序列:通过改变焊接顺序,可以降低焊接过程中的接应力和变形。

在多次焊接时,从最中心的部位开始焊接,逐渐向两边延伸。

这样可以避免焊接热量集中在一个地方,减少局部热变形。

3.采用预热和后热处理:预热可以提高焊接材料的可塑性,改善焊接接头的焊接性能。

一般情况下,预热温度为焊接材料的临界温度的50%-70%。

预热后的焊接接头,在焊接完成后应进行后热处理,即将焊接接头加热至临界温度以下保温一段时间,然后缓慢冷却,以进一步消除焊接接头内应力。

4.使用焊接夹具:焊接夹具可以固定工件,减少焊接过程中的变形。

夹具应设计合理,以便保证焊接接头位置准确,但对于自由热变形而言,应当尽量减少夹具的使用。

5.控制焊接热输入量:合理控制焊接过程中的热输入量,以确保焊接接头不过热。

可以采用间歇焊接的方法,在焊接过程中适时停止加热,让工件冷却一段时间以减少热输入。

6.采用适当的接头形状:通过改变焊缝的形状,可以减少焊接过程中的接应力。

一般情况下,V型焊缝和锂阳角焊缝对于减少焊接变形效果较好。

7.选择适当的焊接方式:对于大型工件,可以采用多层焊接或间断焊接的方式进行,以减少焊接材料的热量。

对于特殊形状的工件,可以选择其他焊接方法,如电阻焊、激光焊等。

8.控制冷却速度:焊接完成后,要注意控制冷却速度,避免过快的冷却。

可以采用包裹式焊接,焊接完毕后用保温材料将焊接接头包裹起来,使其缓慢冷却,以减少残余应力。

减少焊接应力和焊接变形的方法

减少焊接应力和焊接变形的方法

减少焊接应力和焊接变形的方法1采用适当的焊接程序;如分段焊、分层焊;2尽可能采用对称焊缝;使其变形相反而抵消;3施焊前使结构有一个和焊接变形相反的预变形;4对于小构件焊前预热、焊后回火;然后慢慢冷却;以消除焊接应力..合理的焊缝设计1避免焊缝集中、三向交叉焊缝;2焊缝尺寸不宜太大;3焊缝尽可能对称布置;连接过渡平滑;避免应力集中现象;4避免仰焊..空冷氩弧焊枪的设计与制造通过对目前普遍使用的水冷氩弧焊枪结构的分析研究;在此基础上加以改进;自行设计、制造出了一种简单、方便、可用于无水冷场合作业的空冷氩弧焊枪..工艺试验表明;该焊枪性能稳定;用此焊枪焊出的焊缝成形良好;符合预期的设想..关键词空冷氩弧焊枪设计1.前言氩弧焊是利用氩气作保护气体的气体保护电弧焊..焊接时电弧在电极与焊件之间燃烧;氩气使金属熔池、熔滴及钨极端头与空气隔绝..它是利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材及填充金属的一种焊接方法..焊接时保护气体从焊枪的喷嘴中连续喷出;在电弧周围形成气体层层流状态隔绝气体起到保护作用;从而获得优质的焊缝..作为氩弧焊机重要组成部分之一的氩弧焊枪;其作用是夹持钨极、传异焊接电流和输送保护气..焊枪按冷却方式的不同;可分为水冷式和气冷式两种..目前在教学、科研和实际生产中使用较多的是水冷式焊枪..此类焊枪带有一个进水管和一个出水管;焊接时通水;通过水的循环将热量带走;从而使焊枪的温度降低而起到冷却作用..水冷式焊枪通常要将焊接电缆装入通水管中作成水冷电缆;只有这样;才有可能提高施焊时的电流密度;减轻电缆重量;但却因此增加了制造上的困难;成本因此大大提高..更有甚者;有些场合无冷却水;这就给焊接施工人员提出了难题..为了弥补现有水冷焊枪上述这些方面的不足;我们自行设计并制造出了一种空冷氩弧焊枪;这种焊枪的主要特点是无需冷却水;结构简单;能很方便地应用于现场安装;以及无氩弧焊机的情况下使用..因为;采用我们设计制造的焊枪只须一台常规直流弧焊机;再配以供气系统;即可进行焊接操作;大大降低了对设备的要求;由此降低了成本..目前;市场上一套氩弧焊设备所需的费用达万余元;而一台普通的直流焊机的价格仅为其一半左右;单从这一点上说;其市场前景看好;如推广使用;将会带来很大的经济效益..2.焊枪的设计为使设计的焊枪尽可能满足要求;在设计过程中;我们主要从结构及材料选择两方面进行综合考虑..设计出的空冷氩弧焊枪结构示意图如图1所示:图1 空冷氩弧焊枪结构示意图1.压紧盖2.电极夹头3.主体4.喷嘴5.手柄6.气阀7.导气管8.电极接头该焊枪主要由主体、压紧盖、电极夹头、喷嘴、手柄等几部分组成..为了降低制造成本和减少加工上的困难;喷嘴采用市场上购买的现成品与目前氩弧焊枪通用..设计时为了提高保护效果;原则上应使喷嘴上部即主体内有较大的空间作缓冲室;以降低气流的初速..选用的喷嘴其下部断面不变的圆柱形通道越长、近壁层流层越厚;保护效果越佳;通道直径越大;保护范围越宽..基于此考虑;在主体下部应开有12个均匀分布的直径为φ1mm的小孔;如图2所示..为了电极夹头能可靠夹紧钨极;并对准中心;电极夹头下端均匀地开有三条宽为1mm的铣刀槽;如图3所示..图2 a主体下部的12个φ1mm的小孔分布b电极夹头下端的三条铣刀槽图3 工艺试验试板及接头形式;a堆焊;b对接此外;为使焊枪能与多种直径的钨极配合使用;使其工作范围扩大;可根据需要;电极夹头下端的直径可设计成φ2、3、4、5mm等多种规格..压紧盖的长轴可设计成短、中、长三种规格;以节约使用贵重的钨电极..最后;按此设计方案;我们成功地制造出了所需的空冷氩弧焊枪实物图略..3.焊枪的使用与维护1本焊枪可与各种直流焊机如硅整流弧焊机等配套使用..焊接时宜采用直流正极性接法焊枪接负;工件接正..电流工作范围大致为30—250A左右;电流大小的调节与直流焊机的电流调节相同..氩气由氩气瓶流出;中间通过减压器、流量计;最后通入到焊枪..2根据实际焊接时所需要的焊接电流大小;选定电极夹头及钨极直径;钨极伸出喷嘴的尺寸与常规施焊时大致相同..3直流焊机和焊枪本身都不具备引弧系统;焊接前应事先准备好一块尺寸合适的引弧板材料为紫铜;待电弧引燃;并稳定燃烧后;再移向所需施焊的结构上焊接..4由于焊接时采用接触式引弧;在一定程度上易造成钨极损耗加快;所以应经常注意钨极的磨损情况;特别注意被焊工件上是否夹钨;以免产品中产生缺陷..5经常注意绝缘情况;避免触电等事故..6使用一段时间后;应检查保护气体的流畅性;以防止气流不畅、漏气等情况发生..4.工艺试验本文最后还进行了有关的工艺试验..具体是在1Cr18Ni9Ti不锈钢上分别进行了堆焊及试板对接试验..试样尺寸规格如下图所示图4;试样厚度为δ=1.5mm..实验是在ZXG-250型硅整流弧焊机上进行..为准确测定焊接时的工艺规范参数;我们在焊接回路中连上了电流表和电压表..焊接时记下的规范参数值如表1..表1 试板焊接规范参数值观察表明;焊接过程中电弧稳定;电流、电压的波动非常小;气体保护效果好;焊缝成形美观;焊接接头质量良好;该焊枪可在实际生产中推广使用..焊接切割支持系统切割工艺包括热切割方法种类及特性描述、气割工艺各种金属切割特性参数;氧乙炔切割参数;氧丙烷切割参数;焊割炬参数、电弧切割工艺碳弧气刨用碳棒的型号和规格、碳弧气刨工艺参数、水下切割工艺参数、等离子弧切割工艺等离子切割参数、等离子弧切割工艺参数等、激光切割工艺各种材料CO2激光器切割性、切割用激光器种类和主要技术参数、激光切割不同材料的切割条件..