焊件焊接应力分析及防变形的工艺措施

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 焊件焊接应力分析及防变形的工艺 措施 【摘 要】焊接在工业生产加工 等各个领域都是一种广泛应用的加工工 艺，焊接件质量水平高低直接影响了焊 接对象的使用效果，因此，在焊接工艺 中，焊件焊接应力状况及其防变形工艺 是非常重要的，随着经济的发展，焊接 技术也有了很大的提高，了解焊件焊接 应力情况，以及焊件出现变形问题的原 因对于提高焊件焊接应力能力，防止焊 件变形，提高焊件有着重要的意义， 中国论文网 /1/view-13042360.htm 【关键词】焊接应力分析；变形； 膨胀压缩；工艺措施 焊接是通过加热、高温或者高压 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 的方法将工件金属和焊芯金属连接在一 起的工艺方法，因此，在加热的过程中， 焊件会随温度的变化产生变形，并且也 出现了焊接部位的应力情况。本篇论文 详细分析了焊件变形及其产生焊接应力 的原因，并几种常见金属材料的焊接特 点进行了阐述，并提出了防止焊接变形 的工艺措施，对于提高焊件应力情况， 防止焊件变形，促进焊接工艺水平的提 高起到了非常好的借鉴作用。 一、焊接变形及产生焊接应力的 原因 （一）焊接过程中，焊工件受到 不均匀的温度影响，导致焊件出现了形 状上和尺寸上的变化。例如：缩短、中 会出现残余应力、变形以及卷翘，这些 问题严重影响了焊件的质量和性能。 （二）焊接应力是指焊接时引起 的内部应力，它根据产生的不同时期分 为焊接瞬时应力和焊接残余应力。瞬时 应力受到温度的变化而变化，残余应力， 是温度冷却后产生的应力。按照焊接应 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 力位置不同可分为：横向应力、纵向应 力以及厚向应力。焊缝的纵向横向收缩 造成了焊接应力的产生。自由状态下， 受约束的纵向收缩形成了平板对焊接缝 横向残余用力，两块平板进行焊缝时， 纵向受温度影响收缩，从而让两块板反 向弯曲变形，这样焊缝中间截面处出现 缝隙，而实际上是焊缝冷却后出现横向 连接，导致焊缝中间受到横向的拉伸， 而两侧冷却后压缩，横向残余应力拉应 力最大值大大低于压应力的最大值。由 此可见，焊缝长度对纵向收缩引起的横 向残余应力分布会起到影响作用；另一 方面，横向应力也会受到沿焊缝横向收 缩不一致的影响，在进行焊接时，升温 区域金属出现膨胀，降温区域金属出现 收缩，这两方面的制衡压力形成里焊件 的内部应力，膨胀部位受到压力，压缩 部位受到拉力，温度场不断向前移位， 受高温出现膨胀过的区域温度冷却开始 收缩，而先于它冷却下来的金属限制了 这块区域的收缩，在此同时，正在升温 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 膨胀的区域金属也对这块区域的压缩产 生影响，这样最终冷却下来的金属形成 拉应力，与其相比邻的金属形成压应力。 焊接过程中温度场在不断的产生移位， 造成了内部纵横向的内用力变化，纵截 面上内应力的平衡形成了横向应力的分 布，因此焊接过程中按照何种方位及顺 序进行施焊会对横向应力的分布产生不 同的影响。 二、常用金属材料的焊接特点 （一）碳素钢 碳素钢分为：低碳钢、中碳钢、 高碳钢。低碳钢塑性比较好，基本不会 出现淬硬情况，在正常温度下，一般不 必进行焊前预热，焊接完成也不需要作 热处理工作，焊接性能比较好；相反， 中碳钢和高碳钢这两种材料含碳比较高， 很容易出现淬硬及冷却裂缝的情况，焊 接过后焊缝会有气孔现象，因此，焊接 前需要提前进行预热，这两种金属材料 的焊接性能比较差。 （二）合金钢 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 合金钢也分为低合金钢、中合金 钢、高合金钢。在对低合金钢进行焊接 时正常可选用与低碳素钢相似的焊接工 艺，但也不能一概而论，因为合金钢的 焊接性能受到合金元素的种类以及含量 的影响，在对低合金钢进行较高级别的 焊接强度时，焊接性能相比会很差，焊 接过程容易出现冷却裂缝问题，针对这 种情况焊接时也选取合适的焊接工艺， 对低合金材料进行焊前预热和焊后回火， 可以避免焊件较厚及焊后硬化的问题； 中合金钢和高合金钢相比低合金钢含有 较多的合金元素，因此焊接性能较差， 合金元素越多，焊接时产生裂缝的问题 也越大，合金元素不同，焊接时会表现 出不一样的特点和问题，在对合金进行 焊接时要充分考虑到这种金属材料的特 性，并采用与之对应的焊接工艺。 （三）铸铁 铸铁是一种焊接性能较差的金属 材料，因其进行焊接时，焊缝处的金属 的碳硅元素受到高温影响容易出现烧损 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 情况，焊缝处多出现气孔和夹渣，焊接 过程中不均匀的加热或者冷却会导致焊 接位置出现白口组织和裂纹。 三、防止焊接变形的焊接工艺和 措施 （一）依照合理的焊接顺序施焊 依上文焊接应力及变形产生原因 分析可见，焊接顺序对于焊接变形会产 生很大的影响，采用合理的焊接顺序能 够有效控制焊接变形，了解焊接位置对 变形产生的影响原理，利用不同时间， 不同位置产生的焊接变形方向相反，大 小相似，进行压力抵消，从而防止焊件 变形；焊件金属纵向和横向的收缩受限 引起的焊接应力可通过详细分析焊件结 构特点以及焊缝的分布情况依据合理的 焊接顺序进行施焊来减小。进行焊接时， 本着减少减少焊缝拘束原则，让其进行 自由收缩，从两侧至中间施焊，保证焊 接顺序、方向、方向以及施焊次序在结 构和安排上做到对称。减少变形因素的 产生。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 （二）采取刚性固定法 薄板焊接性能比较差，很容易出 现焊接变形的情况，采用刚性固定法是 当薄板面积大，焊缝比较长时，运用压 铁方法，分别放在焊缝两旁以减少焊接 变形，刚性固定法，采用合理的组对组 焊夹具，抵消两侧焊接时的压力，将焊 件固定起来进行施焊，增加了刚性，减 少了变形因素。 （三）针对不同的金属材料选用 不同的焊接工艺 金属材料不同，焊接性能会有很 大的差别，因此在进行焊接时，首先要 了解施焊对象的材料特点，焊接过程中 容易出现的问题，并针对材料的特点和 问题，合理选用焊接工艺，避免因为金 属材料因