如何控制焊接變形和應(yīng)力

1、2010年第6期 www.brick-2010Brick &Tile如何控制焊接變形和應(yīng)力于希波(山東博誠(chéng)機(jī)電有限公司,山東鄒城273500中圖分類號(hào):TU522.05文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1001-6945(201006-0041-02焊接是機(jī)械加工中的常用方法,它是利用電焊機(jī)的低壓電流,通過(guò)電焊條(為一個(gè)電極與被焊件(為另一個(gè)電極間形成的電路,在兩極間引起的電弧來(lái)熔融被焊部分的金屬和焊條,使熔融的金屬混合并填充接縫。焊接具有強(qiáng)度高、工藝簡(jiǎn)單、給設(shè)備增加的質(zhì)量小、工人勞動(dòng)條件較好等優(yōu)點(diǎn),而且,以焊接代替鑄造可以節(jié)省大量的金屬,也便于制成不同材料的組合件而節(jié)約貴重或稀有金屬。但是,焊

2、接也不是完美無(wú)缺的,如果操作不當(dāng)也存在著一定的缺點(diǎn),主要的缺陷就是焊接應(yīng)力和焊接變形。焊縫冷卻至原始溫度后,在整個(gè)接頭區(qū)內(nèi)焊縫及近縫的拉應(yīng)力與母材的壓應(yīng)力區(qū)數(shù)值達(dá)到平衡,這時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)稱為焊接殘余應(yīng)力,簡(jiǎn)稱焊接應(yīng)力。在焊接應(yīng)力作用下,如果焊件的約束較小,則焊件會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的尺寸變化或彎曲或翹曲變形,稱為焊接變形。在焊接過(guò)程中,不均勻加熱使得焊縫及其附近的溫度很高,而遠(yuǎn)處大部分金屬不受熱,其溫度接近室內(nèi)溫度。這樣,不受熱的金屬部分便阻礙了焊縫及近縫金屬的膨脹和收縮,因而,冷卻后,焊縫就產(chǎn)生了不同程度的收縮和內(nèi)應(yīng)力(縱向和橫向,就造成了焊接結(jié)構(gòu)的各種變形。金屬內(nèi)部晶粒組織的轉(zhuǎn)變所引起的體積變化也可能

3、引起焊件的變形,這也是產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形的根本原因。可以說(shuō),由于焊接內(nèi)應(yīng)力的存在,焊接變形是不可避免的。盡管焊接變形不可避免,但可以采取某些措施來(lái)減少應(yīng)力、控制變形。具體的操作方法如下:1減少內(nèi)應(yīng)力的方法1.1錘擊法當(dāng)焊修較長(zhǎng)的裂縫和堆焊層,需要以一端連續(xù)焊到另一端時(shí),在焊修進(jìn)行中,趁著焊縫和堆焊層在熾熱的狀態(tài)下,用手錘敲打,這樣可以減少焊縫的收縮和減少內(nèi)應(yīng)力。敲打時(shí),焊修金屬溫度800時(shí)效果最好。若溫度下降,敲打力也隨之減小。溫度過(guò)低,在300左右就不允許敲打了,以免發(fā)生裂紋。1.2預(yù)熱和緩冷利用加熱爐整體退火或電加熱器局部退火對(duì)焊件進(jìn)行消除應(yīng)力,焊接前將需焊的工件放在爐內(nèi),加熱到一定的溫度

4、(100600,在焊接過(guò)程中要防止加熱后的工件急劇冷卻。這樣處理的目的是降低焊修部分溫度和基體金屬溫度的差值,從而減少內(nèi)應(yīng)力。緩冷的方法是將焊接后的工件加熱到600,放到退火爐中慢慢地冷卻。2減少和防止焊修時(shí)變形的方法2.1預(yù)熱法在焊接前對(duì)焊接件進(jìn)行預(yù)熱,不僅可以減少內(nèi)應(yīng)力,而且也是一種減少變形的好方法。2.2預(yù)加反變形法預(yù)加反變形法是根據(jù)被焊金屬的性質(zhì),預(yù)先憑經(jīng)驗(yàn)估計(jì)出焊修后發(fā)生變形的方向和收縮量,在焊修前,將工件用機(jī)械方法進(jìn)行預(yù)變形,使焊修后的變形恰好和預(yù)變形抵消。2.3水冷法此種方法就是利用冷水噴射焊件,用降低基體金屬的溫度來(lái)防止變形,也可以將焊件浸在冷水槽中,露出需要焊修的部分,這樣使

5、基體金屬溫度不會(huì)升高,因此焊修件也不會(huì)引起變形。2.4夾固法對(duì)于復(fù)雜的焊件可以先用夾具或撐鐵把工件固定,或者先把焊件點(diǎn)焊定位,然后再按要求進(jìn)行焊接,焊接后拆除夾具、撐鐵。2.5合理選擇焊接規(guī)范,對(duì)減少焊件變形影響很大采用適當(dāng)?shù)暮附映绦?如分段焊、分層焊,對(duì)于比較長(zhǎng)的焊縫,可以采用分段反焊。對(duì)于圓筒形工件,則應(yīng)先焊內(nèi)圓焊縫,再焊外部軸向焊縫,最后焊內(nèi)部軸技術(shù)交流412010年第6期 www.brick-2010Brick &Tile向焊縫。需要兩面焊補(bǔ)的焊縫,則應(yīng)在焊件的兩面交叉焊接,如果能由兩名焊工在兩面同時(shí)焊接,則更能有效地防止變形。盡可能采用對(duì)稱焊縫,使其變形相反而抵消,或者按照焊