该软件系统为焊接技术人员提供了大量的数据和知识;为焊接技术人员的实际设计生产提供了极大的帮助..软件的查询界面清晰明了;对于技术人员来说;使用软件就象浏览网站一般简单、方便..该软件有单机版和网络版两种形式;单机版满足技术人员个人使用之目的;而基于WEB的网络版形式;则充分提高了企业资源共享程度;使技术人员能够在局域网内共享该软件的各种功能;只需在服务器安装该软件;每个技术人员均可利用浏览器进行浏览和使用;安装维护方便..焊接切割支持系统切割工艺包括热切割方法种类及特性描述、气割工艺各种金属切割特性参数;氧乙炔切割参数;氧丙烷切割参数;焊割炬参数、电弧切割工艺碳弧气刨用碳棒的型号和规格、碳弧气刨工艺参数、水下切割工艺参数、等离子弧切割工艺等离子切割参数、等离子弧切割工艺参数等、激光切割工艺各种材料CO2激光器切割性、切割用激光器种类和主要技术参数、激光切割不同材料的切割条件..该软件系统为焊接技术人员提供了大量的数据和知识;为焊接技术人员的实际设计生产提供了极大的帮助..软件的查询界面清晰明了;对于技术人员来说;使用软件就象浏览网站一般简单、方便..该软件有单机版和网络版两种形式;单机版满足技术人员个人使用之目的;而基于WEB的网络版形式;则充分提高了企业资源共享程度;使技术人员能够在局域网内共享该软件的各种功能;只需在服务器安装该软件;每个技术人员均可利用浏览器进行浏览和使用;安装维护方便..浅谈焊接安全操作随着生产的发展;焊接技术的应用愈来愈广泛..与此同时;伴随着各种各样的不安全、不卫生因素的出现;焊接工作也严重地威胁着焊工及其它生产人员的安全与健康..其主要危害如下:1、焊接切割工作过程中需要与易燃易爆气体、压力容器和电机电器接触;2、焊接过程会产生有毒气体、有害粉尘、弧光辐射、噪声和射线等..上述危害因素在一定条件下可能引起爆炸、火灾、烫伤、中毒、电光性眼炎和皮肤病等职业病症..此外还可能危及设备、厂房和周围人员安全;给国家和企业带来不应有的损失..许多重大、特大事故是由于焊接切割作业人员违章操作造成..本文论述了日常较广泛应用的气焊、焊条电弧焊的特点、危害及安全操作..气焊1、特点及危害气焊具有设备简单、操作方便、使用灵活、实用性强等特点..因此;在各工业部门的制造和维修中应用比较广泛..但此过程需利用可燃气体C2H2、液化石油气和H2等、助燃气体O2及高压气瓶氧气瓶、乙炔瓶等..如果焊接设备和安全装置有故障;或者操作人员作业时违反安全操作规程;都可能引起爆炸和火灾等事故..2、使用安全要求1、工业用乙炔中常含有磷化氢PH3、硫化氢H2S等杂质;这些杂质不但容易引起爆炸;而且焊接时;其中的硫和磷可能转移到焊缝金属中;使焊缝的机械性能发生改变;冷脆、热裂倾向增加;焊缝质量难以保证..因此按容积计算;要求乙炔中PH3的含量不得超过0.2%;H2S的含量应小于0.1%..2、气瓶在保管和使用过程中;避免日光曝晒;远离明火和热辐射..3、焊接过程中;放气速度不应太快;避免气体流经阀门时产生静电火花..4、乙炔瓶应垂直立放;严禁卧放..5、气瓶应根据国家气瓶安全监察规程要求进行定期技术检验;严禁超期使用..6、操作人员应接受安全技术培训持证上岗..7、焊炬在使用前必须进行检查;包括射吸情况、橡皮管与接头连接情况、是否漏气、气体各通路是否洁净等;检查正常后方可进行点火操作..使用过程中;防止发生回火;一旦发生回火应迅速关闭乙炔调节阀;同时关闭氧气调节阀..焊条电弧焊1、特点及危害焊条电弧焊是工业生产中应用最广泛的焊接方法;其重要原因是电弧能有效而简便地把电能转换成焊接过程所需要的热和机械能..同时焊条电弧焊用手工操纵焊条进行焊接;可以进行全位置焊接;焊接设备轻便、搬运灵活;适用于各种金属材料、各种厚度、各种结构形状的焊接..但由于其特殊性会存在以下不安全因素:1、电弧弧柱中心温度高达6000~8000℃;焊条、焊件和药皮在高温作用下;发生蒸发、凝结和气体;产生大量烟尘;2、电弧周围空气在弧光强烈辐射作用下;会产生臭氧、氮氧化物等有毒气体;3、飞溅、电焊机线路故障或燃料容器管道补焊防爆措施不当;会引起爆炸和火灾事故..4、焊接设备空载电压高于人体所能承受的安全电压;易发生触电事故..2、使用安全要求1、电焊机必须有独立的专用电源开关;禁止多台焊机共用一个电源开关;2、电焊机防止碰撞、受潮或剧烈振动;3、电焊机外露的带电部分应有完好的防护装置;不带电的外壳应接地;严禁超负荷使用;4、焊接电缆外皮完整、绝缘良好、应使用整根导线;5、电焊钳必须有良好的绝缘性、隔热能力;严禁将过热的焊钳浸在水中冷却后立即使用;6、焊接作业时;场所应有通风除尘设施;可燃、易爆物质距作业点火源应不小于10m;7、焊接作业人员应穿戴好劳动保护用品;加强自身的防护;保证自身安全..结论综上所述;由于焊接过程存在潜在的危险;为此对从事该作业人员应严格要求;必须对其进行相应的、专门的安全技术理论学习和实际操作训练;提高此类作业人员的安全技术素质;并经考核合格取得安全技术操作证后方准独立作业;同时通过培训使他们了解焊接生产特点、焊接操作基本原理及焊接工艺、工具的安全使用;严格执行安全规程和实施防护措施;保证安全生产;避免发生事故..硬面堆焊技术在各个领域的应用硬面堆焊就是对耐磨部件表面硬化处理的过程..采用高硬度的药芯焊丝和WD-BX1型专业明弧平焊焊接设备进行表面堆焊;从而使耐磨部件表面形成比母材材质更耐磨的高铬复合碳化物;并能够使该高铬碳化物与母材很好的结合成一个整体..采用这种技术会节约采购成本的50%以上;有效生产使用时间是原新品的2倍以上..例如:企业购置新品进行生产活动;在耐磨件磨损到最佳生产效率以下时磨损量约占新品总重量的一小部分;企业就会报废该部件重新购置;那么余下的大部分报废处理不经济;增加采购费用;加重企业经济负担..因为采用硬面堆焊技术可以降低采购费用;又能延长耐磨部件的使用寿命;在各个行业得到了广泛的关注与应用..下面就各个行业的实际情况;介绍硬面堆焊技术的应用..1、钢铁行业硬面堆焊技术的应用钢铁厂的耐磨部件工作环境非常恶劣..生产过程中温度高;冷热循环频繁;使耐磨设备加速磨损;增加钢铁厂的维修成本及工作人员的劳动强度..例如钢铁厂中的连铸辊是连轧机的主体;在生产过程中;连铸辊通过产生挤压力来使钢坯成型..此种工作原理使连铸辊受到钢坯的高温及反作用力的影响;就会使连铸辊的表面产生非疲劳性裂纹;可以直观看清;甚至成片状脱落..给生产运行带来极大的不便;影响生产效率;甚至造成停产..很多钢铁厂深知;购买新品交货工期长;而且生产成本也提高了一半以上..以连轧机中的一个连铸辊为例;当该辊磨损到最佳生产率以下时;实际消耗不足整体辊子的1/10;那么9/10的铸辊报废处理不经济..所以钢铁厂大都采用硬面堆焊技术;在报废的辊子表面堆焊硬面合金;直到堆到辊子原表面尺寸..这样;一来可以降低生产成本的一半以上;二来缩短恢复生产的时间;另外;过钢量增长8~10倍;经济合理..2、水泥生产企业硬面堆焊技术的应用目前新型干法生产线在我国蓬勃发展;立式磨机以它的低能耗被广泛应用到水泥生产线中..例如:生料粉磨、熟料粉磨、煤粉粉磨以及矿渣粉磨..立式磨机通常称为立磨因此成为相关企业关注的热点;从而也应运而生很多服务项目..