如何控制焊接变形和应力

1、2010年第6期 www.brick-2010Brick &Tile如何控制焊接变形和应力于希波(山东博诚机电有限公司,山东邹城273500中图分类号:TU522.05文献标识码:A文章编号:1001-6945(201006-0041-02焊接是机械加工中的常用方法,它是利用电焊机的低压电流,通过电焊条(为一个电极与被焊件(为另一个电极间形成的电路,在两极间引起的电弧来熔融被焊部分的金属和焊条,使熔融的金属混合并填充接缝。焊接具有强度高、工艺简单、给设备增加的质量小、工人劳动条件较好等优点,而且,以焊接代替铸造可以节省大量的金属,也便于制成不同材料的组合件而节约贵重或稀有金属。但是,焊

2、接也不是完美无缺的,如果操作不当也存在着一定的缺点,主要的缺陷就是焊接应力和焊接变形。焊缝冷却至原始温度后,在整个接头区内焊缝及近缝的拉应力与母材的压应力区数值达到平衡,这时的应力状态称为焊接残余应力,简称焊接应力。在焊接应力作用下,如果焊件的约束较小,则焊件会产生相应的尺寸变化或弯曲或翘曲变形,称为焊接变形。在焊接过程中,不均匀加热使得焊缝及其附近的温度很高,而远处大部分金属不受热,其温度接近室内温度。这样,不受热的金属部分便阻碍了焊缝及近缝金属的膨胀和收缩,因而,冷却后,焊缝就产生了不同程度的收缩和内应力(纵向和横向,就造成了焊接结构的各种变形。金属内部晶粒组织的转变所引起的体积变化也可能

3、引起焊件的变形,这也是产生焊接应力与变形的根本原因。可以说,由于焊接内应力的存在,焊接变形是不可避免的。尽管焊接变形不可避免,但可以采取某些措施来减少应力、控制变形。具体的操作方法如下:1减少内应力的方法1.1锤击法当焊修较长的裂缝和堆焊层,需要以一端连续焊到另一端时,在焊修进行中,趁着焊缝和堆焊层在炽热的状态下,用手锤敲打,这样可以减少焊缝的收缩和减少内应力。敲打时,焊修金属温度800时效果最好。若温度下降,敲打力也随之减小。温度过低,在300左右就不允许敲打了,以免发生裂纹。1.2预热和缓冷利用加热炉整体退火或电加热器局部退火对焊件进行消除应力,焊接前将需焊的工件放在炉内,加热到一定的温度

4、(100600,在焊接过程中要防止加热后的工件急剧冷却。这样处理的目的是降低焊修部分温度和基体金属温度的差值,从而减少内应力。缓冷的方法是将焊接后的工件加热到600,放到退火炉中慢慢地冷却。2减少和防止焊修时变形的方法2.1预热法在焊接前对焊接件进行预热,不仅可以减少内应力,而且也是一种减少变形的好方法。2.2预加反变形法预加反变形法是根据被焊金属的性质,预先凭经验估计出焊修后发生变形的方向和收缩量,在焊修前,将工件用机械方法进行预变形,使焊修后的变形恰好和预变形抵消。2.3水冷法此种方法就是利用冷水喷射焊件,用降低基体金属的温度来防止变形,也可以将焊件浸在冷水槽中,露出需要焊修的部分,这样使

5、基体金属温度不会升高,因此焊修件也不会引起变形。2.4夹固法对于复杂的焊件可以先用夹具或撑铁把工件固定,或者先把焊件点焊定位,然后再按要求进行焊接,焊接后拆除夹具、撑铁。2.5合理选择焊接规范,对减少焊件变形影响很大采用适当的焊接程序,如分段焊、分层焊,对于比较长的焊缝,可以采用分段反焊。对于圆筒形工件,则应先焊内圆焊缝,再焊外部轴向焊缝,最后焊内部轴技术交流412010年第6期 www.brick-2010Brick &Tile向焊缝。需要两面焊补的焊缝,则应在焊件的两面交叉焊接,如果能由两名焊工在两面同时焊接,则更能有效地防止变形。尽可能采用对称焊缝,使其变形相反而抵消,或者按照焊

6、缝收缩的原则,把焊件按其要产生变形的相反方向焊接,利用变形达到所要求的形状和尺寸。避免焊缝集中、三向交叉焊缝,以防止裂纹,减小变形,同时,焊缝之间应保持足够的距离。否则,由于热影响区的交叉影响,导致变形加剧。合理地选择焊缝尺寸和形式,在保证结构的功能要求下,焊缝的尺寸尽量小,对仅起连接作用、受力不大、按照计算很小的焊缝,按板厚选取工艺上可能的最小尺寸,厚板采用X 型坡口,可减少对焊接接头的角变形,对薄板结构采用接触点焊代替熔化焊缝可以减少变形和焊后校正工作。焊缝尽可能对称布置,连接过渡平滑,避免应力集中现象,在焊接端板为锐角的地方,应尽量使角度变缓。薄板的锐角应去除,以免造成锐角熔化。对于生产

7、批量较大并且生产周期较长的工件,可以将焊件在室外放置一段时间(一般一个月以上,进一步消除内应力,促进工件的尺寸稳定。收稿日期:2010-05-05!2010年烧结制品专业委员学术研讨会纪要由中国硅酸盐学会烧结制品专业委员会和中国建筑学会建材分会建筑砌块与墙板专业委员会联合举办的“2010年烧结建筑制品节能技术”学术研讨会于2010年5月9日在山西长治市长治宾馆召开。来自全国墙体材料行业的企业家、专家共200多位代表参加了会议。共同探讨了烧结砖(砌块工艺技术装备的现状与最新进展、建筑条板新技术,有关技术和如何节能等行业热点,研讨会取得了令人满意的成果。在大会主题发言中,西安墙体材料研究设计院的教

8、授级高工王宝忠做了“烧结砖工艺技术装备的发展趋势与进展”的讲座,重点阐述了烧结砖(砌块工艺技术配置的发展趋势。他认为新建生产线在确定产品品种、规模及工艺装备配置选取等方面应有前瞻性,在原料处理设备和挤出设备选取方面应选单机产量大的设备,这有利于生产工序衔接方面的生产缓冲,生产中可以错开用电高峰,降低生产成本,同时也可以减少生产时间和维修量(单机产量大,设备数量少,维修量就少。另外,他还介绍了西安院近年来在平顶隧道窑结构改变、烧结砖(砌块新品种、切条机研究、取土设备等方面的新技术和新成果。他的好多新思路、新产品将给与砖瓦企业参会代表以启迪和思考。贵州建材设计院的教授级高工梁嘉琪尖锐地指出了我国当前隧道窑建造中存在的问题。他认为“当前无论新建设的砖厂或者改造扩建的砖厂,隧道窑都是首选的砖瓦焙烧设备,隧道窑进入了前所未有的高速发展期。但是,在国家对砖瓦行业准入条件滞后、隧道窑技术标准尚未统一的情况下,新建设的隧道窑虽然数量很多,但问题也一样很多的,其中低水平重复建设的问题非常严重”。来自北京金铸墙科技发展有限公司的总工程师司国权介绍了纤维混凝土空心建筑条板自动化生产过程。其公司首创的混凝土制品无托板生产工艺引起了与会代表极大的兴趣。砖瓦杂志社编委、机械专家颜志武高级工程师则从真空砖机及附机的选择、原料调整、生产线优化等方面