2-14工字梁装配焊接

2-14工字梁装配焊接
讲师：邹玉林 2012年
课程大纲
一
相关关知识
二 三
焊接操作 技术指导
一、相关知识
金属结构在焊接过程中，会产生不同的焊接应力和焊接变 形，如果不合理的控制，会使焊件尺寸和形状发生变化，使焊 接结构质量下降，严重使产品报废。 焊接应力或焊接残余应力往往是造成裂纹的直接原因，及 时不造成裂纹，也会降低焊接结构的承载能力和使用寿命。
三、技术指导
问：怎样消除焊接残余应力？
答：1、利用锤击焊缝区来控制焊接残余应力焊后用小锤轻敲焊 缝及其邻近区域，使金属展开，能有效地减少焊接残余应力。 2、利用预热法来控制焊接残余应力构件本体上温差越大，焊接 残余应力也越大。焊前对构件进行预热，能减小温差和减慢冷 却速度，两者均能减小焊接残余应力。 3、利用“加热减应区法”来控制焊接残余应力。焊接时，加热 那些阻碍焊接区自由伸缩的部位，使之与焊接区同时膨胀和同 时收缩，就能减小焊接应力，这种方法称为“加热减应区法”， 加热的部位就称之为“减应区”。 4、利用高温回火来消除焊接残余应力
焊件在焊接过程中，热应力、相变应力、加工应力等超过屈服极 限（Yield strength），以致冷却后焊件中留有未能消除的应 力。 这样，焊接冷却后的残余在焊件中的宏观应力称为残余焊 接应力。焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变 形和比容不同的组织是产生焊接应力和变形的根本原因。 焊接残余应力，是焊接工程研究领域的重点问题。涉及焊接 的各种工程应用中，都十分关注残余应力的影响。例如，在土 木工程领域，对于钢结构焊接连接，残余应力对结构的疲劳性 能，稳定承载力等均有影响。
2-3、扭曲变形 扭曲变形产生的根本原因主要是焊缝的角变形沿焊缝长度 分布不均匀,在焊接工字梁的时候如图6所示的焊接顺序和焊接 方向，则会产生如图所示的扭曲变形，这主要是角变形沿焊缝 长度逐渐增大的结果。如果改变焊接顺序 （如图5-d所示）就会克服这种扭曲变形，这是因为两条相邻的 焊缝同时同向同一个方向焊接，这样就会相互抵消各自的焊接 变形；扭曲变形还由于构件本身的形状不规则、装配不当、搁 置位置不正确等。
二、焊接操作
1-2、制作意义 焊接工字梁是3块一定规格尺寸的钢板组焊而成，如图1．两 块翼板与腹板通过两个T型接头结合成一整体。T型接头施焊过 程中，随着焊接温度的变化，体积也发生变化，即局部的膨胀 和收缩，焊件的局部膨胀收缩引起工件的变形。在焊接过程中， 由于焊接热循环的特点，使焊件受到的是不均匀的加热，因此， 焊接金属受热膨胀及冷却收缩的程度也不同，这样，在焊件内 部就产生了应力，引起焊件变形。型钢在制造过程中，工件的 变形量是最重要的质量控制点之一。
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作业
1、把今天所讲的内容复习一遍。 2、作习题册本节内容
谢 谢！
3、工字梁焊接时变形的防止 我在红旗机械厂实习的时候，通过和工厂老师傅交流工字梁 制作出现的问题，同时对多个焊接钢梁进行反复测量和分析， 发现焊接工资梁的变形形式主要包括：挠曲变形、拱变形、角 变彤出现频率较高，为主要变形；纵向收缩、横收缩次之，为 次要变形；扭曲变形最少，为微小变形。所以焊接时候要进行 如下措施。 3-1、预留收缩量 选择材质合格、表面平直的钢板下料 ，下料时应考虑焊接收 缩余量。例如，我们曾做过150MW锅炉的大板梁梁长10m， 根据经验．收缩量为0．1％ 左右，即收缩量为10mm，故下 料长度应为10m+10mm 实际工作时考虑到端铣和加工误差， 余量一般放：柱为20mm左右，梁为10mm左右。
3-2、反变形 对于制作工字梁的时候，在进行批量 生产的时候反变形基本不会采用，但是对 于一些小批量的生产，采用合理的反变形 会减少变形，实践证明，适当的反变形可 有效防止角变形的发生。 3-3、制定合理的焊接工艺 由于在焊接工字梁的时候，焊缝的长度 很长，所以工艺的好坏直接影响工字梁焊 缝和变形产生是否。因此，对于手工电弧 焊焊接的时候，宜采用对称逆向分段的焊 接方法。
2、工字梁的焊接变形及原因分析 在制作工字梁的时候，会出现局部的变形（图1）一、角变 形；二、扭曲变形；三、弯曲变形。
2-1、局部变形 局部变形主要表现在翼板上的角变形（根本原因是由于焊缝的横向收缩沿 板厚分布不均匀所致的），焊缝接头形式不同，其角变形的特点也是不同。 但是焊接工字梁的时候常是以Ｔ形接头的形式出现，Ｔ形接头角变形(见图 1)可以看成是由立板相对于水平板的回转与水平板本身的角变形两部分组 成。在焊接翼板的时候一面温度较高，另一面较低，在焊接的那面受热膨胀 较大，另一面较小，这样翼板冷却的时候子厚度方向上的收缩不均匀，焊接 收缩面较大，另一面较小，产生了如图1所示的角变形。 角变形的大小与焊接规范以及焊件的刚性有关，焊接规范中数值越大，它的输 出能量就越大，造成厚度方面的收缩就不均匀，角变形也就会很大，焊件的 刚性越小，焊后引起的变形就越大，所以在焊接工字梁的时候就要合理加强 板的刚性,但是在批量生产的时候，基本采用刚性固定的方法（如图2）,以 加强焊接板的刚度。但是对于一些特殊要求的工字梁焊接时，也采用反变形 的方法（如图3），
4、焊接后的检验 检验项目 标准 焊缝外观检查 焊缝余高(mm) 0~2 焊缝每侧增宽(mm) 0.5~2.5 焊缝宽度差(mm) 0~2 焊接接头脱节(mm) ＜2 弧坑 填满 咬边 深度/mm ≤0.5（平焊）≤0.5（立焊）≤0.5（横焊） 长度/mm（累计计算） ≤10（平焊）≤12（立焊）≤10（横焊） 未焊透，气孔，裂纹，夹渣，焊瘤 无 焊后角变形/（ °） 0~3 焊缝内部质量检查 按GB/T3323―1987《钢熔化焊对接接头射线照相 和质量分级》标准
2-2、弯曲变形 工字钢焊后的弯曲变形表现在构件实际中心线偏离设计中心 线，产生一定的挠度，弯曲变形分为两种：焊缝横向收缩引起 的弯曲变形和焊缝纵向收缩引起的弯曲变形。如图4所示。腹 板在焊接时，高温部分(焊缝)受热膨胀受阻，产生压缩塑性变 形，腹板在膨胀力的作用下发生图4中b)的变形：冷却时由于 压缩塑性变形的存在，高温部分在冷却后受拉力作用，其反作 用力使腹扳发生图4中c)的变形。在焊接图1中3，4角焊缝时， 由于先焊的1，2角焊缝使腹板与翼扳已构成一个T形梁，构件 的刚性有所增大，焊后产生较小的弯曲变形，和前面产生的弯 曲变形只能部分抵消。