立式磨机的磨辊辊套及磨盘衬瓦的硬面堆焊工程服务就是其中一项..提高磨辊辊套及磨盘衬瓦的耐磨性;已经成为应用立磨水泥生产企业的硬性指标..因为立式磨机是水泥生产企业的重要生产设备之一..但磨辊辊套及磨盘衬瓦的磨损是主观存在的;磨损到一定程度;耐磨部件因表面缺失、变形;使部件间隙加大;不能进行很好的研磨;从而降低生产效率;提高生产能耗;甚至不能进行生产..根据目前水泥市场的可观利润;停产一天将会对大型水泥生产企业造成至少几十万的纯利润损失..尽快提高生产效率;或尽快恢复生产是迫在眉捷的..因为采用更换新品的维修方式;需要大量采购费用;而且供货周期比较长;若在水泥生产企业非计划性的维修中;显得远水解不了近渴..所以“救急性服务——硬面堆焊”是广大应用立式磨水泥业主的理想选择..水泥生产企业的耐磨件硬面堆焊;服务形式可以多样化;即可以拆下来运到堆焊修复工厂去进行堆焊修复;也可以在不解体磨机的情况下进行磨内补焊..以水泥生产企业的生料磨为例:由于国内的水泥生产线趋于大吨位化;所以立式磨的外形尺寸也会相应加大;以迎合生产量..磨盘外径尺寸大部分不小于3米..由于磨内空间大;WD-BX1型便携式焊接设备轻而易举的就可以架设进磨内;也可多台架设..进行磨辊辊套及磨盘衬瓦的硬面堆焊..从而节约了大量拆卸费用;减轻工人劳动强度;缩短了检修工期..尤其是在水泥生产企业没有备件的情况下;这种在磨内进行堆焊的技术更是水泥业主的最宠;对比新备品;费用低、工期短、耐磨寿命可提高2倍以上..是水泥生产企业的经济首选..国产或进口的立式磨机;在国内应用颇多..立磨辊套及衬瓦的母材材质大体有以下几种:高铬铸铁、镍铬合金等;这些材料都适合表面堆焊;但必须选用专业焊接设备及专用焊材..分析立磨耐磨件的磨损原因;有原料进料时;对设备的冲击;以及在磨辊与磨盘接触边缘与物料产生的剪切力;加上磨机在粉磨物料时受到的反作用力;使耐磨件表面沟壑与凸棱交替变换;使耐磨件表面尺寸变小;增加间隙;影响生产效率..采用沈阳威德焊接的堆焊技术;可以堆焊分体式部件、平面部件、锥形部件..如锥形磨辊磨损严重;并且在大头已经磨平的情况下;采用沈阳威德焊接的专业技术进行过渡耐磨层;防止母材与耐磨层结合不紧密;在运行中使耐磨层脱落..在磨内进行堆焊技术经济、轻松、合理;已被广泛应用..3、电厂硬面堆焊技术的应用火力发电是国内电力行业的佼佼者;也是由于中国煤资源分布广泛的结果..火力发电大都燃烧煤粉褂昧⑹侥ソ蟹勰ッ悍邸S捎诿褐实挠跋欤粤⒛サ某寤饕蚕嗟毖现亍Dッ夯诵惺保饕墙嚎榧昂罅吭又实拿焊墒蟹勰ゼ费埂3な奔湓诵校ス醯谋砻婊岢鱿止盗圩茨ニ穑ヅ瘫砻婊嵩谟肽ス踅哟ッ娉鱿挚泶笤~11公分的环形沟槽;使磨煤机工作效率越来越低;加大能耗..此时采用硬面堆焊技术;对磨辊及磨盘表面进行堆焊;使耐磨件表面形成耐磨层;各种性能指标均优于新铸造品;这也是由于铸造工艺本身决定的..其实硬面堆焊技术应用领域非常广泛;如矿山、食品、铸造等等……由于贵网络杂志篇幅宝贵;故以上所列举的行业非常有限;有机会再做交流..陶瓷的焊接随着科学技术的发展;陶瓷的组成、性能、制造工艺和应用领域已发生了根本性的变化;从传统的生活用陶瓷发展成为具有特殊性能的功能陶瓷和高性能的工程陶瓷;在现代社会中发挥了重要的作用..由于陶瓷的脆性很大;不宜做成复杂的和承受冲击载荷的零件..因此;必须采取连接技术来制造复杂的陶瓷件以及陶瓷和金属的复合件..这就涉及到陶瓷与陶瓷以及陶瓷与金属的焊接问题..不论陶瓷与金属焊接;还是用金属填充材料焊接陶瓷与陶瓷时都存在陶瓷/金属界面的结合问题..由于陶瓷与金属在电子结对、晶体结构、力学性能、热物理性能以及化学性能等方面存在明显的差别;因此要实现陶瓷/金属界面的冶金结合是非常困难的;用常规的焊接材料和工艺几乎无法获得可靠的连接;现有的较成功的焊接方法都是在陶瓷不熔化的条件下进行的;如固相扩散焊和钎焊较适合于陶瓷的焊接;并且得到了应用..目前陶瓷焊接研究的主要问题为:1为充分发挥陶瓷耐高温的特性;必须解决接头的高温性能..2大面积和复杂零件的焊接时;陶瓷前开裂和低应力破坏是一个严重问题;必须进步研究降低内应力的办法..3目前的陶瓷焊接主要都在真空中进行;效率低、成本高;必须研究非真空的高效低成本焊接方法..减少焊接应力和焊接变形的方法1采用适当的焊接程序;如分段焊、分层焊;2尽可能采用对称焊缝;使其变形相反而抵消;3施焊前使结构有一个和焊接变形相反的预变形;4对于小构件焊前预热、焊后回火;然后慢慢冷却;以消除焊接应力..合理的焊缝设计1避免焊缝集中、三向交叉焊缝;2焊缝尺寸不宜太大;3焊缝尽可能对称布置;连接过渡平滑;避免应力集中现象;4避免仰焊..焊接应力和焊接变形对构件有哪些危害焊接应力产生的主要原因;有以下三个方面:1热应力..焊接过程对被焊工件来说;是局部的不均匀加热过程和不均匀冷却过程..这种不均匀冷热过程;会使工件中产生热应力..2拘束应力..由于构件本身或外加的刚性拘束作用;使焊接时热膨胀不畅;引起构件产生拘束应力..3相变应力:焊接时;接头区域产生不均匀组织转变而引起的应力..由厂焊接应力的存在;使接头区产生不均匀的塑性变形;称为焊接变形..残留在焊接构件中的焊接应力又称为焊接残余应力会降低接头区实际承受载荷的能力..特别是当构件承受动载疲劳载荷时;有可能发生低应力破坏..对于厚壁结构的焊接接头、立体交叉焊缝的焊接区或存在焊接缺陷的区域;由于焊接残余应力;使材料的塑性变形能力下降;会造成构件发生脆性破裂..焊接残余应力在一定条件下会引起裂纹;有时导致产品返修或报废..如果在工作温度下材料的塑性较差;由于焊接拉伸应力的存在;会降低结构的强度;缩短使用寿命..通常;焊件的焊接残余变形和残余应力是同时存在的;有时焊接残余变形的危害比残余应力的危害还要大..焊接残余变形使焊件或部件的尺寸改变;降低装配质量;甚至使产品直接报废..矫正变形是一件费时的事;会增加制造成本;降低焊接接头的性能..另外;由于角变形、弯曲变形和扭曲变形使构件承受载荷时产生附加应力;因而会降低构件的实际承载能力;导致发生断事故..焊接修复中对较薄工件的焊接在焊接修复中;施焊的工件除材质不同外;由于工件的厚度不等;给焊接修复工作带来一定的困难..尤其是在焊接设备不具备的情况下;只能采用手工电弧焊进行焊接修复时;需要注意以下几方面的事项..通常将厚度不大于2.0 mm的工件板材称之为薄板;而薄板工件焊接的主要困难是容易烧穿、焊接变形大、焊接成形不美观;因此在薄板工件的焊接中;要尽量避免对接焊缝..在有条件的情况下;可采用卷边焊接或搭接;可防止工件的烧穿和焊接变形..但在焊接修复中条件不允许的情况下;对薄板工件在对接焊接时;应注意以下几点的要求:一、工件组装上的要求1、首先清理焊缝两侧;露出原金属光泽..2、装配间隙要小于0.5 mm;总之间隙越小越利于施焊;切忌错边..3、定位固定焊时;呈点状焊接点固;焊点间距应在50~80 mm左右;以防变形和错边..二、焊接工艺参数的要求1、选用小直径的焊条φ2.0 mm~φ2.5 mm进行施焊为宜..2、可参照焊条说明书选择小一些的焊接电流..但要适当地提高焊接速度;以获得较小的熔池和较浅的熔深..。

