焊接變形和應(yīng)力的分析

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1、...淺談焊接變形和應(yīng)力的分析與處理方法摘要：焊縫是由工件金屬和焊芯金屬構(gòu)成的，在焊接過程中是一個(gè)局部加熱的過程，總是要產(chǎn)生焊接變形和應(yīng)力，焊接變形和應(yīng)力直接影響結(jié)構(gòu)的制造質(zhì)量和使用性能，應(yīng)力的存在有可能導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋，而變形則影響結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸誤差，因此我研究理解焊接變形和應(yīng)力產(chǎn)生的原因、種類、基本規(guī)律和影響因素，以便控制和防止一旦發(fā)生過大焊接變形和應(yīng)力后，能設(shè)法減少或消除。關(guān)鍵詞：焊接變形；焊接應(yīng)力；焊后熱處理；接頭組織；一、焊接變形和應(yīng)力產(chǎn)生的原因焊縫是在自然狀態(tài)下結(jié)晶的，屬鑄造類型組織，它與基本是扎制狀態(tài)的工件是不相同的，進(jìn)縫區(qū)的金屬在焊接熱的作用下也會(huì)發(fā)生組織

2、變化，像經(jīng)過了一次熱處理一樣。在焊接過程中，焊件中產(chǎn)生的隨時(shí)間而變化的變形和內(nèi)應(yīng)力分別稱為瞬時(shí)變形和焊接瞬時(shí)應(yīng)力，焊后焊件溫度冷卻至室溫時(shí)留存于焊件中的變形和應(yīng)力分別稱為焊接殘余變形和焊接殘余應(yīng)力。而焊接接頭局部區(qū)域的加熱和冷卻是很不均勻的，局部區(qū)域內(nèi)的各部分金屬又處于從液態(tài)到塑性狀態(tài)在到彈性狀態(tài)的不同狀態(tài)，并隨熱源的變化而變化，這就是產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形的根本原因。下面我將分析一下焊縫的化學(xué)成分和組織。二、焊縫的化學(xué)成分及焊接接頭的金相組織焊縫的化學(xué)成分可以由焊縫中工件金屬、焊芯金屬所占的比例他們的成分來定，但是對于用藥皮焊條的手工電弧焊，電弧氣體和起保......護(hù)作

3、用的焊渣對焊縫成分有很大影響對焊接質(zhì)量影響較大的氣體有氧化性氣體(氧氣、二氧化碳)、氮和氫等，它們會(huì)燒損合金元素，阻礙焊接過程，產(chǎn)生氣孔、夾雜，降低焊縫性能，所以我們要采取措施減少這些氣體。對于解決氧化問題的餓措施可以對于氧化問題突出的金屬材料最好采用氬弧焊，焊接一般鋼材時(shí)可以采用藥皮手工電弧焊，此時(shí)除電弧氣體和溶渣進(jìn)行保護(hù)并注意操作因素外，還要進(jìn)行脫氧或消除氧化物帶來的危害；氮一旦侵入焊縫就很難消除，控制氮的措施主要是選用能嚴(yán)密隔絕空氣的焊接方法，手工電弧焊還可以采取控制焊接規(guī)范、控制焊絲成分等方法；對于減少接頭含氫量的措施是控制焊接區(qū)水分、冶金處理、控制焊接規(guī)范、焊

4、后脫氫處理等。所以我們有必要對焊縫成分進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整的基礎(chǔ)是工件的成分，調(diào)整的要求是保持原成分或者要增加、減少某些元素的含量。我們可以用燒損和稀釋的方法來減少某些元素的含量，也可有意識(shí)增加某元素為滲合金或合金話。焊接接頭的金相組織：焊接接頭是焊縫、融合區(qū)、和熱影響區(qū)的總稱。根據(jù)焊件的成分、熱處理規(guī)律和原始狀態(tài)，結(jié)合接頭內(nèi)各點(diǎn)的熱過程特征就可以得到接頭的金相組織。焊縫金屬由融池的液態(tài)金屬凝固而成，融池金屬由高溫冷卻到常溫，一般要經(jīng)過兩次組織變化(第一次結(jié)晶和第二次結(jié)晶)。從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)(奧氏體)時(shí)的凝固結(jié)晶程為第一次。當(dāng)焊縫金屬溫度低于相變溫度時(shí)發(fā)生的組織轉(zhuǎn)變(由奧..

5、....氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體和珠光體)為第二次結(jié)晶。三、焊接變形和應(yīng)力的種類·(包括焊接缺陷)我們在了解了焊縫的組織成分之后就可以推出焊接變形和應(yīng)力的種類包括焊接缺陷。焊接變形包括：縱向收縮變形和橫向收縮變形；橫向彎曲變形（角變形）；旋轉(zhuǎn)變形；波浪變形；扭曲變形，縱向彎曲變形，既然存在這些變形我們就要控制。影響焊接變形的因素有焊縫位置的影響、結(jié)構(gòu)剛性的影響，裝配焊接程序的影響、焊縫長度和坡口型式的影響、焊接規(guī)范和方法的影響、焊接操作方法的餓影響、材料線脹系數(shù)的影響。為此我們可以采用合理的設(shè)計(jì)、采用必要的工藝措施(如預(yù)留收縮余量、反變形法、選擇合理的焊接方法和規(guī)范、合理的裝配

6、焊接次序、剛性固定法、熱調(diào)整法)來控制焊接變形的存在或盡量減少焊接變形。焊接應(yīng)力包括：熱應(yīng)力、拘束應(yīng)力、相變應(yīng)力、氫致集中應(yīng)力、焊接殘余應(yīng)力。這些應(yīng)力的存在對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與受壓件穩(wěn)定性、構(gòu)件脆性斷裂、疲勞強(qiáng)度、焊件加工精度和尺寸穩(wěn)定性、庳力腐蝕都有影響。所以我們必須減少和消除焊接應(yīng)力，可以從設(shè)計(jì)、工藝及焊后處理三方面入手。設(shè)計(jì)方面：焊縫布置應(yīng)盡量分散并避免交叉、避免在斷面劇烈過度區(qū)設(shè)置焊縫、改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；工藝方面：采取合理的焊接順序、采取合理的施焊方法、采取焊前預(yù)熱、錘擊焊縫；焊后處：采取焊后熱處理、機(jī)械拉伸法等都可以減少焊接應(yīng)力的存在。在控制焊接變形和應(yīng)力時(shí)我們必須嚴(yán)格控

7、制焊接條件，如果焊接條件不當(dāng)會(huì)引起......各種焊接缺陷，有焊縫外部缺陷、焊縫內(nèi)部缺陷、焊縫裂紋。焊縫外部缺陷主要表現(xiàn)在焊縫尺寸不符合要求、咬邊、弧坑、焊瘤等；焊縫內(nèi)部缺陷有氣孔、裂紋、夾渣、未焊透、未融合等；焊接裂紋有熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋。所以我們在焊接和控制焊接變形與應(yīng)力時(shí)要引起注意。四、消除和減小變形的措施在了解了焊接應(yīng)力和變形產(chǎn)生原因以及種類后，我們就應(yīng)該從各個(gè)方面去控制，避免焊接變形和應(yīng)力的存在和擴(kuò)大，下面我將從工藝上和設(shè)計(jì)上闡述如何消除和減少焊接變形的措施。1、減少焊接應(yīng)力與變形的工藝措施主要有：1）預(yù)留收縮變形量根據(jù)理