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《如何控制焊接應(yīng)力與變形45993》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、如何控制焊接應(yīng)力和變形摘 要:為有效控制鋼結(jié)構(gòu)因焊件的不均勻膨脹和收縮而造成的焊接變形,就焊接變形和焊接應(yīng)力的各種影響因素進(jìn)行分析,提出了相應(yīng)的控制措施。關(guān)鍵詞:焊接變形,焊接應(yīng)力,熱過程,焊接工藝 在建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展如火如荼的今天,形式各異的焊接機(jī)械、焊接方法日新月異,焊接技術(shù)成了一個(gè)關(guān)鍵的課題。但在施工過程中,由于焊接產(chǎn)生的焊接殘余應(yīng)力和殘余變形,嚴(yán)重影響著工程的質(zhì)量、安裝進(jìn)度和結(jié)構(gòu)承載力(即使用功能),因而,急需采用合理的方法予以控制。 鋼結(jié)構(gòu)的焊接過程實(shí)際上是在焊件局部區(qū)域加熱后又冷卻凝固的熱過程,但由于不均勻溫度場(chǎng),導(dǎo)致
2、焊件不均勻的膨脹和收縮,從而使焊件內(nèi)部產(chǎn)生焊接應(yīng)力而引起焊接變形。常見的焊接應(yīng)力有:1)縱向應(yīng)力;2)橫向應(yīng)力;3)厚度方向應(yīng)力。常見的焊接變形有:1)縱向收縮變形;2)橫向收縮變形;3)角變形;4)彎曲變形;5)扭曲變形;6)波浪變形。針對(duì)這些不同種類的焊接變形和應(yīng)力分布,追溯根源,具體進(jìn)行研究控制。1 焊接變形的控制措施 全面分析各因素對(duì)焊接變形的影響,掌握其影響規(guī)律,即可采取合理的控制措施。1.1 焊縫截面積的影響 焊縫截面積是指熔合線范圍內(nèi)的金屬面積。焊縫面積越大,冷卻時(shí)收縮引起的塑性變形量越大,焊縫面積對(duì)縱向、橫向及角
3、變形的影響趨勢(shì)是一致的,而且是起主要的影響,因此,在板厚相同時(shí),坡口尺寸越大,收縮變形越大。1.2 焊接熱輸入的影響 一般情況下,熱輸入大時(shí),加熱的高溫區(qū)范圍大,冷卻速度慢,使接頭塑性變形區(qū)增大。1.3 焊接方法的影響 多種焊接方法的熱輸入差別較大,在建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接常用的幾種焊接方法中,除電渣以外,埋弧焊熱輸入最大,在其他條件如焊縫斷面積等相同情況下,收縮變形最大,手工電弧焊居中,ＣＯ2氣體保護(hù)焊最小。1.4 接頭形式的影響 在焊接熱輸入、焊縫截面積、焊接方面等因素條件相同時(shí),不同的接頭形式對(duì)縱向、橫向、角變形量有不同的影響。
4、常用的焊縫形式有堆焊、角焊、對(duì)接焊?！ ?)表面堆焊時(shí),焊縫金屬的橫向變形不但受到縱橫向母材的約束,而且加熱只限于工件表面一定深度而使焊縫的收縮同時(shí)受到板厚、深度、母材方面的約束,因此,變形相對(duì)較小。 2)Ｔ形角接接頭和搭接接頭時(shí),其焊縫橫向收縮情況與堆焊相似,其橫向收縮值與角焊縫面積成正比,與板厚成反比?！ ?)對(duì)接接頭在單道(層)焊的情況下,其焊縫橫向收縮比堆焊和角焊大,在單面焊時(shí)坡口角度大,板厚上、下收縮量差別大,因而角變形較大。雙面焊時(shí)情況有所不同,隨著坡口角度和間隙的減小,橫向收縮減小,同時(shí)角變形也減小。1.5 焊接層數(shù)
5、的影響 1)橫向收縮:在對(duì)接接頭多層焊接時(shí),第一層焊縫的橫向收縮符合對(duì)接焊的一般條件和變形規(guī)律,第一層以后相當(dāng)于無間隙對(duì)接焊,接近于蓋面焊道時(shí)與堆焊的條件和變形規(guī)律相似,因此,收縮變形相對(duì)較小?！ ?)縱向收縮:多層焊接時(shí),每層焊縫的熱輸入比一次完成的單層焊時(shí)的熱輸入小得多,加熱范圍窄,冷卻快,產(chǎn)生的收縮變形小得多,而且前層焊縫焊成后都對(duì)下層焊縫形成約束,因此,多層焊時(shí)的縱向收縮變形比單層焊時(shí)小得多,而且焊的層數(shù)越多,縱向變形越小。 在工程焊接實(shí)踐中,由于各種條件因素的綜合作用,焊接殘余變形的規(guī)律比較復(fù)雜,了解各因素單獨(dú)作用的影
6、響便于對(duì)工程具體情況做具體的綜合分析。所以,了解焊接變形產(chǎn)生的原因和影響因素,則可以采取以下控制變形的措施: 1)減小焊縫截面積,在得到完整、無超標(biāo)缺陷焊縫的前提下,盡可能采用較小的坡口尺寸(角度和間隙)?！ ?)對(duì)屈服強(qiáng)度345ＭＰａ以下,淬硬性不強(qiáng)的鋼材采用較小的熱輸入,盡可能不預(yù)熱或適當(dāng)降低預(yù)熱、層間溫度;優(yōu)先采用熱輸入較小的焊接方法,如ＣＯ2氣體保護(hù)焊?！ ?)厚板焊接盡可能采用多層焊代替單層焊?！ ?)在滿足設(shè)計(jì)要求情況下,縱向加強(qiáng)肋和橫向加強(qiáng)肋的焊接可采用間斷焊接法?！ ?)雙面均可焊接操作時(shí),要采用雙面對(duì)稱坡口,并在
7、多層焊時(shí)采用與構(gòu)件中和軸對(duì)稱的焊接順序?！ ?)Ｔ形接頭板厚較大時(shí)采用開坡口角對(duì)接焊縫?！ ?)采用焊前反變形方法控制焊后的角變形。 8)采用剛性夾具固定法控制焊后變形?！ ?)采用構(gòu)件預(yù)留長(zhǎng)度法補(bǔ)償焊縫縱向收縮變形,如Ｈ形縱向焊縫每米長(zhǎng)可預(yù)留0.5ｍｍ～0.7ｍｍ?！ ?0)對(duì)于長(zhǎng)構(gòu)件的扭曲,主要靠提高板材平整度和構(gòu)件組裝精度,使坡口角度和間隙準(zhǔn)確,電弧的指向或?qū)χ袦?zhǔn)確,以使焊縫角度變形和翼板及腹板縱向變形值與構(gòu)件長(zhǎng)度方向一致?！ ?1)在焊縫眾多的構(gòu)件組焊時(shí)或結(jié)構(gòu)安裝時(shí),要采取合理的焊接順序?！ ?2)設(shè)計(jì)上要盡量減少焊縫的數(shù)
8、量和尺寸,合理布置焊縫,除了要避免焊縫密集以外,還應(yīng)使焊縫位置盡可能靠近構(gòu)件的中和軸,并使焊縫的布置與構(gòu)件中和軸相對(duì)稱。2 焊接應(yīng)力的控制措施 構(gòu)件焊接時(shí)產(chǎn)生瞬時(shí)內(nèi)應(yīng)力,焊接后產(chǎn)生殘余應(yīng)力,并同時(shí)產(chǎn)生殘余變形,這是不可避免的現(xiàn)象?！?/p>