控制和消除焊接应力的措施及方法

控制和消除焊接应力的措施及方法

OCCUPATION2012 03120实践与探索E xploration控制和消除焊接应力的措施及方法文/鲁兆鹏一、控制焊接应力的措施焊接以后留下一定的残余应力是不可避免的,但是可以通过恰当的工艺措施给予一定程度的控制和调节,使应力值尽可能减小,分布尽可能合理。

焊接应力是由于焊后收缩受到制约造成的,制约越严重,内应力也就越大。

因此,控制内应力的方法虽有多种,但基本原则只有一个,就是缓和对焊缝收缩的制约。

通常采用的工艺措施有以下几种。

1.采用合理的焊接次序 所谓合理的焊接次序,主要是应该尽量使焊缝能比较自由地收缩,特别是那些收缩比较大、残余应力比较大的焊缝。

图1是拼接工字梁的情况。

这时应事先留出一段翼板——腹板角焊缝3,先焊接受力最大的翼板对接焊缝l,然后再焊接腹板对接焊缝2,最后焊满角焊缝3。

这种焊接次序可以使翼板的对接焊缝预先受压应力,而腹板对接缝受拉应力。

角焊缝留在最后焊可以保证腹板有一定的收缩余地,同时也有利于在翼板对接焊时采取反变形措施以防止角变形。

实验证明,这样焊成的梁的疲劳强度比先焊腹板的梁高出30%。

图1 工字梁拼接2.预热法焊接温差越大,残余应力越大,同时从组织转变来说,冷却速度越快组织应力也越大。

预热可以达到减小温差和减慢冷却速度的目的,从而减小焊接应力。

焊件是否需要预热,主要是从钢材的化学成分、厚度和结构刚度等方面来考虑,而预热温度的选择则主要是根据钢材的化学成分来确定。

一般来说,钢材含合金元素越多,越容易形成淬硬组织;而合金元素含量越多的钢材,就越需要预热,同时预热温度也偏高。

钢板越厚越要求预热。

因为钢板越厚散热越快,冷却越快,就越需要通过预热来减慢冷却速度。

所以对一些含合金元素较低的钢种不需要预热,但钢材若具有一定厚度时就要增加一道预热工序。

刚度越大的结构,越需要预热。

因为结构的刚度越大,焊缝收缩所受到的制约也越大,应力就越大,所以需要通过预热来降低焊接应力。

3.同步收缩法焊缝(确切地说是有效区段)的收缩因受到旁边冷金属的牵制而形成拉应力,也就是说,有效区段旁边的较冷的金属不允许它收缩,从而形成较大的应力。

焊接中防止变形和减少内应力的方法

焊接中防止变形和减少内应力的方法

焊接中防止变形和减少内应力的方法焊接在机械修理中焊接是非常重要的一种方法,但是如果焊接不好就会产生变形和内应力,甚至焊后的零件无法使用而报废。

一、减少内应力的方法1.锤打和锻冶——机械法当焊修较长的裂缝和堆焊层,需要以一端连续焊到另一端时,在焊修进行中,趁着焊缝和堆焊层在炽热的状态下,用手锤敲打,这样可以减少焊缝的收缩和减少内应力。

