焊(han)接變形(xing)產生的原(yuan)因 焊(han)接變形(xing)控制與(yu)矯(jiao)正(zheng)

一、定義

鋼構件在未(wei)受(shou)荷載前，由(you)于施焊電弧(hu)高溫(wen)引起的(de)變形(xing)為焊接(jie)變形(xing)。包括(kuo)縮短、角度(du)改變、彎曲變形(xing)等。

二、影響

焊接變形對結構安裝(zhuang)精度有很大影(ying)響，過大的變形將(jiang)顯著降低結構的承(cheng)載能(neng)力；

三、原因

對所有熔化式(shi)焊接，在(zai)(zai)焊縫及(ji)其熱影響區都存(cun)(cun)在(zai)(zai)較大(da)的(de)(de)殘余應(ying)(ying)力(li)(li)，殘余應(ying)(ying)力(li)(li)的(de)(de)存(cun)(cun)在(zai)(zai)會導致焊接構件的(de)(de)變形(xing)、開裂(lie)并降低其承載力(li)(li)；同時，在(zai)(zai)焊縫的(de)(de)焊趾部位(wei)還存(cun)(cun)在(zai)(zai)凹坑、余高、咬(yao)邊(bian)造成的(de)(de)應(ying)(ying)力(li)(li)集中(zhong)；而焊趾出的(de)(de)熔渣缺陷、微裂(lie)紋(wen)(wen)又形(xing)成了裂(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)提前萌生(sheng)(sheng)源(yuan)。由于受殘余拉應(ying)(ying)力(li)(li)、應(ying)(ying)力(li)(li)集中(zhong)和(he)裂(lie)紋(wen)(wen)萌生(sheng)(sheng)源(yuan)的(de)(de)影響，焊接接頭的(de)(de)疲勞(lao)壽命大(da)大(da)降低。

殘(can)(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)力都集中(zhong)(zhong)在(zai)焊(han)縫(feng)附(fu)近(jin)，當焊(han)接(jie)(jie)殘(can)(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)力與承載(zai)的(de)工(gong)作(zuo)應(ying)(ying)力疊加，其數值(zhi)超過材料的(de)屈服極限(xian)時，工(gong)件(jian)(jian)(jian)就(jiu)會再(zai)焊(han)縫(feng)附(fu)近(jin)產生焊(han)接(jie)(jie)變(bian)形(xing)，斷裂等(deng)現(xian)象(xiang)。研究殘(can)(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)力的(de)影響不僅考慮其數值(zhi)的(de)大小，而殘(can)(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)力的(de)方向也是(shi)重要因素，用盲孔法殘(can)(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)力檢測儀可以(yi)對焊(han)接(jie)(jie)殘(can)(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)力值(zhi)的(de)大小和(he)方向進行測量。在(zai)分析(xi)殘(can)(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)力的(de)影響時，即使焊(han)接(jie)(jie)構(gou)件(jian)(jian)(jian)的(de)殘(can)(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)力值(zhi)遠(yuan)遠(yuan)低于其材料的(de)屈服極限(xian)，但如果存在(zai)嚴重的(de)應(ying)(ying)力集中(zhong)(zhong)，那么焊(han)接(jie)(jie)構(gou)件(jian)(jian)(jian)在(zai)其運輸和(he)使用過程中(zhong)(zhong)也會因殘(can)(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)力的(de)釋放而發生永(yong)久性(xing)的(de)塑性(xing)變(bian)形(xing)。

四、防止方法

通過消除焊縫及其(qi)熱影(ying)響區殘余應力，解決(jue)應力集中(zhong)的問題(ti)，可以達到防止(zhi)焊接變形(xing)的目的。

消除(chu)(chu)(chu)殘余應(ying)力(li)(li)(li)的(de)(de)方法很多，如自然(ran)(ran)時效、熱時效、振(zhen)動時效等，但自然(ran)(ran)時效周期太(tai)長，已不適合現在(zai)市(shi)場經(jing)濟的(de)(de)快速要(yao)求(qiu)；熱時效不僅消耗大量的(de)(de)能源、占用(yong)場地和(he)(he)較大的(de)(de)設備資金投(tou)入(ru)，而且(qie)消除(chu)(chu)(chu)殘余應(ying)力(li)(li)(li)的(de)(de)效果也(ye)因爐況(kuang)的(de)(de)不同有很大的(de)(de)差異，其(qi)對殘余應(ying)力(li)(li)(li)的(de)(de)消除(chu)(chu)(chu)率一般(ban)在(zai)40～80%之間；振(zhen)動時效雖然(ran)(ran)使(shi)用(yong)方便，但其(qi)應(ying)力(li)(li)(li)消除(chu)(chu)(chu)率一般(ban)在(zai)30～50%。豪(hao)克(ke)能消除(chu)(chu)(chu)應(ying)力(li)(li)(li)是最徹底消除(chu)(chu)(chu)焊(han)接應(ying)力(li)(li)(li)的(de)(de)方法，它(ta)不僅使(shi)殘余應(ying)力(li)(li)(li)的(de)(de)消除(chu)(chu)(chu)率達到80～100%，而且(qie)還(huan)能產生理想(xiang)的(de)(de)壓應(ying)力(li)(li)(li)，這對焊(han)接構件的(de)(de)抗疲勞性能和(he)(he)抗應(ying)力(li)(li)(li)腐蝕性能也(ye)大有益處。