6、縫收縮的原則,把焊件按其要產(chǎn)生變形的相反方向焊接,利用變形達(dá)到所要求的形狀和尺寸。避免焊縫集中、三向交叉焊縫,以防止裂紋,減小變形,同時(shí),焊縫之間應(yīng)保持足夠的距離。否則,由于熱影響區(qū)的交叉影響,導(dǎo)致變形加劇。合理地選擇焊縫尺寸和形式,在保證結(jié)構(gòu)的功能要求下,焊縫的尺寸盡量小,對(duì)僅起連接作用、受力不大、按照計(jì)算很小的焊縫,按板厚選取工藝上可能的最小尺寸,厚板采用X 型坡口,可減少對(duì)焊接接頭的角變形,對(duì)薄板結(jié)構(gòu)采用接觸點(diǎn)焊代替熔化焊縫可以減少變形和焊后校正工作。焊縫盡可能對(duì)稱布置,連接過(guò)渡平滑,避免應(yīng)力集中現(xiàn)象,在焊接端板為銳角的地方,應(yīng)盡量使角度變緩。薄板的銳角應(yīng)去除,以免造成銳角熔化。對(duì)于生產(chǎn)

7、批量較大并且生產(chǎn)周期較長(zhǎng)的工件,可以將焊件在室外放置一段時(shí)間(一般一個(gè)月以上,進(jìn)一步消除內(nèi)應(yīng)力,促進(jìn)工件的尺寸穩(wěn)定。收稿日期:2010-05-05!2010年燒結(jié)制品專業(yè)委員學(xué)術(shù)研討會(huì)紀(jì)要由中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)燒結(jié)制品專業(yè)委員會(huì)和中國(guó)建筑學(xué)會(huì)建材分會(huì)建筑砌塊與墻板專業(yè)委員會(huì)聯(lián)合舉辦的“2010年燒結(jié)建筑制品節(jié)能技術(shù)”學(xué)術(shù)研討會(huì)于2010年5月9日在山西長(zhǎng)治市長(zhǎng)治賓館召開。來(lái)自全國(guó)墻體材料行業(yè)的企業(yè)家、專家共200多位代表參加了會(huì)議。共同探討了燒結(jié)磚(砌塊工藝技術(shù)裝備的現(xiàn)狀與最新進(jìn)展、建筑條板新技術(shù),有關(guān)技術(shù)和如何節(jié)能等行業(yè)熱點(diǎn),研討會(huì)取得了令人滿意的成果。在大會(huì)主題發(fā)言中,西安墻體材料研究設(shè)計(jì)院的教

8、授級(jí)高工王寶忠做了“燒結(jié)磚工藝技術(shù)裝備的發(fā)展趨勢(shì)與進(jìn)展”的講座,重點(diǎn)闡述了燒結(jié)磚(砌塊工藝技術(shù)配置的發(fā)展趨勢(shì)。他認(rèn)為新建生產(chǎn)線在確定產(chǎn)品品種、規(guī)模及工藝裝備配置選取等方面應(yīng)有前瞻性,在原料處理設(shè)備和擠出設(shè)備選取方面應(yīng)選單機(jī)產(chǎn)量大的設(shè)備,這有利于生產(chǎn)工序銜接方面的生產(chǎn)緩沖,生產(chǎn)中可以錯(cuò)開用電高峰,降低生產(chǎn)成本,同時(shí)也可以減少生產(chǎn)時(shí)間和維修量(單機(jī)產(chǎn)量大,設(shè)備數(shù)量少,維修量就少。另外,他還介紹了西安院近年來(lái)在平頂隧道窯結(jié)構(gòu)改變、燒結(jié)磚(砌塊新品種、切條機(jī)研究、取土設(shè)備等方面的新技術(shù)和新成果。他的好多新思路、新產(chǎn)品將給與磚瓦企業(yè)參會(huì)代表以啟迪和思考。貴州建材設(shè)計(jì)院的教授級(jí)高工梁嘉琪尖銳地指出了我國(guó)當(dāng)前隧道窯建造中存在的問(wèn)題。他認(rèn)為“當(dāng)前無(wú)論新建設(shè)的磚廠或者改造擴(kuò)建的磚廠,隧道窯都是首選的磚瓦焙燒設(shè)備,隧道窯進(jìn)入了前所未有的高速發(fā)展期。但是,在國(guó)家對(duì)磚瓦行業(yè)準(zhǔn)入條件滯后、隧道窯技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一的情況下,新建設(shè)的隧道窯雖然數(shù)量很多,但問(wèn)題也一樣很多的,其中低水平重復(fù)建設(shè)的問(wèn)題非常嚴(yán)重”。來(lái)自北京金鑄墻科技發(fā)展有限公司的總工程師司國(guó)權(quán)介紹了纖維混凝土空心建筑條板自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程。其公司首創(chuàng)的混凝土制品無(wú)托板生產(chǎn)工藝引起了與會(huì)代表極大的興趣。磚瓦雜志社編委、機(jī)械專家顏志武高級(jí)工程師則從真空磚機(jī)及附機(jī)的選擇、原料調(diào)整、生產(chǎn)線優(yōu)化等方面