敲打时,焊修金属温度800℃时效果最好。

若温度下降,敲打力也随之减小。

温度过低,在300℃左右就不允许敲打了,以免发生裂纹。

锻冶方法的道理与上述基本一致,不同的是要把焊件全部加热后再敲打。

2.预热和缓冷——热力法此种方法就是焊修前将需焊的工件放在炉内,加热到一定的温度(100~600℃),在焊接过程中要防止加热后的工件急剧冷却。

这样处理的目的是降低焊修部分温度和基体金属温度的差值,从而减少内应力。

缓冷的方法是将焊接后的工件加热到600℃,放到退火炉中慢慢地冷却。

3.“先破后立”法铸铁件用普通碳素钢焊条焊接时,很容易产生裂纹,用铸铁焊条又不经济。

现介绍一种“先破后立”用碳素钢焊条焊接的方法:先沿焊缝用小电流切割,注意只开槽而不切透,然后趁热焊接。

由于切割时消除了裂纹周围局部应力,不会产生新裂纹,焊接效果很好。

在焊接过程中减少内应力有以上三种方法,现举例如下:铸铁泵壳裂缝的焊接。

(1)在裂缝的两端点钻止裂孔(φ10mm),以防焊接中裂缝进一步向外扩展。

(2)用手动磨光机在裂缝的位置开坡口,坡口顶宽8~9mm,略成V字形,深32mm(此泵泵壳壁厚为40mm),使得能够焊入电焊液。

(3)焊接为手工焊,采用φ3.2mm专用铸铁电焊条,使用直流电焊机,反接,电流为150A,实施间断焊,即每焊长15~20mm电焊缝,停等片刻。

在停焊间隙,当焊接熔液凝固后,由白热状态到红热状态时,用小尖锤捶击电焊缝,捶击用力要轻,速度要快,次数要多,使焊缝金属减薄向四周伸长,抵消一些焊缝收缩并减少焊接应力,这样能有效地提高焊缝金属的抗裂性(注意使用小锤头必须是半径为10mm左右的圆弧形的)。

降低焊接应力工艺措施口诀

降低焊接应力工艺措施口诀

降低焊接应力工艺措施口诀焊接应力是在焊接过程中产生的应力,它会对焊接部件造成变形和应力集中,进而影响焊接接头的质量和使用寿命。

为了降低焊接应力,提高焊接质量,需要采取一系列工艺措施。

本文将逐步介绍降低焊接应力的口诀和相应的工艺措施。

一、合理规划焊接顺序1. 确定焊接顺序时,应从内向外焊接,从中心向两侧进行,依次进行焊接。

从内向外焊接可以减少焊接应力在焊接过程中的积累,降低变形的程度。

2. 将大尺寸焊接件分成多个小尺寸的焊缝,分别进行焊接。

这样可以减少焊接应力的集中,降低焊接部件变形的可能。

二、控制预热温度和焊接速度1. 预热是降低焊接应力的重要手段之一。

在焊接前对焊接件进行预热,可以改善焊接材料的塑性和可变形性,从而降低焊接应力。

预热温度需要根据焊接材料的种类和厚度来确定。

2. 焊接速度过快会使焊接区域产生较大的温度梯度,增加焊接应力。

为了降低焊接应力,需要控制焊接速度,使其适中。

三、合理选择焊接参数1. 焊接电流和电压的选择应根据焊接材料和厚度进行合理调整。

通常情况下,较小的焊接电流和较低的电压可以减少焊接应力。

2. 控制焊接过程中的热输入量,避免过热和焊接过程中的温度梯度过大。

四、应用适当的焊接辅助材料1. 选用合适的焊接填充材料,如焊条或焊丝。

这些填充材料应具有良好的塑性和可变形性,能够有效缓冲焊接应力,减少变形。

2. 引入焊接辅助材料,如夹具、临时焊接支撑物等,来限制和平衡焊接变形。

五、采取后焊热处理措施1. 通过后焊热处理可以缓解焊接应力,改善焊接接头的组织结构和性能。

常用的后焊热处理方法包括回火、时效处理等,需根据具体情况选择合适的方法。

2. 后焊热处理一般需要在焊接完成后进行,但也可以在焊接过程中进行局部热处理,以降低焊接应力。

降低焊接应力是确保焊接接头质量和使用寿命的关键。

通过合理规划焊接顺序,控制预热温度和焊接速度,选择合适的焊接参数和辅助材料,以及采取后焊热处理措施,我们可以有效降低焊接应力,减少焊接变形,提高焊接质量。

焊接变形改善措施方案

焊接变形改善措施方案

焊接变形改善措施方案
焊接变形是在焊接过程中由于热量的影响而引起的金属结构形状发生偏离的现象。

焊接变形不仅会降低焊接件的精度和质量,还可能对焊接结构的强度和稳定性产生不利影响。

为了改善焊接变形,以下是一些常用的措施方案:
1. 选用合适的焊接参数:在进行焊接前,应根据焊接材料的性质和焊接结构的要求,合理选择焊接电流、电压、焊接速度等焊接参数。

通过调整焊接参数,可以控制焊接过程中的热输入,从而减小变形的发生。

2. 使用预留间隙:在焊接结构设计过程中,可以合理设计预留间隙。

预留间隙可以提供材料热膨胀的余地,从而降低焊接过程中的应力集中,减小变形的程度。

3. 采用预热和后热处理:通过对焊接件进行预热,可以使焊接材料的内部应力得到释放,从而减小变形的发生。

在焊接完成后,进行适当的后热处理,可以进一步改善焊接结构的性能和形状稳定性。

4. 使用临时支撑和夹具:在焊接过程中,可以利用临时支撑和夹具来固定和支撑焊接件,从而减小焊接过程中的变形。

5. 采用分段焊接:在焊接大型结构时,可以采用分段焊接的方式。

分段焊接可以减小焊接过程中的热输入和热冲击,从而降低变形的程度。

6. 优化焊接顺序:根据焊接结构的特点和要求,优化焊接顺序可以有效减小焊接变形。

在焊接过程中,应先焊接承载结构的重要部位,然后再进行其他部分的焊接。

综上所述,通过合适的焊接参数选择、预留间隙设计、预热和后热处理、临时支撑和夹具、分段焊接以及优化焊接顺序等措施方案,可以有效改善焊接变形问题,提高焊接质量和结构的稳定性。

焊接应力及焊接变形预防措施

焊接应力及焊接变形预防措施

钢结构工程焊接应力与变形差生的危害及采取的措施随着“绿色建筑”理念的推广,以钢结构件为主体框架结构结合复合砌筑体结构已成为一种必然趋势,因为以钢结构为主的框架结构的回收利用性有效避免钢筋混凝土结构建筑垃圾的产生,具有可持续性。

由于钢结构工程的特有型,焊接作业时钢结构工程最重要的工序之一,而焊接应力及焊接变形产生是影响钢结构安全性及可靠性的重要因素。

本文着重对焊接应力及焊接变形的危害及所采取的对应措施进行分析。

一、焊接应力与变形产生机理焊接热输入引起材料不均匀局部加热,使焊缝区熔化,而熔池毗邻的高温区材料的热膨胀则受到周围材料的限制,产生不均匀的压缩塑性变形。

在冷却过程中,已发生压缩塑性变形的这部分材料又受到周围材料的制约,不能自由收缩,在不同程度上又被拉伸而卸载,与此同时,熔池凝固,金属冷却收缩也产生了相应的收缩拉应力和变形。

这种随焊接热过程而变化的内应力场和构件变形,称为瞬态应力与变形。

而焊后,在室温条件下,残留于构件中的内应力场和宏观变形称为焊接残余应力与焊接残余变形。

焊接残余应力和变形,严重影响焊接构件的承载力和构件的加工精度,应从设计、焊接工艺、焊接方法、装配工艺着手降低焊接残余应力和减小焊接残余变形。

二、焊接残余应力的危害及降低焊接应力的措施1.焊接残余应力的危害影响构件承受静载能力;影响结构脆性断裂;影响结构的疲劳强度;影响结构的刚度和稳定性;易产生应力腐蚀开裂;影响构件精度和尺寸的稳定性。