豪克(ke)能(neng)消除(chu)焊(han)(han)接應力(li)(li)，防止焊(han)(han)接變(bian)(bian)形的(de)(de)原(yuan)理是(shi)利用大(da)功率(lv)的(de)(de)豪克(ke)能(neng)推動沖擊工具以每(mei)秒二萬次(ci)以上(shang)的(de)(de)頻率(lv)沖擊金屬(shu)(shu)物(wu)體表面，由于豪克(ke)能(neng)的(de)(de)高頻、高效和(he)聚焦(jiao)下的(de)(de)大(da)能(neng)量，使(shi)金屬(shu)(shu)表層產(chan)生(sheng)較大(da)的(de)(de)壓(ya)縮塑性(xing)變(bian)(bian)形；同時豪克(ke)能(neng)沖擊波改變(bian)(bian)了原(yuan)有(you)的(de)(de)應力(li)(li)場，產(chan)生(sheng)一定數值的(de)(de)壓(ya)應力(li)(li)，并使(shi)被(bei)沖擊部位(wei)得以強化，防止焊(han)(han)接變(bian)(bian)形和(he)焊(han)(han)縫(feng)開裂(lie)。

振(zhen)動(dong)(dong)時效(xiao)防止焊接變(bian)形的原理：振(zhen)動(dong)(dong)時效(xiao)是利用工(gong)件(jian)(jian)的共振(zhen)，給工(gong)件(jian)(jian)施加(jia)附加(jia)交變(bian)應(ying)力(li)或變(bian)形，當附加(jia)交變(bian)應(ying)力(li)與殘余(yu)應(ying)力(li)疊加(jia)，通過(guo)材(cai)料(liao)內摩擦吸收能量，達(da)(da)到或超(chao)過(guo)材(cai)料(liao)的某一(yi)閥值(zhi)時，工(gong)件(jian)(jian)發生微觀或宏(hong)觀粘彈塑性力(li)學變(bian)化，從而降(jiang)低和均化工(gong)件(jian)(jian)內部的殘余(yu)應(ying)力(li)，并(bing)使其尺寸精度達(da)(da)到穩定。

五、減小方法

減小變形的主要方(fang)法有(you)，

（1）選擇合理的焊接順序；

（2）盡可能用對稱焊(han)縫（如工字(zi)形(xing)截面）；

（3）采用反(fan)變(bian)形法

焊(han)接過程中控(kong)制(zhi)變(bian)形的主(zhu)要措施：

1、采用反變形

2、采用小錘錘擊中間(jian)焊(han)道(dao)

3、采用(yong)合理的(de)焊(han)接(jie)順序

4、利(li)用工卡具剛性固定(ding)

5、分析(xi)回彈常數。

六、矯正

焊接變形的矯正

機械矯正

1、機械矯正法

采用(yong)壓(ya)力(li)機、矯正機或手工捶擊等機械方法產生(sheng)新(xin)的(de)(de)塑(su)性變(bian)形(xing), 以使原開(kai)縮短(duan)的(de)(de)部分(fen)得以延(yan)伸(shen), 達到矯正變(bian)形(xing)的(de)(de)目的(de)(de)。其(qi)中多輥平板機適用(yong)于薄(bo)板拼焊(han)件的(de)(de)矯正。利用(yong)窄輪(lun)碾壓(ya)焊(han)縫及其(qi)兩側使之(zhi)延(yan)伸(shen)來消除變(bian)形(xing), 用(yong)于焊(han)縫比(bi)較規范的(de)(de)薄(bo)殼結構(gou)。機械矯正法對塑(su)性差的(de)(de)高強鋼應慎用(yong)。

火焰矯正

2、火焰矯正法

利用(yong)火焰加(jia)(jia)熱時(shi)產生(sheng)的局部壓(ya)縮塑(su)性變(bian)形, 使較長的金屬在冷卻后縮短來消(xiao)除(chu)變(bian)形。本法簡單(dan), 機動靈活, 適用(yong)面廣。在使用(yong)時(shi)應控(kong)制溫(wen)度和加(jia)(jia)熱位置。對低碳鋼(gang)和普通低合(he)金鋼(gang)常采用(yong)600~800℃的加(jia)(jia)熱溫(wen)度。由于需再次加(jia)(jia)熱, 對合(he)金鋼(gang)等(deng)慎用(yong)。