焊接变形的火焰矫正

焊接变形的火焰矫正

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焊接变形的火焰矫正

山东常林机械集团股份有限公司(临沭276715)王绪桥在l丁程机械产品中,钢制结构件在制做过程中,常

因施焊过程中的热胀冷缩,构件布局及工艺等因素的影响,引起结构件产生变形.虽然对其采取了一系列预防和控制措施,但最后的变形量仍会超过设计允许变形范围.针对构件各种不同形式的变形,必须选择合适的矫正方法,一般刚性较大的结构件产生的弯曲变形,尤其大型结构件,不易采用冷矫正方法,否则会产生较大的叠加应力或裂纹,这时应在焊接部位与所对称的位置采用火焰矫正.

火焰矫正主要应用于焊接性能好的低碳钢和强度较

低的低合金钢.火焰矫正是把焊后的凸面部分加热使其热胀,一开始加热时有明显的凸形,而加热到500℃以上时,塑性明显增大,但一般不应>800℃,这时反向

抗力即可克服其膨胀力,不再伸长.当冷却时,加热部

分会收缩,中问部分收缩最大,比原来状态变得更短些,从而达到矫正目的,使焊件恢复正确尺寸,形状.

实质上火焰矫正是利用金属局部受火焰加热后的冷却收缩所产生的张力去拉直原来已经产生的各种焊接变形. 一

,火焰矫正的关键

准确的加热位置,适宜的加热温度,合适的加热深

度,正确的矫正顺序以及合理加热方式这五个方面是提高火焰矫正效果的关键.不同的加热位置可以矫正不同方向的变形,不同的加热温度,可以获得不同的矫正变

形能力.而与加热后的冷却速度关系不大,但冷却速度

增大,会使金属变脆,可能引起裂纹.

1.加热位置的确定

并不是所有的变形位置都是矫正的正确位置,变形

往往存在于刚性较差的部位.

加热位置一定要选择存焊件变形后的凸面部分,如

果选择在变形的凹面,则变形将越矫越大.所以说如果

加热位置定错了,不但矫正不了变形,有时甚至还会得

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到相反的结果.另外注意不要在同一位置反复加热,同

一

部位加热不得超过两次,加热位置通常都远离焊缝.

2.加热温度

在火焰矫正所允许的范围内,一般来说,钢材的加

热温度与变形能力成正比.加热部位的温度必须高出相邻未加热部位,使得受热金属热膨胀受阻,产生压缩塑性.火焰矫正时,加热火焰通常为中性焰,若要限制加

热深度可采用氧化焰.常用结构钢加热温度一般控制在600—800~C(从钢材表面颜色上看,应在褐红色至淡樱红色之间),最高≤850℃,最低为360~C左右.温度过

高时,会使钢材的组织发生金属变脆,影响韧性,并产

生较大的残余应力,大大降低钢材的力学性能及结构承载能力;温度过低时,由于产生的压缩塑性变形量小,

矫正效果不显着.

工程机械常用的材料Q345钢板在使用火焰矫正时,

加热温度>700%时不能用水冷却.淬火倾向较大的钢材及比较厚钢板温度>700~C,矫正时同样也不能用水冷却.低碳钢和Q345等常用低合金钢,当板厚不大,

加热温度在360—700~c时,可用水火矫正.采用水火矫正时,要等钢材温度冷却到失去红态时再浇水(见下表),切记加热过程中不要进行浇水.火焰矫正过程用

水冷却的目的是限制热胀的范围,增加对加热区的挤压作用,可立即看到矫正效果,不必等待.

火焰矫正时的加热温度与表面颜色的对应关系

加热温度/℃冷却方式钢材表面颜色与温度对照

深褐色(550～580)℃

360～600水冷

褐红色(580～650)℃

暗樱红色(650～730)℃

600～700空冷,水冷

深樱红色(730～770)oC

淡樱红色(800～830)℃

700～850空冷亮樱红色

(830—960)℃

3.加热深度

加热深度是控制矫正效果的重要环节之一.加热深

度一般控制在钢板厚度的2/3以下.三角形加热方式一般为结构件宽度的2/5左右.若一次加热未达到矫正效果,则需要做第二次加热,其加热温度应略高于前次,

否则将无效果.

4.矫正顺序

在矫正某一部分变形时,要考虑相邻部分和结构整

体的影响.当板厚不同时,先矫正厚板,再矫正薄板;

结构骨架和钢板都同时变形时,先矫正骨架变形,后矫正钢板变形;当强弱骨架相邻,先矫正强骨架变形,后

矫正弱骨架变形;T形梁焊后变形先将腹板矫直,后矫正

翼板的角变形;箱形梁变形先矫正扭曲变形,其次矫正

弯曲变形;框形底架先矫正中梁,后矫正侧梁;变形处

较多时,先将其表面分为几个区域,逐个区域进行矫正.

5.加热方式

焊接变形是永远避免不了的,在火焰矫正时,对构

件的应力要有正确的分析和判断,才能根据实际需要确定合适的矫正方法.

(1)线状加热主要用于矫正角变形和弯曲变形,

其特点是横向收缩量一般大于纵向收缩量.加热线的宽度越大,横向收缩也越大,尽量利用这一点来提高矫正

效果,线状加热的加热线宽度应为钢板厚度的0.5—2 倍,焊炬平均移动速度为4mm/s,加热速度应尽可能快

一

些,使钢板在横向产生不均匀的收缩,从而消除角变

形和弯曲变形.型材和板材的角接焊缝引起的角变形,

一

般只须在焊缝的背面进行线状加热即可矫正;对于T

形接头角焊缝引起的角变形,可根据”板厚度增加,角

变形降低”的原则,适当增加钢板的厚度,促使角变形

减小.

图1是挖掘机结构件回转平台施焊图的一小部分,

图2是回转平台因焊接变形产生角变形而采取火焰矫正