2.降低焊接应力的措施(1)设计措施尽量减少焊缝的数量和尺寸,在减小变形量的同时降低焊接应力;防止焊缝过于集中,从而避免焊接应力峰值叠加;要求较高的容器接管口,宜将插入式改为翻边式。

(2)工艺措施采用较小的焊接线能量,减小焊缝热塑变的范围,从而降低焊接应力;合理安排装配焊接顺序,使焊缝有自由收缩的余地,降低焊接中的残余应力;层间进行锤击,使焊缝得到延展,从而降低焊接应力;焊接高强钢时,选用塑性较好的焊条;预热拉伸补偿焊缝收缩(机械拉伸或加热拉伸);采用整体预热;降低焊缝中的含氢量及焊后进行消氢处理,减小氢致集中应力。

防止和减少焊接残余变形与应力的措施

防止和减少焊接残余变形与应力的措施

防止和减少焊接残余变形与应力的措施随着现代制造业的发展,焊接在各行各业中扮演着至关重要的角色。

无论是航空航天、汽车制造还是建筑工程,在这些领域中,焊接都是不可或缺的连接工艺。

然而,随之而来的焊接残余变形与应力问题也愈加引起人们的关注。

焊接过程中产生的残余变形与应力,不仅会影响工件的外观质量,还可能引发裂纹和变形等问题,严重影响其使用性能和寿命。

如何有效地预防和减少焊接残余变形与应力,成为了焊接工艺中的重要课题。

1.选材:材料的选择对于焊接残余变形和应力的控制至关重要。

在焊接过程中,通常会选择具有较高熔点和较小线膨胀系数的材料,以减少焊接时热影响区的热变形;还应根据实际情况选择合适的填充材料。

2.焊接方式:合理选择焊接方式是减少焊接残余变形和应力的关键。

一般来说,采用低热输入、低变形的焊接方式,例如脉冲焊、激光焊等,能够有效降低焊接工件的残余变形和应力。

3.焊接顺序:合理规划焊接顺序也是减少残余变形和应力的重要手段。

通常情况下,应该首先焊接边缘,然后逐渐向内焊接,以减少焊接区域的热输入,降低残余变形和应力。

4.预热和后热处理:在一些情况下,通过预热和后热处理也能有效减少焊接残余变形和应力。

预热能够降低材料的硬度,减少焊接残余应力;后热处理则能够通过回火或退火处理,消除残余应力,提高焊接接头的韧性和稳定性。

5.夹具和辅助装置:采用合理的夹具和辅助装置也能有效减少焊接残余变形和应力。

夹具的设计应在尽量避免约束工件的能够保证焊接接头的稳固性;而辅助装置则可以提供额外的支撑,减少工件在焊接过程中的变形。

总结回顾:在焊接工艺中,预防和减少焊接残余变形与应力是至关重要的。

通过合理选材、焊接方式、焊接顺序、预热和后热处理、夹具和辅助装置等措施,可以有效控制焊接过程中的残余变形和应力,保证焊接接头的质量和稳定性。

个人观点:作为焊接工艺的重要环节,防止和减少焊接残余变形与应力对于提高焊接接头的质量和稳定性至关重要。

焊接应力与变形控制实验

焊接应力与变形控制实验

焊接应力与变形控制实验一、实验目的1.不同的焊接结构对焊接应力和变形的影响;2.焊前预热和焊后缓冷对焊接应力和变形大小的规律;3.不同的焊接顺序对焊接应力和变形大小的影响。

二、实验设备及材料1. 焊接试板Q235;焊材H08;2. 焊条电弧焊机、CO2气体保护焊焊机、计算机控制应力与应变分析仪、卡尺。

四、实验原理简介1. 焊接应力与变形的产生和分类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,仍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。

焊接变形的分类:(1)纵向收缩变形:焊后构件在焊缝长度方向上发生收缩,使长度缩短。

(2)横向收缩变形:焊后构件在垂直焊缝长度方向上发生收缩,(3)挠曲变形:构件焊后发生挠曲,可由纵向收缩引起,也可由横向收缩引起。

(4)角变形:焊后构件的平面围绕焊缝产生角位移。

(5)波浪变形:构件的平面焊后呈现出高低不平的波浪形式。

(6)错边变形:焊接所导致的构件在长度方向或厚度方向上出现错位。

(7)螺旋变形:又叫扭曲变形,表现为构件在焊后出现扭曲。

2. 焊接应力与变形的控制措施焊接过程中调节内应力的措施:(1)采取合理的焊接顺序和方向;(2)反变形;(3)锤击或碾压焊道;(4)加热减应法焊后消除残余应力的措施:(1)整体高温回火;(2)局部高温回火;(3)机械拉伸法;(4)温差拉伸法;(5)振动法预防焊接变形的措施:(1)设计措施:1)合理选择焊缝尺寸和形式;2)尽可能减少不必要的焊缝;3)合理安排焊缝位置(2)工艺措施:1)严格加工装配工序;2)预留余量;3)反变形法;4)刚性固定法;5)合适的焊接方法和规范;6)合理的选择装配焊接顺序;焊后矫正焊接变形的方法:(1)机械矫正法;(2)火焰矫正法;五、实验内容与结果分析1、测量焊接结构的纵向和横向收缩量根据设定的一系列焊接工艺参数对Q235钢板进行焊接,利用卡尺测量焊接前和焊接后的焊接纵向和横向尺寸。

