焊接應(yīng)力和變形控制42531

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1、焊接應(yīng)力和變形控制在建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展如火如荼的今犬，形式各異的焊接機(jī)械、焊接方法日新月杲，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)力利殘余變形，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)域加熱后乂冷卻凝固的熱過程，但由于不均勻溫度場(chǎng)，導(dǎo)致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

2、形：4）彎曲變形；5）扭Illi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。I焊接變形的控制措施金面分析各因素對(duì)焊接變形的影響，學(xué)握其影響規(guī)律，即可采収合理的控制措施。1」焊縫截而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、橫向及角變形的影響趨勢(shì)是一致的，而H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悄況下，熱輸入大時(shí)，加熱的高溫區(qū)范圍大，冷卻速度慢，使接頭槊性變形區(qū)增大。1.3焊接方

3、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)焊接常川的兒種焊接方法中，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悄況下，收縮變形最大，手工電弧焊居中，CO2氣體保護(hù)焊瑕小。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。常用的焊縫形式有堆焊、角焊、對(duì)接焊。1）表而堆焊時(shí)，焊縫金屈的橫向變形不但受到縱橫向母材的約束，而口加熱只限丁工件表而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)，

4、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。3）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，因而角變形較人。雙而焊時(shí)情況有所不同，隨著坡口和度和間隙的減小，橫向收縮減小，同時(shí)和變形也減小。1.5焊接層數(shù)的彩響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，第一層以厲相當(dāng)于無間隙對(duì)接焊，接近丁?蓋而焊道時(shí)與堆焊的條件和變形規(guī)律和似，因此，收縮變形相對(duì)較小。2）縱向收縮：多層焊接時(shí)，每層焊縫的熱輸入比一次

5、完成的單層焊時(shí)的熱輸入小得多，加熱范用窄，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，山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，了解各因索單獨(dú)作用的影響便于對(duì)工程具體情況做具體的綜介分析。所以，了解悍接變形產(chǎn)生的原因和影響因素，則町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）。2）對(duì)屈服強(qiáng)度345MPA以下，淬碩性不強(qiáng)的鋼材采用

6、較小的熱輸入，盡町能不預(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C02氣體保護(hù)焊。3）厚板焊接盡可能采用多層焊代替單層焊。4）在滿足設(shè)計(jì)要求情況下，縱向加強(qiáng)肋和橫向加強(qiáng)肋的焊接對(duì)采用間斷焊接法。5）雙面均可焊接操作時(shí)，耍采用雙面対稱坡口，并在多層焊時(shí)采用與構(gòu)件中和軸対稱的焊接順序。6）T形接頭板厚較大時(shí)采用開坡口角對(duì)接焊縫。7）采用焊前反變形方法控制焊后的角變形。8）采用剛性?shī)A具固定法控制焊后變形o9）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)町預(yù)留0.5mm?0.7mm。10）對(duì)于長(zhǎng)構(gòu)件的扭曲，主

7、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。11）在焊縫眾多的構(gòu)件組焊時(shí)或結(jié)構(gòu)安裝時(shí),要釆取合理的焊接順序。12）設(shè)計(jì)上要盡戢減少焊縫的數(shù)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。焊接變形的矯正費(fèi)時(shí)費(fèi)工，構(gòu)件制造和安裝企業(yè)首先考慮的是控制變形，往往對(duì)控制殘余應(yīng)力較為

8、忽視，常用一些卡具、支撐以増加剛性來控制變形，與此同時(shí)實(shí)際上増人了焊后的殘余應(yīng)力。對(duì)于一些木身剛性較大的構(gòu)件，如板厚較大，截面木身的慣性矩較大時(shí)，雖然變形會(huì)較小，但卻同時(shí)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，共至產(chǎn)生裂紋。因此