焊接變形(xing)產(chan)生的原因 焊接變形(xing)控制與矯正

一、定義

鋼構件在未受荷載前(qian)，由(you)于施焊電弧(hu)高溫引起的變(bian)形為(wei)焊接(jie)變(bian)形。包括(kuo)縮短、角度改變(bian)、彎(wan)曲變(bian)形等(deng)。

二、影響

焊接變形(xing)對結構安裝精度有很(hen)大影(ying)響，過大的變形(xing)將顯著降低(di)結構的承載能力；

三、原因

對所有熔化式焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)，在焊(han)(han)(han)縫(feng)及其熱影(ying)響(xiang)(xiang)區都存(cun)在較大(da)的(de)殘余(yu)應(ying)力，殘余(yu)應(ying)力的(de)存(cun)在會導(dao)致焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)構件的(de)變(bian)形(xing)、開(kai)裂并降(jiang)低其承載力；同時，在焊(han)(han)(han)縫(feng)的(de)焊(han)(han)(han)趾(zhi)部位還存(cun)在凹坑、余(yu)高(gao)、咬邊(bian)造成(cheng)的(de)應(ying)力集(ji)中；而焊(han)(han)(han)趾(zhi)出的(de)熔渣(zha)缺陷、微裂紋又形(xing)成(cheng)了裂紋的(de)提前萌生(sheng)源。由于受殘余(yu)拉應(ying)力、應(ying)力集(ji)中和裂紋萌生(sheng)源的(de)影(ying)響(xiang)(xiang)，焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)疲(pi)勞(lao)壽命大(da)大(da)降(jiang)低。

殘(can)(can)余(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)力都集(ji)中(zhong)在焊縫(feng)附近(jin)，當焊接(jie)殘(can)(can)余(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)力與承載的(de)(de)工作應(ying)(ying)(ying)力疊加，其數(shu)值超過材(cai)(cai)料的(de)(de)屈服極限(xian)時(shi)，工件(jian)就會(hui)再(zai)焊縫(feng)附近(jin)產生(sheng)焊接(jie)變形，斷(duan)裂等現象。研究殘(can)(can)余(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)力的(de)(de)影響(xiang)不僅考慮其數(shu)值的(de)(de)大小(xiao)，而殘(can)(can)余(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)力的(de)(de)方向(xiang)(xiang)也是(shi)重要因素，用盲孔(kong)法殘(can)(can)余(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)力檢測儀可以對(dui)焊接(jie)殘(can)(can)余(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)力值的(de)(de)大小(xiao)和方向(xiang)(xiang)進行(xing)測量。在分析殘(can)(can)余(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)力的(de)(de)影響(xiang)時(shi)，即使(shi)焊接(jie)構(gou)件(jian)的(de)(de)殘(can)(can)余(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)力值遠遠低于其材(cai)(cai)料的(de)(de)屈服極限(xian)，但(dan)如(ru)果存在嚴重的(de)(de)應(ying)(ying)(ying)力集(ji)中(zhong)，那么焊接(jie)構(gou)件(jian)在其運輸和使(shi)用過程中(zhong)也會(hui)因殘(can)(can)余(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)力的(de)(de)釋放而發生(sheng)永久性(xing)(xing)的(de)(de)塑性(xing)(xing)變形。

四、防止方法

通過消(xiao)除(chu)焊(han)縫及其熱影響區殘(can)余應力，解(jie)決應力集中(zhong)的(de)問題，可以達到防止焊(han)接(jie)變形的(de)目的(de)。

消(xiao)(xiao)除殘(can)余應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)方法很多，如自然(ran)時(shi)(shi)效、熱(re)時(shi)(shi)效、振(zhen)動(dong)時(shi)(shi)效等，但自然(ran)時(shi)(shi)效周(zhou)期(qi)太長(chang)，已不適合現在(zai)(zai)市(shi)場經濟的(de)(de)(de)快速要求(qiu)；熱(re)時(shi)(shi)效不僅消(xiao)(xiao)耗(hao)大(da)(da)(da)量的(de)(de)(de)能(neng)(neng)源(yuan)、占(zhan)用(yong)場地和(he)較(jiao)大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)設備資(zi)金投入，而且消(xiao)(xiao)除殘(can)余應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)效果也因爐況的(de)(de)(de)不同(tong)有很大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)差異，其(qi)對殘(can)余應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)消(xiao)(xiao)除率(lv)一般(ban)在(zai)(zai)40～80%之間；振(zhen)動(dong)時(shi)(shi)效雖(sui)然(ran)使用(yong)方便，但其(qi)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)消(xiao)(xiao)除率(lv)一般(ban)在(zai)(zai)30～50%。豪(hao)克能(neng)(neng)消(xiao)(xiao)除應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)是最徹底消(xiao)(xiao)除焊接(jie)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)方法，它(ta)不僅使殘(can)余應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)消(xiao)(xiao)除率(lv)達到(dao)80～100%，而且還能(neng)(neng)產生理想的(de)(de)(de)壓應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)，這(zhe)對焊接(jie)構件的(de)(de)(de)抗疲勞(lao)性能(neng)(neng)和(he)抗應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐蝕(shi)性能(neng)(neng)也大(da)(da)(da)有益處。