防止焊接变形的方法

防止焊接变形的方法

焊接变形是焊接过程中常见的问题之一,可能会导致焊接件的尺寸偏差、形状变形等问题。

以下是一些防止焊接变形的方法:
1. 预热焊接件:在进行焊接前,可以先对焊接件进行预热,以减少焊接时的热应力和变形。

预热温度和时间应根据材料和焊接方式来确定。

2. 采用合适的焊接方法:不同的焊接方法会产生不同的热影响区域和热应力,因此需要选择适合的焊接方法。

例如,对于较薄的材料,可以采用冷焊接方法,而对于较厚的材料,则可以采用热输入较小的热熔焊等焊接方法。

3. 采用预热夹具:在进行焊接前,可以采用预热夹具对焊接件进行预热,以减少焊接时的热应力和变形。

4. 控制焊接速度和热输入:焊接速度和热输入对焊接变形也有较大的影响。

应根据材料和焊接方式来控制焊接速度和热输入,以减少焊接变形的发生。

5. 采用反变形措施:在焊接完成后,可以采用反变形措施,例如对焊接件进行退火或加热,以消除焊接变形。

同时,也可以采用一些特殊的工艺措施,例如使用支撑物或夹具等,来减少焊接件的变形。

大型焊接结构件应力及变形控制工艺

大型焊接结构件应力及变形控制工艺

大型焊接结构件应力及变形控制工艺1. 研究背景与意义大型焊接结构件广泛应用于各种工业领域,如桥梁、船舶、石油化工等行业。

在焊接过程中,由于热损失不可避免地会导致材料的应力和变形,这些应力和变形直接会影响结构件的整体力学性能。

为了保证焊接结构件的质量和安全性,需要开发出一种有效的应力及变形控制工艺。

本文将探讨大型焊接结构件的应力及变形控制工艺,以提高其整体力学性能和服务寿命。

2. 应力及变形控制工艺的影响因素2.1 焊接温度焊接温度是影响焊接结构件应力和变形的重要因素。

当焊接温度过高时,会导致结构件的塑性变形增加,从而引起应力集中。

因此,在确定焊接工艺参数时,必须根据焊接结构件的材料和工艺要求来选择合适的焊接温度。

2.2 焊接速度焊接速度是另一个重要的影响因素。

当焊接速度过快、焊接宽度过窄时,会导致应力集中和变形过大。

因此,为了控制焊接应力和变形,需要在选定的焊接温度和材料条件下选择合适的焊接速度。

2.3 焊接材料焊接材料的性能对焊接结构件的力学性能影响很大。

选用性能匹配的焊接材料可以减小材料的应力和变形。

因此,在选择焊接材料时,必须根据焊接结构件的材料和工艺要求来选择合适的焊接材料。

3. 应力及变形控制工艺的措施3.1 预加应力技术预加应力技术是一种新型的应力及变形控制方法。

它可以在焊接前对结构件进行加应力处理,以减小焊接过程中的应力和变形。

预加应力技术分为热处理法和机械法。

热处理法是指在焊接之前对结构件进行热处理,使其分子结构发生变化,减小焊接过程中的应力和变形。

机械法是指在焊接之前对结构件施加机械应力,以达到减小焊接过程中应力和变形的目的。

3.2 合理的焊接顺序合理的焊接顺序也可以控制焊接结构件的应力和变形。

焊接顺序应从结构件的中心线开始,向两端逐渐扩展。

在焊接过程中应保证焊缝平行于应力主轴方向,同时逐层焊接。

这样可以有效地控制焊接过程中的应力和变形。

3.3 采用合适的夹具夹具在焊接过程中的作用非常重要。

减少焊接变形与焊接应力

减少焊接变形与焊接应力

减少焊接变形与焊接应力一、减少内应力的方法1锤打和锻冶——机械法当焊修较长的裂缝和堆焊层,需要以一端连续焊到另一端时,在焊修进行中,趁着焊缝和堆焊层在炽热的状态下,用手锤敲打,这样可以减少焊缝的收缩和减少内应力。

敲打时,焊修金属温度800℃时效果最好。

若温度下降,敲打力也随之减小。

温度过低,在300℃左右就不允许敲打了,以免发生裂纹。

锻冶方法的道理与上述基本一致,不同的是要把焊件全部加热后再敲打。

2预热和缓冷——热力法此种方法就是焊修前将需焊的工件放在炉内,加热到一定的温度(100~600℃),在焊接过程中要防止加热后的工件急剧冷却。

这样处理的目的是降低焊修部分温度和基体金属温度的差值,从而减少内应力。

缓冷的方法是将焊接后的工件加热到600℃,放到退火炉中慢慢地冷却。

3“先破后立”法铸铁件用普通碳素钢焊条焊接时,很容易产生裂纹,用铸铁焊条又不经济。

现介绍一种“先破后立”用碳素钢焊条焊接的方法:先沿焊缝用小电流切割,注意只开槽而不切透,然后趁热焊接。

由于切割时消除了裂纹周围局部应力,不会产生新裂纹,焊接效果很好。

在焊接过程中减少内应力有以上三种方法,现举例如下:铸铁泵壳裂缝的焊接。

(1)在裂缝的两端点钻止裂孔(φ10mm),以防焊接中裂缝进一步向外扩展。

(2)用手动磨光机在裂缝的位置开坡口,坡口顶宽8~9mm,略成V字形,深32mm(此泵泵壳壁厚为40mm),使得能够焊入电焊液。

(3)焊接为手工焊,采用φ3.2mm专用铸铁电焊条,使用直流电焊机,反接,电流为150A,实施间断焊,即每焊长15~20mm电焊缝,停等片刻。

在停焊间隙,当焊接熔液凝固后,由白热状态到红热状态时,用小尖锤捶击电焊缝,捶击用力要轻,速度要快,次数要多,使焊缝金属减薄向四周伸长,抵消一些焊缝收缩并减少焊接应力,这样能有效地提高焊缝金属的抗裂性(注意使用小锤头必须是半径为10mm左右的圆弧形的)。

待焊接熔池冷却到暗红色消失后再接着焊。

减少焊接应力与变形的工艺措施主要有

减少焊接应力与变形的工艺措施主要有

减少焊接应力与变形的工艺措施主要有:一、预留收缩变形量根据理论计算和实践经验,在焊件备料及加工时预先考虑收缩余量,以便焊后工件达到所要求的形状、尺寸。

二、反变形法根据理论计算和实践经验,预先估计结构焊接变形的方向和大小,然后在焊接装配时给予一个方向相反、大小相等的预置变形,以抵消焊后产生的变形。

三、刚性固定法焊接时将焊件加以刚性固定,焊后待焊件冷却到室温后再去掉刚性固定,可有效防止角变形和波浪变形。

此方法会增大焊接应力,只适用于塑性较好的低碳钢结构。

四、选择合理的焊接顺序尽量使焊缝自由收缩。

焊接焊缝较多的结构件时,应先焊错开的短焊缝,再焊直通长焊缝,以防在焊缝交接处产生裂纹。

如果焊缝较长,可采用逐步退焊法和跳焊法,使温度分布较均匀,从而减少了焊接应力和变形合理的装配和焊接顺序。

具体如下:1)先焊收缩量大的焊缝,后焊收缩量较小的焊缝;2)焊缝较长的焊件可以采用分中对称焊法、跳焊法,分段逐步退焊法。

交替焊法;3)焊件焊接时要先将所以的焊缝都点固后,再统一焊接。

能够提高焊接焊件的刚度,点固后,将增加焊接结构的刚度的部件先焊,使结构具有抵抗变形的足够刚度;4)具有对称焊缝的焊件最好成双的对称焊使各焊道引起的变形相互抵消;5)焊件焊缝不对称时要先焊接焊缝少的一侧。

;6)采用对称与中轴的焊接和由中间向两侧焊接都有利于抵抗焊接变形。

7)在焊接结构中,当钢板拼接时,同时存在着横向的端接焊缝和纵向的边接焊缝。

应该先焊接端接焊缝再焊接边接焊缝。

8)在焊接箱体时,同时存在着对接焊缝和角接焊缝时,要先焊接对接焊缝后焊接角接焊缝。

9)十字接头和丁字接头焊接时,应该正确采取焊接顺序,避免焊接应力集中,以保证焊缝获得良好的焊接质量。

对称与中轴的焊缝,应由内向外进行对称焊接。

10)焊接操作时,减少焊接时的热输入,(降低电流、加快焊接速度、)。

11)焊接操作时,减少熔敷金属量(焊接时采用小坡口、减少焊缝宽度、焊接角焊时减少焊脚尺寸).。

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如何控制焊接应力和变形- -
摘要:为有效控制钢结构因焊件的不均匀膨胀和收缩而造成的焊接变形,就焊接变形和焊接应力的各种影响因素进行分析,提出了相应的控制措施。

在建筑钢结构发展如火如荼的今天,形式各异的焊接机械、焊接方法日新月异,焊接技术成了一个关键的课题。

但在施工过程中,由于焊接产生的焊接残余应力和残余变形,严重影响着工程的质量、安装进度和结构承载力(即使用功能),因而,急需采用合理的方法予以控制。

钢结构的焊接过程实际上是在焊件局部区域加热后又冷却凝固的热过程,但由于不均匀温度场,导致焊件不均匀的膨胀和收缩,从而使焊件内部产生焊接应力而引起焊接变形。

常见的焊接应力有:1)纵向应力;2)横向应力;3)厚度方向应力。

常见的焊接变形有:1)纵向收缩变形;2)横向收缩变形;3)角变形;4)弯曲变形;5)扭曲变形;6)波浪变形。

针对这些不同种类的焊接变形和应力分布,追溯根源,具体进行研究控制。

1焊接变形的控制措施
全面分析各因素对焊接变形的影响,掌握其影响规律,即可采取合理的控制措施。

1.1焊缝截面积的影响
焊缝截面积是指熔合线范围内的金属面积。

焊缝面积越大,冷却时收缩引起的塑性变形量越大,焊缝面积对纵向、横向及角变形的影响趋势是一致的,而且是起主要的影响,因此,在板厚相同时,坡口尺寸越大,收缩变形越大。

1.2焊接热输入的影响
一般情况下,热输入大时,加热的高温区范围大,冷却速度慢,使接头塑性变形区增大。

1.3焊接方法的影响
多种焊接方法的热输入差别较大,在建筑钢结构焊接常用的几种焊接方法中,除电渣以外,埋弧焊热
输入最大,在其他条件如焊缝断面积等相同情况下,收缩变形最大,手工电弧焊居中,CO2气体保护焊最小。

1.4接头形式的影响
在焊接热输入、焊缝截面积、焊接方面等因素条件相同时,不同的接头形式对纵向、横向、角变形量有不同的影响。

常用的焊缝形式有堆焊、角焊、对接焊。

1)表面堆焊时,焊缝金属的横向变形不但受到纵横向母材的约束,而且加热只限于工件表面一定深度
而使焊缝的收缩同时受到板厚、深度、母材方面的约束,因此,变形相对较小。

2)T形角接接头和搭接接头时,其焊缝横向收缩情况与堆焊相似,其横向收缩值与角焊缝面积成正比,与板厚成反比。

3)对接接头在单道(层)焊的情况下,其焊缝横向收缩比堆焊和角焊大,在单面焊时坡口角度大,板厚上、下收缩量差别大,因而角变形较大。

双面焊时情况有所不同,随着坡口角度和间隙的减小,横向收缩减小,同时角变形也减小。

1.5焊接层数的影响
1)横向收缩:在对接接头多层焊接时,第一层焊缝的横向收缩符合对接焊的一般条件和变形规律,第
一层以后相当于无间隙对接焊,接近于盖面焊道时与堆焊的条件和变形规律相似,因此,收缩变形相对较小。

2)纵向收缩:多层焊接时,每层焊缝的热输入比一次完成的单层焊时的热输入小得多,加热范围窄,冷却快,产生的收缩变形小得多,而且前层焊缝焊成后都对下层焊缝形成约束,因此,多层焊时的纵向收缩变形比单层焊时小得多,而且焊的层数越多,纵向变形越小。

在工程焊接实践中,由于各种条件因素的综合作用,焊接残余变形的规律比较复杂,了解各因素单独
作用的影响便于对工程具体情况做具体的综合分析。

所以,了解焊接变形产生的原因和影响因素,则可以采取以下控制变形的措施:
1)减小焊缝截面积,在得到完整、无超标缺陷焊缝的前提下,尽可能采用较小的坡口尺寸(角度和间隙)。

2)对屈服强度345MPa以下,淬硬性不强的钢材采用较小的热输入,尽可能不预热或适当降低预热、层间温度;优先采用热输入较小的焊接方法,如CO2气体保护焊。

3)厚板焊接尽可能采用多层焊代替单层焊。

4)在满足设计要求情况下,纵向加强肋和横向加强肋的焊接可采用间断焊接法。

5)双面均可焊接操作时,要采用双面对称坡口,并在多层焊时采用与构件中和轴对称的焊接顺序。

6)T形接头板厚较大时采用开坡口角对接焊缝。

7)采用焊前反变形方法控制焊后的角变形。

8)采用刚性夹具固定法控制焊后变形。

9)采用构件预留长度法补偿焊缝纵向收缩变形,如H形纵向焊缝每米长可预留0.5mm~0.7mm。

10)对于长构件的扭曲,主要靠提高板材平整度和构件组装精度,使坡口角度和间隙准确,电弧的指向或对中准确,以使焊缝角度变形和翼板及腹板纵向变形值与构件长度方向一致。

11)在焊缝众多的构件组焊时或结构安装时,要采取合理的焊接顺序。

12)设计上要尽量减少焊缝的数量和尺寸,合理布置焊缝,除了要避免焊缝密集以外,还应使焊缝位置尽可能靠近构件的中和轴,并使焊缝的布置与构件中和轴相对称。

2焊接应力的控制措施
构件焊接时产生瞬时内应力,焊接后产生残余应力,并同时产生残余变形,这是不可避免的现象。

焊接变形的矫正费时费工,构件制造和安装企业首先考虑的是控制变形,往往对控制残余应力较为忽视,常用一些卡具、支撑以增加刚性来控制变形,与此同时实际上增大了焊后的残余应力。

对于一些本身刚性较大的构件,如板厚较大,截面本身的惯性矩较大时,虽然变形会较小,但却同时产生较大的内应力,甚至产生裂纹。

因此,对于一些构件截面厚大,焊接节点复杂,拘束度大,钢材强度级别高,使用条件恶劣的重要结构要注意焊接应力的控制。

控制应力的目标是降低其峰值使其均匀分布,其控制措施有以下几种:
1)减小焊缝尺寸:焊接内应力由局部加热循环而引起,为此,在满足设计要求的条件下,不应加大焊缝尺寸和层高,要转变焊缝越大越安全的观念。

2)减小焊接拘束度:拘束度越大,焊接应力越大,首先应尽量使焊缝在较小拘束度下焊接,尽可能不用刚性固定的方法控制变形,以免增大焊接拘束度。

3)采取合理的焊接顺序:在焊缝较多的组装条件下,应根据构件形状和焊缝的布置,采取先焊收缩量
较大的焊缝,后焊收缩量较小的焊缝;先焊拘束度较大而不能自由收缩的焊缝,后焊拘束度较小而能自由
收缩的焊缝的原则。

4)降低焊件刚度,创造自由收缩的条件。

5)锤击法减小焊接残余应力:在每层焊道焊完后立即用圆头敲渣小锤或电动锤击工具均匀敲击焊缝金属,使其产生塑性延伸变形,并抵消焊缝冷却后承受的局部拉应力。

但根部焊道、坡口内及盖面层与母材坡口面相邻的两侧焊道不宜锤击,以免出现熔合线和近缝区的硬化或裂纹。

高强度低合金钢,如屈服强度级别大于345MPa时,也不宜用锤击法消除焊接残余应力。

6 )采用抛丸机除锈:通过钢丸均匀敲打来抵消构件的焊接应力。

综上所述,在施工过程中,一定要了解焊接工艺,采用合理的焊接方法和控制措施,以便减少和消除焊后残余应力和残余变形。

在实践中不断总结、积累焊接经验,综合分析考虑的各种因素,可以保证工程中的焊接质量。

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