豪(hao)克(ke)能(neng)消(xiao)除焊接(jie)應(ying)力，防止焊接(jie)變形(xing)的(de)(de)(de)原理是利用大(da)功率的(de)(de)(de)豪(hao)克(ke)能(neng)推動(dong)沖(chong)擊工具以每(mei)秒(miao)二萬次以上的(de)(de)(de)頻率沖(chong)擊金(jin)屬(shu)物體表面，由于豪(hao)克(ke)能(neng)的(de)(de)(de)高頻、高效和(he)聚焦(jiao)下的(de)(de)(de)大(da)能(neng)量(liang)，使金(jin)屬(shu)表層產生較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)壓(ya)縮塑性變形(xing)；同時豪(hao)克(ke)能(neng)沖(chong)擊波(bo)改變了原有的(de)(de)(de)應(ying)力場，產生一定數值(zhi)的(de)(de)(de)壓(ya)應(ying)力，并使被沖(chong)擊部位得(de)以強化，防止焊接(jie)變形(xing)和(he)焊縫開裂。

振動時(shi)效防(fang)止(zhi)焊(han)接變(bian)形的(de)(de)原理：振動時(shi)效是利用工件的(de)(de)共振，給工件施加(jia)附(fu)加(jia)交變(bian)應(ying)力或(huo)變(bian)形，當附(fu)加(jia)交變(bian)應(ying)力與殘余應(ying)力疊(die)加(jia)，通過(guo)材(cai)料內摩擦(ca)吸收能量，達到或(huo)超過(guo)材(cai)料的(de)(de)某一閥值時(shi)，工件發生(sheng)微觀或(huo)宏觀粘(zhan)彈塑性力學變(bian)化(hua)，從而降(jiang)低(di)和均化(hua)工件內部的(de)(de)殘余應(ying)力，并使其尺寸(cun)精度達到穩定。

五、減小方法

減小變形(xing)的主要(yao)方法(fa)有，

（1）選擇合理的焊接(jie)順序；

（2）盡可能用對稱(cheng)焊縫(feng)（如(ru)工字形截面(mian)）；

（3）采用反變形法

焊接過程(cheng)中控(kong)制變形(xing)的主要措(cuo)施：

1、采用反變形

2、采用小錘(chui)錘(chui)擊(ji)中間焊道(dao)

3、采用(yong)合理的焊(han)接(jie)順(shun)序

4、利用(yong)工卡具剛性固定

5、分(fen)析回彈常數。

六、矯正

焊接變形的矯正

機械矯正

1、機械矯正法

采用壓力機(ji)、矯正(zheng)機(ji)或手工捶擊等(deng)機(ji)械方法(fa)產生(sheng)新的塑性變(bian)形(xing), 以使(shi)(shi)原開縮短的部(bu)分得以延伸, 達到矯正(zheng)變(bian)形(xing)的目(mu)的。其中(zhong)多輥(gun)平板(ban)(ban)機(ji)適用于薄(bo)板(ban)(ban)拼焊件的矯正(zheng)。利用窄輪碾壓焊縫及其兩(liang)側使(shi)(shi)之(zhi)延伸來消(xiao)除(chu)變(bian)形(xing), 用于焊縫比較規范的薄(bo)殼結構(gou)。機(ji)械矯正(zheng)法(fa)對塑性差的高強鋼應慎用。

火焰矯正

2、火焰矯正法

利用火焰加熱時(shi)產生(sheng)的局(ju)部壓縮(suo)塑性變形, 使較(jiao)長(chang)的金屬在冷卻后縮(suo)短來(lai)消(xiao)除變形。本法(fa)簡(jian)單(dan), 機動靈活, 適用面廣(guang)。在使用時(shi)應控制(zhi)溫(wen)度和(he)加熱位置。對(dui)低(di)碳鋼和(he)普通低(di)合(he)金鋼常采用600~800℃的加熱溫(wen)度。由于需再次加熱, 對(dui)合(he)金鋼等慎用。